CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU HẠT NANO BẠC
2.6.4. Phổ nhiễu xạ ti aX (XRD)
Nhiễu xạ là đặc tính chung của các sóng bị thay đổi khi tương tác với vật chất và là sự giao thoa tăng cường của nhiều hơn một sóng tán xạ.
Mỗi photon có năng lượng E tỷ lệ với tần số của nó:
u * = h E hoặc E c h = l Trong đó:
h - hằng số Plank, h = 4,136. 10-15 e5.s hay 6,626.10-34 J.s. c – tốc độ ánh sáng c = 2,998. 108 m/s.
Nhiễu xạ tia X là hiện tượng các chùm tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể của chất rắn do tính tuần hoàn của cấu trúc tinh thể tạo nên các cực đại và cực tiểu nhiễu xạ. Kỹ thuật nhiễu xạ tia X (thường viết gọn là nhiễu xạ tia X) được sử dụng để phân tích cấu trúc chất rắn, vật liệu... Xét về bản chất vật lý, nhiễu xạ tia X cũng gần giống với nhiễu xạ điện tử, sự khác nhau trong tính chất phổ nhiễu xạ là do sự khác nhau về tương tác giữa tia X với nguyên tử và sự tương tác giữa điện tử và nguyên tử.
Nguyên lý của nhiễu xạ tia X
Xét một chùm tia X có bước sóng chiếu tới một tinh thể chất rắn dưới góc tới. Do tinh thể có tính chất tuần hoàn, các mặt tinh thể sẽ cách nhau những khoảng đều đặn, đóng vai trò giống như các cách tử nhiễu xạ và tạo ra hiện tượng nhiễu xạ của các tia X.
Hình 2.7. Ảnh mô hình nhiễu xạ tia X
Nếu ta quan sát các chùm tia tán xạ theo phương phản xạ (bằng góc tới) thì hiệu quang trình giữa các tia tán xạ trên các mặt là:
Như vậy, để có cực đại nhiễu xạ thì góc tới phải thỏa mãn điều kiện:
Ở đây, là số nguyên nhận các giá trị 1, 2,...
Định luật Vulf-Bragg mô tả hiện tượng nhiễu xạ tia X trên các mặt tinh thể. Cường độ nhiễu xạ: Cường độ chùm tia nhiễu xạ được cho bởi công thức:
Với Ψg là hàm sóng của chùm nhiễu xạ, còn Fg là thừa số cấu trúc (hay còn gọi là xác suất phản xạ tia X), được cho bởi:
Ở đây, “g” là vectơ tán xạ của chùm nhiễu xạ, “ri” là vị trí của nguyên tử thứ “i” trong ô đơn vị, còn “fi” là khả năng tán xạ của nguyên tử. Tổng được lấy trên toàn ô đơn vị.
Phổ nhiễu xạ tia X là sự phụ thuộc của cường độ nhiễu xạ vào góc nhiễu xạ (thường dùng là 2 lần góc nhiễu xạ).
Hình 2.8. Máy nhiễu xạ tia XPanalytical – Hà Lan sản xuất năm 2005