تفاوت XRD و XRF - دقیق شیمی آزما

تفاوت XRD و XRF

بیشتر بخوانید: انواع ستون های کروماتوگرافی

یک ماده جامد می‌تواند به یکی از صورت های زیر باشد:

آمورف: اتم های تشکیل دهنده به صورت تصادفی در کنار یک دیگر قرار می گیرند، شبیه چیزی که در مایعات مشاهده می شود و نظم ندارند(دامنه نظم آنها بسیار کوتاه است)

کریستال: اتم های تشکیل دهنده در یک الگوی منظم قرار گرفته اند. این الگو در سه جهت فضایی، تکرار می شود. کریستال یا بلور را می توان به دیوار آجری تشبیه کرد که هر آجر، یک واحد کوچک از اتم های منظم تشکیل یافته است. هر آجر از دیوار، به عنوان یک صفحه تعریف می شود. هر واحد از نظم شکل گرفته ( یا همان آجر دیوار آجری) Unit Cell نام دارد. ابعاد Unit Cell توسط سه محور a، b و c تعریف می شود و زوایه های بین آنها آلفا، بتا و گاما نام دارد.

زمانی که یک الکترون در یک میدان متناوب الکترومغناطیسی قرار می گیرد، شروع به نوسان می کند. فرکانس نوسان الکترون برابر فرکانس نوسان میدان خواهد بود. برخورد اشعه X به اتم، سبب می شود الکترون های اطراف اتم، برابر با فرکانس پرتو تابیده شده، شروع به نوسان کنند. 

پرتو های عبورکرده از اتم، تقریبا در تمام جهات، تداخلات غیر سازنده دارند و موج های ترکیب شده در یک فاز نیستند و هیچ تصویری از نمونه جامد نخواهند داد. قرار گرفتن اتم ها در یک ساختار کریستالی که دارای ساختاری منظم است، سبب می شود تا در تعداد کمی از جهات، تداخلات سازنده بوجود بیاید. بدین ترتیب پرتو هایی که از نمونه کریستالی عبور می کنند، هم فاز هستند  و با ایجاد تصویری مناسب، نمونه را در چندین جهت، ترک می‌‌کنند.

 از این رو یک پرتو پراش یافته را می توان به این صورت توصیف کرد که چندین اشعه پراش یافته هستند که در مقابل، همدیگر را تقویت می کنند.

حال دو صفحه موازی در یک شبکه بلوری به نام های P1 و P2، با فاصله ی میان صفحه ای d را در نظر بگیرید. دو پرتو 1 و 2 با زوایه مشخص TETHAبه صفحات یاد شده تابیده می شوند. 

پرتوی پراش یافته در صورتی که دو پرتو 1 و 2 هم فاز باشند، بیشترین شدت را خواهد داشت. زاویه تتا، وابسته به فاصله صفحه های کریستالی و یا فاصله اتمی آنها می باشد. با این روش می توان باتوجه به زاویه حداکثر بازتابش پرتو انعکاس یافته از شبکه بلورین، فاصله اتم جسم و یا فاصله صفحات کریستالی را بدست آورد.

بیشتر بخوانید: آشنایی با روش کچرز

آنالیز XRD یا X-Ray Diffraction

روشی برای تعیین فازها و ساختار کریستالی مواد است. از این روش برای مطالعات و شناسایی فازها، کانی شناسی و کریستالوگرافی استفاده می شود.

اما آنالیز xrf یا X-Ray Fluorescence یا همان طیف سنجی فلوئورسانس پرتو ایکس، یکی از روشهای آنالیز عنصری است.

این دو دستگاه، هر دو از پرتو ایکس برای شناسایی استفاده میکنند؛ ولی تفاوت XRD و xrf در این است که XRD، جهت شناسایی فازها به کار میرود و میتواند تعیین کند که هر عنصر در ماده، در چه ترکیبی وجود دارد؛ در حالی که xrf آنالیز عنصری انجام میدهد و تنها میتواند تشخیص دهد چه درصدی از عناصر در ماده موجود است.

کاربردهای XRD

طیف سنجی پراش پرتو ایکس، یک تکنیک سریع آنالیزی است که برای تشخیص نوع مواد و همچنین فاز و خصوصیات کریستالی آن به کار می رود. برای انجام این آنالیز، مواد باید به خوبی پودر و همگن شده باشند یا فیلمی یکنواخت از آنها تهیه شده باشد. آنالیز XRD در شناخت مواد در زمینه¬ های مختلف، مانند زمین¬ شناسی، محیط زیست، علم مواد، مهندسی و زیست شناسی کاربرد شایانی دارد.

بیشتر بخوانید: کروماتوگرافی مایع چیست؟

کاربردهای دقیق تر این روش عبارت است از:

• تعیین خصوصیات کریستالی مواد

• شناسایی مواد معدنی که با روش های نوری قابل تشخیص نیستند

• تعیین اندازه unit cellهای تشکیل دهنده ماده

• اندازه گیری میزان خلوص ماده

• اندازه گيري ضخامت فيلم هاي نازک و چندلايه

• تعیین مشخصات ساختاري شامل پارامتر شبكه، اندازه و شكل دانه، كرنش، تركيب فاز و تنش داخلي مناطق كريستالي كوچک

• تعیین ساختار سوم پروتئین ها

بیشتر بخوانید: اندازه گیری ذرات زیست محیطی

آنالیز های مکمل

به طور کلی آنالیز های XRD و XRF مکمل هم هستند و برای شناسایی دقیق نمونه های مجهول، هر دو آنالیز در کنار هم توصیه می گردد.