¿Qué son los Difractómetros de Rayos X?
Los difractómetros de rayos X son un dispositivo para medir los fenómenos de difracción que se producen cuando se irradia un material con rayos X.
Los difractómetros de rayos X constan de un generador de rayos X, un goniómetro para medir el ángulo de difracción y un detector para medir la intensidad de los rayos X.
Los difractómetros de rayos X se utilizan a menudo para medir materiales con propiedades cristalinas, como monocristales, polvos y películas finas. Se utilizan para la investigación, el desarrollo y el análisis de una amplia gama de materiales, incluidos materiales orgánicos, inorgánicos, aleaciones y proteínas.
Usos de los Difractómetros de Rayos X
Los difractómetros de rayos X se utilizan para medir los fenómenos de difracción que se producen cuando se irradia una muestra con rayos X. El análisis de los patrones de difracción obtenidos permite evaluar la cristalinidad, la orientación y los defectos de red de la muestra.
Los difractómetros de rayos X no son adecuados para medir materiales no cristalinos, como los materiales amorfos (amorphous), pero pueden utilizarse para medir una gran variedad de materiales, como polvos cristalinos, películas finas y aleaciones. Sin embargo, pueden utilizarse para medir una gran variedad de materiales, como polvos cristalinos, películas delgadas y aleaciones.
Principio de Difractómetros de Rayos X
Los rayos X irradiados sobre un material son dispersados por los electrones del material. En los cristales y otros materiales en los que los átomos están dispuestos con cierto grado de regularidad, los rayos X dispersos interfieren entre sí, amplificándose o atenuándose, y la intensidad de la dispersión sólo aumenta en determinadas direcciones: esto es la difracción de rayos X.
En la difracción de rayos X, se sabe que la intensidad de dispersión de los rayos X aumenta cuando se cumple la ecuación de Bragg 2d sinθ = nλ (d: separación de la red θ: ángulo de Bragg n: número entero λ: longitud de onda de los rayos X irradiados). En otras palabras, si la longitud de onda λ es fija, el espaciado d del plano de red puede determinarse para varios ángulos de difracción 2θ (ángulo entre los rayos X incidentes y difractados). De este modo, el patrón de difracción medido revela la disposición atómica del material medido.
Tipos de Difractómetros de Rayos X
Los principales tipos de difractómetros de rayos X son los difractómetros de rayos X de polvo, los difractómetros de rayos X de monocristal y los difractómetros de rayos X de capa fina. Se clasifican según la forma en que se irradian y detectan los rayos X.
1. Difractómetros de Rayos X Monocristalinos/Polvo (SC-XRD)
En este método, se irradian rayos X mientras el cristal gira alrededor de un eje determinado y el patrón de difracción se mide como una imagen bidimensional. Se puede obtener un modelo tridimensional de la estructura cristalina calculando el patrón de difracción bidimensional obtenido mediante un software específico.
2. Difractómetros de Rayos X en Polvo (PXRD)
Se trata de un método de medición en el que se desplazan el ángulo de incidencia de los rayos X irradiados y la posición del detector, de forma que se puede obtener como dato la intensidad de difracción para un ángulo de difracción de 2θ. Se utiliza principalmente para la identificación y el análisis cualitativo de sustancias con patrones de difracción conocidos. Es el método de medición más utilizado porque requiere una pequeña cantidad de muestra y es fácil de ajustar la muestra.
3. Difractómetros de Rayos X de Capa fina (GI-XRD)
Se trata de un método de medición en el que el ángulo de incidencia de los rayos X irradiados se fija de modo que sea casi paralelo a la superficie del sustrato, y el detector se desplaza. Las mediciones en el plano también pueden realizarse moviendo el detector en dirección paralela a la superficie del sustrato. Este método se utiliza principalmente para identificar la estructura cristalina de películas finas e interfaces y para el análisis cualitativo, ya que la influencia del sustrato es relativamente pequeña y se puede obtener información sobre zonas cercanas a la superficie.
Cada uno tiene características diferentes y debe utilizarse en función de la finalidad de uso y de la muestra que se vaya a medir. Dependiendo de la finalidad de uso, también puede ser mejor utilizar un instrumento de medición similar, un instrumento de dispersión de rayos X. Pueden utilizarse otros dispositivos accesorios para cambiar el tipo de fuente de luz y modificar el entorno de medición, como la temperatura y la presión, mientras se realizan las mediciones.