Nguyên tắc
Theo thuyết cấu tạo tinh thể, mạng tinh thể được xây dựng từ các nguyên tử hay ion phân bố đều đặn trong không gian theo một qui luật xác định. Khi chùm tia Rơnghen (tia X) chiếu tới bề mặt tinh thể và đi sâu vào bên trong mạng lưới tinh thể thì mạng lưới này đóng vai trò như một cách tử nhiễu xạ đặc biệt. Các nguyên tử, ion bị kích thích bởi chùm tia X sẽ thành các tâm phát ra các tia phản xạ.
Hình 2.4: Sơ đồ tia tới và tia phản xạ trên tinh thể
Xét hai mặt phẳng song song I và II có khoảng cách d. Chiếu chùm tia Ronghen tạo với mặt phẳng trên một góc θ. Để các tia phản xạ có thể giao thoa thì hiệu quang trình hai tia 11’ và 22’ phải bằng số nguyên lần bước sóng: AB + AC = n. (2.1).
Mặt khác, các nguyên tử, ion này được phân bố trên các mặt song song, do đó hiệu quang trình của hai tia phản xạ bất kỳ trên hai mặt phẳng song song cạnh nhau được tính như sau:
= 2.d.sin (2.2)
Trong đó: - d: là khoảng cách giữa hai mặt song song.
- : là góc giữa chùm tia X và mặt phẳng phản xạ. - : là hiệu quang trình của hai tia phản xạ.
Theo điều kiện giao thoa, để các sóng phản xạ trên hai mặt phẳng cùng pha thì hiệu quang trình phải bằng nguyên lần độ dài sóng ().
Cho nên: 2.d.sin = n. (2.3)
Đây là hệ thức Vulf-Bragg, là phương trình cơ bản để nghiên cứu cấu trúc mạng tinh thể. Căn cứ vào cực đại nhiễu xạ trên giản đồ (giá trị 2), có thể suy ra d theo hệ thức (2.3). So sánh giá trị d tìm được với d chuẩn sẽ xác định được thành phần cấu trúc mạng tinh thể của chất cần nghiên cứu. Chính vì vậy, phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu cấu trúc tinh thể của vật chất.
Thực nghiệm
Hình 2.5: Chụp ảnh máy nhiễu xạ tia X
Các giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu nghiên cứu được ghi tại Khoa Hóa - Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội trên máy D8 – Advance – Bruker - Germany.