CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ HYDROXYAPATITE
1.4 Một số phương pháp nghiên cứu vật liệu HA .1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD, X – Ray)
Phương pháp nhiễu xạ tia X là một kỹ thuật phổ biến được áp dụng để nghiên cứu cấu trúc tinh thể của vật liệu, định lượng pha tinh thể và kích thước hạt với độ tin cậy cao, có thể xác định nhanh, chính xác các pha tinh thể.
Hình 1-13 Sơ đồ nguyên lý, cấu tạo thiết bị của phương pháp nhiễu xạ tia X
Cơ sở của phương pháp nhiễu xạ tia X là dựa vào hiện tượng nhiễu xạ của chùm tia X trên mạng lưới tinh thể. Khi bức xạ tia X tương tác với vật chất sẽ có hiệu ứng tán xạ đàn hồi với các điện tử của các nguyên tử trong vật liệu có cấu trúc tinh thể sẽ dẫn đến hiện tương nhiễu xạ tia X.
Hiện tượng nhiễu xạ tia X xảy chỉ xảy ra với các điều kiện sau: vật liệu có cấu
trúc tinh thể, có tán xạ đàn hồi, bước sóng λ của tia X phải có giá trị cùng bậc với khoảng cách giữa các nguyên tử trong mạng tinh thể.
Chiếu chùm tia X lên mạng lưới tinh thể, mỗi nút mạng tinh thể trở thành trung tâm nhiễu xạ. Các tia tới và tia phản xạ giao thoa với nhau hình thành lên các vân sáng và vân tối xen kẽ nhau. Các cực đại nhiễu xạ vân sáng được xác định theo phương trình Bragg:
nλ= 2dsinθ Trong đó: λ – bước sóng tia X
d – khoảng cách giữa hai mặt song song
θ – góc giữa tia tới hoặc tia phản xạ và mặt phản xạ độ n – bậc phản xạ và là số nguyên dương
Dựa vào phổ XRD, kích thước tinh thể được xác định bằng công thức Scherrer:
Trong đó: D – kích thước tinh thể trung bình (nm)
Error: Reference source not found – góc nhiễu xạ
B - độ rộng pic đặc trưng (radian) ở độ cao bằng nữa cường độ cực đại (tại vị trí góc 2Error: Reference source not found = 25,880, đối với HA) Error: Reference source not found
Error: Reference source not found = 1,5406A° – bước sóng của tia tới Error: Reference source not found
K – hằng số Scherrer phụ thuộc vào hình dạng của tinh thể và chỉ số Miller của vạch nhiễu xạ (đối với HA, k = 0,9) Error: Reference source not found
Từ giản đồ XRD, hàm lượng tinh thể tính toán theo phương pháp phân giải pic:
Trong đó: C Error: Reference source not found hàm lượng phần trăm tinh thể của bột HA
Y Error: Reference source not foundcường độ pic đặc trưng của tinh thể HA (chọn pic có chỉ số Miller 300)
X Error: Reference source not foundcường độ của lỗ giữa các pic 300 và 112
Sai số của phương pháp là Error: Reference source not found 5%.
Hình 1-14 Giản đồ nhiễu xạ tia X của
HA
Hàm lượng pha Ca3(PO4)2 (TCP), CaHPO4 trong bột HA được đánh giá bằng
phương pháp XRD độ phân giải cao, với góc quay 2Error: Reference source not found
= 24 – 38°. Hàm lượng các pha có trong bột được tính toán từ điện tích các pic đặc trưng cho mỗi pha như sau:
Trong đó: Sa Error: Reference
source not found diện tích pic đặc trưng tinh thể HA Error: Reference source not found Sp Error: Reference source not found diện tích pic đặc trưng tinh thể Ca3(PO4)2 Error: Reference source not found
Hình 1-15 Giản đồ nhiễu xạ tia X của HA và TCP
Giản đồ XRD của mẫu cần được ghi theo cùng một chế độ với phổ chuẩn ATSM, sau đó kết quả đo được so sánh với dữ liệu ATSM.
1.4.2 Phương pháp hiển vi điện tử SEM
Thiết bị hiển vi điện tử SEM là thiết bị phóng đại đặc biệt giúp quan sát trực tiếp bề mặt của các đối tượng cần nghiên cứu. Sự phóng đại được thực hiện không phải bằng hệ thống thấu kính quang học mà sử dụng va chạm của các hạt electron cường độ cao với mẫu đã được xử lý rồi nhập tín hiệu để thu hình ảnh của bề mặt vật. Độ phóng đại của nó rất lớn ( cỡ vào khoảng vài ngàn đến vài chục ngàn lần) kích thước quan sát có thể đến nm Error: Reference source not found
Nguyên tắc hoạt động của thiết bị điện tử SEM là chùm điện tử được tạo ra từ catot qua hai tụ quang sẽ được hội tụ lên mẫu nghiên cứu. Chùm điện tử đập vào mẫu phát ra các điện tử phản xạ thứ cấp. Mỗi điện từ phát xạ này qua điện thế gia tốc vào phần thu và biến đổi thành tín hiệu sáng, chúng được khuếch đại đưa vào mạng lưới điều khiển tạo độ sáng trên màng hình. Mỗi điểm trên mẫu nghiên cứu cho một điểm trên màn hình. Độ sáng tối trên màn hình phụ thuộc lượng điện tử thứ cấp phát với bộ thu, đồng thời còn phụ thuộc bề mặt của mẫu nghiên cứu. Ưu điểm của phương pháp SEM là cú thể thu được những bức ảnh ba chiều rừ nột và khụng đũi hỏi khõu chuẩn bị mẫu quá phức tạp.
Hình 1-16 Giản đồ nhiễu xạ tia X của HA và TCP