Diffraktiotekniikoilla

Diffraktiotekniikoilla tarkoitetaan menetelmiä, joissa diffraktioa hyödyntämällä selvitetään materiaalien rakenteellisia ominaisuuksia. Diffraktio syntyy, kun aallot, kuten röntgen-, neutroni- tai elektroniaalto, kohtaavat säännöllisen rakenteen ja niiden kulku muuttuu interferenssin seurauksena. Tämän avulla voidaan saada tietoa esimerkiksi kiteiden rakenteesta, kerrosten järjestyksestä ja pintarakenteista.

Keskeinen periaate diffraktiotekniikoissa on kuinka aalto siirtyy rakenteen läpi tai sen ohi ja miten aallon kulma ja etäisyydet määrittävät diffraktiostruktuurin intensiteetit. Braggin laki nλ = 2d sin θ kuvaa, millä ehdoilla aallot diffraktoituvat tietyllä kulmalla. Tämä määrittää, millaiset rakenteelliset tasot antavat vahvat diffraktiomusteet.

Päätteitä ja sovelluksia varten käytetään useita tekniikoita. X-valod diffraction (XRD) soveltuu laajasti kiteiden faasien, runkojen ja kirkkauksellisten ominaisuuksien tutkimiseen sekä pulveri- että single-crystal -malleissa. Neutronidiffraction on herkempi kevyille alkuaineille ja sisältää läpäisevyyden, mikä on hyödyllistä sisäisten rakenteiden tutkimuksessa. Electron diffraction ja siihen liittyvät menetelmät, kuten SAED ja EBSD, ovat keskeisiä mikrokokoisten rakenteiden ja kuidun tekstuurin sekä epäjatkuvien mittausten analyysissä TEMissä ja SEMissä.

Käytännössä diffraktiotekniikat tuottavat diffraktiokuviin perustuvia rakenteellisia malleja, joita analysoidaan muun muassa Rietveld-korjauksin, Fourier-analyysillä tai atomitason rakenteiden etsimisellä. Menetelmät ovat usein ei-tuhoavia, mutta vaativat kontrolloitua näytteen valmistusta ja asianmukaista säteilyturvallisuutta sekä huolellista tulkintaa rajoitteiden, kuten epäpuhtauksien ja pistemäisten virheiden, kanssa.