Kiểm tra chất lượng vật liệu phương pháp nhiễu xạ tia x (XRD)

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ MINH

KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG VẬT LIỆU

PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ TIA X (XRD)

GVHD: TS.Nguyễn Học Thắng
Nhóm: 9


TÊN THÀNH VIÊN

☺ Lê Thị Cẫm Tiên - 2004160182
☺ Phùng Thị Hồng Nhung - 2004160324
☺ Lê Thị Y Thoa - 200416062


NỘI DUNG

TIA X

NHIỄU XẠ TIA X

THIẾT BỊ


LỊCH SỬ HÌNH THÀNH

•

Năm 1895 Rơntghen tình cờ phát hiện ra tia X.

•

Năm 1901 Ơng đạt giải Nobel

•

Max von Laue: quan sát và giải thích hiện tượng nhiễu xa ̣tia X trên tinh thể
vào năm
1912.

•

Ơng nhận giải Nobel năm 1914 cho cơng trình này.


LỊCH SỬ HÌNH THÀNH

W.H.Bragg và W.L.Bragg:
Nhận giải Nobel năm 1915 cho sự đóng góp trong việc phân tích cấu trúc tinh thể bằng tia X


TIA X
ĐỊNH NGHĨA
ĐỊNH NGHĨA
BẢN CHẤT TIA X
BẢN CHẤT TIA X
TÍNH CHẤT TIA X
TÍNH CHẤT TIA X

CƠ CHẾ TẠO TIA X
CƠ CHẾ TẠO TIA X
ỨNG DỤNG
ỨNG DỤNG


ĐỊNH NGHĨA

•

Tia X là bức xạ điện từ ở bước sóng ngắn, năng lượng lớn.

•

Nhiễu xạ (Diffraction) là hiện tượng quan sát được khi sóng lan truyền qua khe
nhỏ hoặc mép vật cản.


ĐỊNH NGHĨA

•

Nhiễu xạ tia X là hiện tượng các chùm tia X nhiễu xạ trên các mặt
tinh thể của chất rắn do tính tuần hồn của cấu trúc tinh thể tạo nên
các cực đại và cực tiểu nhiễu xạ.

•

Nhiễu xạ X-ray (XRD) là một kỹ thuật phân tích khơng phá hủy

BẢN CHẤT TIA X
Các thơng số về tia X

•

Năng lượng: 200eV – 1MeV

•

Bước sóng: 10 nm – 1 pm

•

Bước sóng thuận tiện cho nghiên cứu nhiễu xạ tia X là 0,05 – 0,25 nm.


TÍNH CHẤT TIA X
 

•

Khơng nhìn thấy

•

Truyền thẳng trong khơng gian tự do

•

Phản xạ bị che chắn bởi mơi trường

•

Hấp thụ → bị suy giảm bởi cường độ mơi trường

•

Truyền qua có tính ‘thấu quang’ với nhiều mơi trường khơng trong suốt.

•

Khúc xạ bởi chiết xuất của mơi trường vật chất

•

Phản ứng quang hóa tác dụng lên phim ảnh


CƠ CHẾ TẠO TIA X
Tự nhiên
Tương tác của chúng với vật chất ở đây làm phát sinh tia X theo hai cơ
chế chính:

•

Bức xạ hãm các hạt tích điện, phát ra photon có dải năng lượng từ
tia gamma đến tia X.

•

Các photon của tia gamma và tia X năng lượng cao tán xạ theo
hiệu ứng Compton tạo ra tia X thứ cấp.


CƠ CHẾ TẠO TIA X
Nước vào

Nhân tạo

Nguồn điện


ỨNG DỤNG

•

•

Sử dụng trong Y tế:

-

Chẩn đốn cấu trúc xương

-

Chẩn đoán và điều trị nhiều bệnh tật một cách nhanh chóng

Phục vụ kiểm tra an ninh tại cửa khẩu:

-

Xác định đồ vật bên trong hành lý gói kín hay trong quần áo trên thân người.

-

Quét dò kim loại, thu được thông tin tin cậy hơn về đối tượng được quét.


ỨNG DỤNG

•

Hóa phân tích dùng tia X: phân tích thành phần hóa học của vật rắn.

•

Thiên văn học tia X: Thiên văn học tia X nghiên cứu các vật thể vũ trụ ở các
bước sóng tia X


NHIỄU XẠ TIA X

ĐỊNH LUẬT BRAGG
ĐỊNH LUẬT BRAGG

CÁC PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ
CÁC PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ

ĐỊNH LUẬT BRAGG

Định luật Vulf-Bragg được đưa ra năm 1915 thể hiện mối quan hệ
giữa bước sóng tia X và khoảng cách giữa các mặt phẳng nguyên tử.
Định luật Bragg giả thiết rằng mỗi mặt phẳng nguyên tử phản xạ
sóng tới độc lập như phản xạ gương.


ĐỊNH LUẬT BRAGG


ĐỊNH LUẬT BRAGG

 

•

Điều kiện để nhiễu xạ là:

hay

n = 1, 2, 3,…gọi là bậc phản xạ.


ĐỊNH LUẬT BRAGG

 

Phương trình trên chính là định luật Bragg biểu thị mối quan hệ đơn giản giữa góc của

các tia nhiễu xạ với bước sóng tia x và khoảng cách giữa các mặt phẳng nguyên tử .


ĐỊNH LUẬT BRAGG
 

•

Trong hầu hết các trường hợp, bậc phản xạ thứ nhất được sử
dụng, n = 1, do đó, định luật Bragg được viết như sau:

•

Khi n > 1, các phản xạ được gọi là phản xạ bậc cao. Ta có thể viết
phương trình như sau:


ĐỊNH LUẬT BRAGG

•

Định luật Bragg là điều kiện cần nhưng chưa đủ cho nhiễu
xạ tia X, vì nhiễu xạ chỉ có thể chắc chắn xảy ra với các ơ
đơn vị có các ngun tử ở ơ góc mạng.


CÁC PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ

1.Phương pháp Laue
2.Phương pháp quay đơn tinh thể

3.Phương pháp nhiễu xạ bột


CÁC PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ
PHƯƠNG PHÁP LAUE
Là phương pháp chiếu chùm tia X đa sắc (λ thay đổi) lên đơn tinh thể đứng
yên, tia nhiễu xạ được ghi nhận bởi các vết nhiễu xạ trên phim.

Ảnh nhiễu xạ gồm một loạt các vết
đặc trưng cho tính đối xứng của tinh
thể.


CÁC PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ
PHƯƠNG PHÁP QUAY ĐƠN TINH THỂ
Là chiếu chùm tia X đơn sắc (λ không đổi) lên đơn tinh thể quay (θ thay đổi) quanh
một phương tinh thể nào đó..

-

Phim được đặt vào mặt trong của buồng hình
trụ cố định

-

Mẫu đơn tinh thể được gắn trên thanh quay
đồng trục với buồng


CÁC PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ

PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ BỘT
Sử dụng các mẫu là mẫu đa tinh thể
Sử dụng một chùm tia X song song hẹp, đơn sắc,
chiếu vào mẫu.
Quay mẫu và quay đầu thu chùm nhiễu xạ trên đường
tròn đồng tâm.
-> phổ nhiễu xạ sẽ là sự phụ thuộc của nhiễu xạ vào 2
lần góc nhiễu xạ (2θ)