Phöông phaùp Debye – Scherrer ( phương pháp bột) HVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG ANH

1. Phöông phaùp Debye – Scherrer ( phương pháp bột) HVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG ANH

2. Học liệu mở tiếng Việt: http://mientayvn.com/OCW/MIT/Vat_li.html

3. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐOÁN NHẬN VẾT NHIỄU XẠ Chụp phim Nhiễu xạ kế

7. W là khoảng cách giữa điểm vào và ra của tia tới ứng với góc 1800. • ta đo đoạn S1 ứng với góc 2θ • Theo định luật Bragg: • nλ = 2d sinθ • Ta được:

10. Keát hôïp vôùi söï thieáu caùc vaïch nhieãu xaï ôû caùc loaïi maïng laäp phöông khaùc nhau, töø aûnh nhieãu xaï coù theå ñoaùn nhaän tinh theå thuoäc caáu truùc naøo Maïng laäp phöông P : caùc vaïch nhieãu xaï töông öùng vôùi s = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10,... Maïng laäp phöông I : s = 2, 4, 6, 8, 10,... Maïng laäp phöông F : s = 3, 4, 8, 11, 12, 16..

11. h2+k2+l2 P I F h2+k2+l2 P I F 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14 (001) (011) (111) (002) (012) (112) (022) (122), (003 (013) (113) (222) (023) (213) --- (011) --- (002) --- (112) (022) --- (013) --- (222) --- (213) --- --- (111) (002) --- --- (022) --- --- (113) (222) --- --- 16 17 18 19 20 21 22 24 25 26 27 29 30 (004) (014),(223) (033),(114) (133) (204) (214) (323) (224) (034),(005) (314),(015) (333),(115) (520),(432) (521) (004) --- (033),(114) --- (204) --- (323) (224) --- (015),(314) --- --- (521) (004) --- --- (133) (204) --- --- (224) --- --- (333),(115) --- --- HEÄ LAÄP PHÖÔNG : Treân phim chuïp caùc tinh theå thuoäc heä laäp phöông, theo lyù thuyeát , chæ coù theå xuaát hieän caùc vaïch coù chæ soá Miller cho ôû Baûng sau .

12. Soá nguyeân töû trong moät oâ ñôn vò Khi ñaõ ñoàng nhaát ñöôïc oâ ñôn vò , coù theå tính theå tích cuûa noù. Toång khoái löôïng cuûa caùc nguyeân töû coù trong oâ • – khoái löôïng rieâng (g/cm3) vaø V tính baèng (A0 )3 . • Neáu tinh theå chæ goàm 1 loaïi nguyeân töû vôùi khoái löôïng nguyeân töû A thì soá nguyeân töû trong oâ ñôn vò n = (SA)/A • Neáu tinh theå laø moät hôïp chaát vôùi khoái löôïng phaân töû M, thì soá phaân töû trong 1 oâ baèng n = (SA)/M.

13. Boä ñeám xung Boä phaân lieät ñònh daïng xung Kñaïi daõi roäng Töï ghi  Boä ño toác ñoä taïo xung Oáng ñeám Boä ñieàu khieån quay maãu vaø oáng ñeám Nguoàn nuoâi oån ñònh Nhieãu xaï keá ( Diffractometer) Tia X cuõng nhö tia  coù khaû naêng ion hoùa caùc chaát khí, taïo ra caùc ion döông vaø electron töï do vôùi soá löôïng tyû leä vôùi cöôøng ñoä tia haáp thuï. Neáu caùc haït mang ñieän naøy xuaát hieän trong ñieän tröôøng , chuùng seõ taïo ra caùc xung ñieän. Ñeå phaùt hieän caùc xung ngöôøi ta duøng caùc oáng ñeám. Ñeám soá xung xuaát hieän trong oáng ñeám, coù theå ñaùnh giaù cöôøng ñoä cuûa tia X. Khaùc vôùi phöông phaùp chuïp aûnh, trong nhieãu xaï keá , maãu vaø oáng ñeám ñeàu ñöôïc quay. Chuùng ñöôïc laép treân moät giaùc keá coù caáu taïo sao cho maãu ño vaø oáng ñeám quay ñoàng thôøi vôùi toác ñoä quay theo tyû leä 1 : 2.

