Röntgendiffraktiolla

Röntgendiffraktio (X-ray diffraction, XRD) on analyyttinen tekniikka, jolla tutkitaan aineen kristallirakennetta ja siihen liittyviä ominaisuuksia. Menetelmä perustuu röntgensäteiden diffraktioon säännöllisen kristallirakenteen tasojen yli. Diffraktio tapahtuu, kun säteet interferoivat konstruktivisesti tietyillä kaheksikymmentä tasosä voiton, mikä noudattaa Bragginlakia: nλ = 2d sin θ. Tässä d on kyseisen kristallitasojen etäisyys, λ on käytetyn röntgensäteilyn aallonpituus, θ on tulevan säteen ja tasojen normaali kulma sekä n on kokonaisluku.

Röntgendiffraktiota voidaan käytännössä toteuttaa eri tavoin. Yleisimmät ovat jauhemaine (powder XRD), joka antaa diffraktogrammin epäselvistä, monista pienistä kiteitä sisältävästä näytteestä; sekä yksittäiskiteiden (single-crystal XRD), joka tuottaa kolmiulotteisen rakennemallin. Instrumentaatio koostuu röntgenlähteestä, monokromaattorista tai säteenohjaajista, näytteenkannattimesta ja detektorista sekä goniometrista, jolla säteen kulmaa ja mittauskokoa säädetään.

Dataa tulkitaan esimerkiksi tunnistamalla faasit eli koostumukset vertaamalla saatuja diffraktiokohteita viitetietoihin (PDF-takakartat) tai käyttämällä Rietveld- refinointia kokonaisdiffraktiokuvan määrälliseen analyysiin ja hilaparametrien sekä mahdollisten epäpuhtauksien estimointiin. XRD:n sovelluksia on materiaalitiede, mineraalologia, metallurgia, puolijohteet sekä farmaseuttinen teollisuus ja se voi paljastaa kiteiden koon, epäpuhtaudet ja jännitteet.

Rajoitteita ovat etenkin amorfinen tai erittäin lasittunut rakenne, pieni näytteen säde, sekä seedet kohinan ja instrumentin leviämisen vaikutuksesta. Turvallisuus huomioidaan säteilyyn liittyvissä vaatimuksissa ja asianmukaisissa suojauksissa.