دستگاه XRD یا دستگاه پراش اشعه ایکس X-Ray Diffraction یکی از تجهیزات منحصر بفرد برای آنالیز و تعیین مشخصات کریستال ها در آزمایشگاه می باشد. اصول طراحی دستگاه XRD بر پایه تابش پرتو X به نمونه در زوایای مختلف و تحلیل الگوی پراش یا بازتابش آن می باشد. از جمله مواردی که می توان در آنالیز با دستگاه XRD تعیین کرد تشخیص فاز کریستال، اندازه و شکل دانه کریستال، فاصله بین لایه های کریستال، تعیین جهت گیری و موقعیت بلور، اندازه گیری درصد کریستالیته نمونه، ترکیب اتم ها های کریستال و ساختار آن می باشد. الگوی پراش اشعه X برای هر ماده، یکتا و منحصر به فردی می باشد. تاکنون الگوی پراش تعداد زیادی از مواد کریستالی توسط تجهیز ایکس آر دی جمع آوری شده است. در حالت کلی با مقایسه الگوی پراش اشعه ایکس بدست آمده با الگوی پراش استاندارد ترکیب کریستالی شناسایی می شود.
اساس کار با دستگاه XRD
دستگاه XRD به طور گسترده در شناسایی نمونه های مجهول جامد کریستالی مورد استفاده قرار می گیرد. نمونه آنالیز XRD معمولاً به صورت پودری و در حدود 3-5 گرم می باشد. دستگاه XRD دارای یک دایره فلزی می باشد که منبع پرتو X و دتکتور روی جداره داخلی آن و نمونه در مرکز آن قرار می گیرد. عملکرد دستگاه XRD بدین صورت است که پرتو X در زوایای مختلف(θ) به بلور کریستال تابیده می شود. در اثر این تابش و برخورد پرتو به اتم ها، اشعه بازتابیده می شود و یا اصطلاحاً پراش می یابد. بازتابش پرتو در XRD از اصل پراکندگی رایلی یا Rayleigh scattering پیروی می کند. یعنی فرکانس پرتو تابیده و پراش یافته یکی می باشد و فتونی در حین برخورد به اتم جذب نمی شود (در XRD تابش فلورسانس نیز وجود دارد و بخشی از فتون ها توسط اتم ها جذب می شود که پرتو بازتابش توسط فیلتر های اپتیکی حذف می شوند، در واقع تابش فلورسانس اساس کار با دستگاه XRF می باشند.)
اجزا دستگاه
قسمتهای اصلی دستگاه پراش اشعه ایکس شامل موارد زیر است: 1=منبع 2-اپتیک اصلی 3-دارنده نمونه 4-مرحله نمونه 5-اپتیک ثانویه و 6-آشکارساز
کاربردهای مختلف دستگاه XRD
دستگاه XRD در صنایع مختلفی ازجمله علم مواد و کانی شناسی، شیمی، فیزیک، زمین شناسی، صنایع دارویی و … کاربرد دارد.
منابع
1-Hatchard, T. D., and J. R. Dahn. "In situ XRD and electrochemical study of the reaction of lithium with amorphous silicon." Journal of The Electrochemical Society 151, no. 6 (2004): A838.
2-Li, Yajiang, Peng Liu, Juan Wang, and Haijun Ma. "XRD and SEM analysis near the diffusion bonding interface of Mg/Al dissimilar materials." Vacuum 82, no. 1 (2007): 15-19.