Røntgendiffrasjon

Røntgendiffrasjon, eller X-ray diffraction (XRD), er en analytisk teknikk som brukes for å studere strukturen og fasene i krystallinske materialer ved å måle hvordan røntgenstråler sprettes av prøven. Metoden gir informasjon om krystalldannelse, latticeparametere, fasemengde og mikrostruktur, og brukes i blant annet materialvitenskap, kjemi, geologi og farmasi.

Grunnprinsippet bygger på bragg-lov: nλ = 2d sin θ, der λ er røntgenstrålens bølgelengde, d er avstanden mellom krystallplaner, θ er glenedvinkelen mellom strålen og planen, og n er et heltall. Når forholdet mellom bølgelengde og planavstand møter Braggs betingelser, oppstår konstruktiv interferens og karakteristiske diffraksjonsmaksima som danner et mønster som kan tolkes for å avdekke struktur.

Vanlige målemetoder inkluderer pulverdiffraksjon og enkeltkristaldiffraksjon. I pulverdiffraksjon blir prøven finfordøyd og analysert for å identifisere faser og bestemme parametere, mens enkeltkristaldiffraksjon gir detaljerte konstruksjonsdata. Instrumenter inkluderer røntgendiffraktometre med akse, kilder som Cu Kα, og detektorer som måler intensitet som funksjon av 2θ.

Anvendelser omfatter fasidentifikasjon, beregning av latticeparametere, vurdering av krystallstørrelse og intern spenning, samt polymorfisme og tekstur. Data tolkes gjennom match mot referanse-databaser eller ved Rietveld-retting, som gir kvantitative og strukturelle detaljer. Teknikkens historie går tilbake til oppdagelsen av røntgenstråler av Wilhelm Röntgen i 1895 og de tidlige XRD-eksperimentene av Laue og Bragg-brødrene tidlig på 1910-tallet.