Uppnåa en nära-monokromatisk röntgenstråle för röntgendiffraktion (XRD) bygger på absorptionskantsfiltrering med den energiberoenda massabsorptionskoefficienten (μ/ρ) för specifika element.
Fysikalisk princip
Massabsorptionskoefficienten visar skarpa diskontinuiteter (absorptionskanter) vid energier som motsvarar elektronbindningsenergier (K, L, M-skal). precis ovanför en kant sker absorptionsspik; precis under den faller den dramatiskt.
Filterval och drift
- Röntgenkälla: Producerar kontinuerligt Bremsstrahlung-spektrum plus karakteristiska linjer (Kα, Kβ).
- Filtermaterial (K-kantfilter): Välj ett element vars K-absorptionskant ligger mellan den önskade karakteristiska linjen (t.ex. Cu Kα = 8,04 keV) och den högre energin Bremsstrahlung eller önskade linjer (t.ex. Cu Kβ = 8,90 keV, W L-linjer).
- Vanliga filterpar:
- Cu-mål → Ni-filter (K-kant 8,33 keV) absorberar Cu Kβ och högre energier.
- Mo-mål → Zr-filter (K-kant 17,99 keV) absorberar Mo Kβ och Bremsstrahlung.
- Fe-mål → Mn-filter (K-kant 6,54 keV).
- Tjockleksoptimering: Beräknad för att transmittera ~50 % av Kα medan Kβ undertrycks till <1 % (typiskt 10–50 µm metallfolier).
Resulterande strålkvalitet
- Kα₁/Kα₂-dublett: Kvarstår (ΔE/E ~ 0,1 %); "nära-monokromatisk" för laboratorie-XRD.
- Minskat bakgrund: Undertryckt Bremsstrahlung sänker brus under diffraktionspekar.
- Förbättrad peak-till-bakgrund-förhållande: Förbättrar detektion av svaga reflexer och spårfaser.
- Minskad fluorescens: Provfluorescens från högenergifotoner minimeras.
Avancerade alternativ
- Kristallmonokromatorer (Johann/Ge(111)): Sann monokromaticitet (ΔE/E ~ 10⁻⁴); används i synkrotroner och high-end-laboratorier.
- Göbel-speglar / Multilageroptik: Fokuserar och monokromatisar samtidigt; hög flöde.
K-kantfiltrering förblir den kostnadseffektiva standarden för laboratorie-XRD-system.
