Röntgendiffraktion (XRD) är en grundläggande icke-destruktiv teknik för att bestämma den atomära och molekylära strukturen av kristallina material.
Princip
När en monocromatisk röntgenstråle träffar en kristall sprids den av de regelbundet avståndiga atomära planet. Konstruktiv interferens uppstår vid specifika vinklar (θ) som uppfyller Braggs lag: nλ = 2d sinθ, där λ = våglängd, d = planavstånd, n = heltal.
Utdata: Diffraktionsmönster
En detektor registrerar intensitet mot spridningsvinkel (2θ). Det resulterande mönstret av toppar är ett fingeravtryck av kristallstrukturen:
- Topppositioner (2θ): Bestämmer gitterparametrar och kristallsystem (kubiskt, hexagonalt, etc.).
- Toppintensitet: Visar atompositioner inom enhetscellen (struktur faktor).
- Toppbredd: Indikerar kristallitstorlek (Scherrer-ekvation) och mikrospänningar.
Tillämpningar
- Fasidentifiering (kvalitativ/kvantitativ) via databaser (ICDD PDF-4+).
- Kristallstrukturbestämning (Rietveld-förfinning).
- Restspänningsmätning.
- Textur (prefererad orientering) analys.
- Tunnfilmstjocklek, densitet och epitaxi.
- Farmaceutisk polymorf screening.
Begränsningar
- Kräver kristallint material (amorfa fasta ger brett halon).
- Begränsad penetration för mycket täta/tynga prover.
- Ytkänslighet varierar med geometri (Bragg-Brentano vs. gräsincidens).
