حيود الأشعة السينية (X-Ray Diffraction)

جهاز حيود الأشعة السينية X-Ray Diffraction

الموديل: STADIP

تصنيع شركة STOE ألمانيا

جهاز XRD أو حيود الأشعة السينية X-Ray Diffraction هو أحد الأجهزة الفريدة لتحليل وتحديد خصائص البلورات في المختبر. يعتمد تصميم جهاز XRD على مبدأ إشعاع الأشعة السينية على العينة بزوايا مختلفة وتحليل نمط الحيود أو الانعكاس. من بين الأمور التي يمكن تحديدها في التحليل باستخدام جهاز XRD، تحديد طور البلورة، حجم وشكل حبيبات البلورة، المسافة بين طبقات البلورة، تحديد الاتجاه وموقع البلورة، قياس النسبة المئوية للتبلور في العينة، تركيب ذرات البلورة وهيكلها. نمط حيود الأشعة السينية لكل مادة فريد من نوعه، على غرار بصمة الإصبع لتلك المادة. حتى الآن، تم جمع نمط حيود عدد كبير من المواد البلورية بواسطة جهاز XRD. باستخدام قاعدة البيانات هذه وبمساعدة طريقة البحث والمطابقة، يمكن تحديد تركيبة أي مادة.

الأجزاء الرئيسية لجهاز XRD

مصدر x-ray

حامل العينة

الكاشف

أساس عمل جهاز XRD

يستخدم جهاز XRD على نطاق واسع في تحديد العينات الصلبة البلورية المجهولة. يعمل الجهاز على النحو التالي: يتم إشعاع الأشعة السينية بزوايا مختلفة (θ) على بلورة الكريستال. نتيجة لهذا الإشعاع واصطدام الأشعة بالذرات، تنعكس الأشعة أو ما يسمى بالحيود. يعتمد انعكاس الأشعة في XRD على مبدأ تشتت رايلي أو Rayleigh scattering، أي أن تردد الأشعة المشعة والمنحرفة هو نفسه، ولا يتم امتصاص أي فوتونات أثناء الاصطدام بالذرة. تحتوي بلورة الكريستال على صفحات بمسافة d وفوق بعضها البعض. يمكن أن تتداخل انعكاسات الأشعة من ذرات البلورة في طبقات مختلفة مع بعضها البعض. يمكن أن يكون هذا التداخل تداخلاً بناءً أو تداخلاً مدمرًا. عندما يتم استلام الأشعة المنحرفة والمنعكسة من العينة البلورية بواسطة الكاشف، يتم تحويلها إلى إشارة، وفي النهاية يتم الإبلاغ عنها في شكل رسم بياني. يسمى الرسم البياني الناتج للعملية نمط الحيود، وهو يمثل شدة الأشعة المنعكسة كدالة للزاوية 2θ. في الواقع، 2 θ هي الزاوية بين اتجاه الأشعة المشعة والأشعة المنعكسة. عندما تتداخل الأشعة المنعكسة مع بعضها البعض بشكل بناء، فإن الرسم البياني عند تلك الزاوية 2 θ له قمة قصوى، وفي الزوايا الأخرى، تكون الشدة ضئيلة بسبب التداخل المدمر. تشمل المعلومات الهامة التي يتم استخلاصها من مخطط حيود الأشعة السينية لتحليل النتائج زاوية الذروة القصوى، والشدة النسبية لكل ذروة، وعرض الذروة.

عندما يتحقق قانون براج، باستخدام المعلومات الموجودة في نمط حيود الأشعة السينية، يمكن الحصول على متوسط المسافة بين الصفحات البلورية. أيضًا، من خلال النظر في شدة القمم القصوى ومقارنتها بالأنماط القياسية، يمكن تحديد بنية الذرات والطور البلوري.

نقاط قوة تحليل جهاز XRD

• إنها تقنية سريعة وقوية في تحديد المعادن غير المعروفة (أقل من 20 دقيقة).
• في معظم الحالات، لديها تشخيصات دقيقة وواضحة تمامًا.
• إعداد العينة بسيط للغاية.
• تفسير البيانات أمر بسيط نسبيًا.