14. Nhieãu xaï keá Boá trí cuûa Bragg - Bretano

15. Coù hai cheá ñoä ghi phoå : • Cheá ñoä ghi lieân tuïc ñöôïc duøng vôùi toác ñoä quay chaäm vaø haèng soá thôøi gian RC nhoû. • Cheá ñoä ghi giaùn ñoaïn . Coù theå ghi theo moät trong hai caùch sau : * ño soá xung trong moät khoaûng thôøi gian xaùc ñònh roài quay leân moät böôùc • * ño thôøi gian caàn ñeå thu nhaän moät soá xung xaùc ñònh roài cho quay leân moät böôùc. Caùch laøm sau chính xaùc hôn vôùi sai soá tyû leä vôùi (n)1/2. Trong caùch 1 sai soá lôùn ñaëc bieät laø vôùi caùc nhieãu xaï yeáu.

16. Diffractogram Ñoà thò bieåu dieãn cöôøng ñoä nhieãu xaï theo goùc nhieãu xaï 2θ Cöôøng ñoä I ñöôïc bieåu thò baèng haøm delta Tinh theå hoaøn haûo Tinh theå khoâng hoaøn haûo Caùc ñænh môû roäng Chaát loûng hay thuûy tinh I laø moät haøm lieân tuïc bieán thieân chaäm .

18. Diffractogram

19. Cöôøng ñoä 2q ( ñoä)

20. Coâng thöùc Scherrer Tính toaùn chính xaùc hôn cho phöông trình t = ñoä daøy cuûa tinh theå con K = haèng soá phuï thuoäc vaøo daïng cuûa tinh theå con (0,89) l = böôùc soùng tia X qB = goùc Bragg BM: ñoä roäng cuûa vaïch ôû nöûa ñoä cao ( radians) BS: ñoä roäng töông öùng cuûa vaät lieäu khoái chuaån ( kích thöôùc haït lôùn >200 nm) Coù theå aùp duïng cho kích thöôùc tinh theå 5-50 nm.

21. Cöôøng ñoä Cöôøng ñoä Caùc tia nhieãu xaï döôùi goùc naèm giöõa q1 vaø q2 coù cöôøng ñoä khaùc 0 neân chuøm nhieãu xaï coù ñoä roäng B ôû nöûa ñoä cao cuûa vaïch : B = (2q1 -2q2 ) /2 = q1 -q2 . Ñoä roäng cuûa vaïch nhieãu xaï do soá maët tinh theå 2n ( ñoä daøy / kích thöôùc cuûa tinh theå ) quy ñònh

22. Ví duï minh hoïa

23. Ví duï minh hoïa B = (98,3 – 98,2)*π/180 = 0.00174 t = 0,89*λ / (B cos θB) λ= 1,54 Ǻ = 0,89*1,54 Ǻ / ( 0,00174 * cos (98,25 / 2 ) ) = 1200 Ǻ

24. ÖÙng duïng cuûa phöông phaùp Debye - Scherrer • Phöông phaùp Debye-Scherrer laø kyõ thuaät maïnh nhaát ñeå nghieân cöùu caáu truùc cuûa chaát raén ña tinh theå. • Phaân tích ñònh tính : ñoàng nhaát pha vaø ñoä saïch cuûa maãu. • Phaân tích ñònh löôïng : Xaùc ñònh caùc thoâng soá cuûa oâ ñôn vò • Phaân tích thaønh phaàn cuûa caùc pha • Phaân tích caáu truùc : maïng tinh theå • Haèng soá maïng, • Phöông phaùp Rietveld • Phaân tích ñoä roäng vaø daïng cuûa vaïch nhieãu xaï : • Kích thöôùc cuûa tinh theå • vi bieán daïng ( micro strain ) • Noàng ñoä sai hoûng môû roäng • Töø ñoä bieán daïng coù theå suy öùng suaát dö neáu bieát caùc haèng soà ñaøn hoài cuûa vaät lieäu.

25. Haïn cheá cuûa phöông phaùp boät • Taäp 3D cuûa caùc veát nhieãu xaï thu ñöôïc töø thí nghieäm treân ñôn tinh theå ñöôïc taäp trung thaønh hình aûnh 1D trong phöông phaùp Debye-Scherrer . Ñieàu naøy daãn ñeán söï choàng chaát ngaãu nhieân vaø chính xaùc caùc vaïch laøm cho vieäc xaùc ñònh cöôøng ñoä cuûa caùc vaïch trôû neân phöùc taïp. • Söï ñoái xöùng cuûa tinh theå khoâng thaáy ñöôïc tröïc tieáp töø aûnh nhieãu xaï. • Caùc hoãn hôïp ña pha coù theå gaëp khoù khaên. • Ñònh höôùng öu tieân coù theå daãn ñeán vieäc xaùc ñònh cöôøng ñoä cuûa caùc vaïch khoâng chính xaùc.