diffraktsioonimeetrid

Diffraktsioonimeetrid on instrumentaalsed seadmed, mida kasutatakse materjalide kristallilise struktuuri ja ruumilise korralduse uurimiseks difraktsiooni abil. Enim levinud on X-kiirte difraktsiooni meetodid, kuid difraktsiooni on võimalik saavutada ka neutronide või electronidega kiirguse korral. Põhitingimus on Braggi seadus: nλ = 2d sin θ, kus λ on kiirguse lainepikkus, d on kristallvõre vahe ja θ on difraktsiooninurk. Nende mõõtmiste abil saab määrata kristallvõre parameetrid, faaside koostist ja kristallide kvaliteeti.

Tüübid ja põhikomponendid. Powder-diffraktomeetrid mõõdavad difraktsiooni jooni suure hulga väikeste kristallide segust ja annavad faaside identifikatsiooni ning kvantitatiivse analüüsi. Üksik-kristall-diffraktomeetrid koguvad üksikasjalikku teavet konkreetse kristalli kohta. Lisaks on olemas kõrge lahutusvõime diffraktomeetrid (HRXRD) ja väikese nurga difraktsiooni seadmed (SAXD). Peamised komponendid on valgusallikas (tavaliselt X-kiirte toru või sünchrotron), monokromaat, näidutugi, goniomeeter ja detektor (film, scintillatsioonidetektor, pooljuhud või kiud-detektor).

Rakendused. Diffraktsioonimeetrid võimaldavad faaside identifitseerimist ja kvantitatiivset analüüsi, kristallvõre parameetrite (a, b, c) määramist ning kolmemõõtmelise struktuuri mudelite leidmist nii polükristalliliste kui ühe kristalli näidiste puhul. Lisaks kasutatakse neid materjalide kvaliteedi hindamiseks, defektide ja pinge (residuaalsed stressid) analüüsiks ning kiht- või nanostruktuuride omaduste uuringuks.

Ajalugu. Difraktsiooni kasutus sai laialt levinuks 1912. aastal Laue difraktsiooni avastamise ning 1913. aasta Braggi seaduste avaldamise järel. Sellest ajast on arenenud nii labori- kui ka suure energiaga diffraktsioonimeetrid, mida kasutatakse laialdaselt keemia, füüsika, mineraaloloogia ja materjaliteaduse valdkondades.