XRD là gì? Phổ nhiễu xạ X-Ray và ứng dụng

Trong y học, bạn đã từng thấy XRD nhiều không? Bạn đã hiểu nghĩa của nó chưa? Xin mời bạn theo dõi bài viết XRD là gì? Khái niệm Phổ XRD và ứng dụng để giải đáp câu hỏi đó nhé!

XRD là gì?

XDR là viết tắt của từ X-Ray diffraction trong tiếng Anh, có nghĩa là Nhiễu xạ X-ray. Thông thường, trong lĩnh vực y học sẽ sử dụng khái niệm này phổ biến hơn.

Nhiễu xạ tia X là hiện tượng các chùm tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể của chất rắn do tính tuần hoàn của cấu trúc tinh thể tạo nên các cực đại và cực tiểu nhiễu xạ. Kỹ thuật nhiễu xạ tia X (thường viết gọn là nhiễu xạ tia X) được sử dụng để phân tích cấu trúc chất rắn, vật liệu… Xét về bản chất vật lý, nhiễu xạ tia X cũng gần giống với nhiễu xạ điện tử, sự khác nhau trong tính chất phổ nhiễu xạ là do sự khác nhau về tương tác giữa tia X với nguyên tử và sự tương tác giữa điện tử và nguyên tử.

Nhiễu xạ X-ray (XRD) là một kỹ thuật phân tích không phá hủy, cung cấp thông tin về cấu trúc tinh thể, giai đoạn, định hướng tinh thể, và các thông số cấu trúc khác, chẳng hạn như kích thước trung bình hạt hay các khuyết tật tinh thể. 

XRD là gì? Phổ nhiễu xạ X-Ray và ứng dụng
XRD là gì? Phổ nhiễu xạ X-Ray và ứng dụng

Ứng dụng của nhiễu xạ X-Ray (XRD)

Nhiễu xạ bột tia X được sử dụng rộng rãi nhất để xác định các vật liệu tinh thể chưa biết (ví dụ: khoáng chất, hợp chất vô cơ). Xác định chất rắn chưa biết là rất quan trọng đối với các nghiên cứu về địa chất, khoa học môi trường, khoa học vật liệu, kỹ thuật và sinh học. Các ứng dụng bao gồm:

  • Xác định đặc tính của tinh thể vật liệu
  • Xác định cấu trúc tinh thể sử dụng Rietveld
  • Thực hiện đo đạc kết cấu, ví dụ như sự định hướng của các hạt, trong một mẫu đa tinh thể
  • Đo độ tinh khiết mẫu
  • Xác định các thành phần của các khoáng chất (phân tích định lượng)
  • Xác định các khoáng chất hạt mịn như đất sét và đất sét hỗn hợp (rất khó để xác định bằng các phương pháp quang học)
  • Xác định kích đơn vị tinh thể

Các kỹ thuật nhiễu xạ tia X

Phương pháp nhiễu xạ bột:

XRD là gì? Phổ nhiễu xạ X-Ray và ứng dụng
Phương pháp nhiễu xạ bột
  • Nhiễu xạ bột (Powder X-ray diffraction) là phương pháp sử dụng với các mẫu là đa tinh thể, phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để xác định cấu trúc tinh thể, bằng cách sử dụng một chùm tia X song song hẹp, đơn sắc, chiếu vào mẫu. Người ta sẽ quay mẫu và quay đầu thu chùm nhiễu xạ trên đường tròn đồng tâm, ghi lại cường độ chùm tia phản xạ và ghi phổ nhiễu xạ bậc 1 (n = 1).
  • Phổ nhiễu xạ sẽ là sự phụ thuộc của cường độ nhiễu xạ vào 2 lần góc nhiễu xạ (2θ). Đối với các mẫu màng mỏng, cách thức thực hiện có một chút khác, người ta chiếu tia X tới dưới góc rất hẹp (để tăng chiều dài tia X tương tác với màng mỏng, giữ cố định mẫu và chỉ quay đầu thu.
  • Phương pháp nhiễu xạ bột cho phép xác định thành phần pha, tỷ phần pha, cấu trúc tinh thể (các tham số mạng tinh thể) và rất dễ thực hiện…

Ngoài phương pháp nhiễu xạ bột còn có phương pháp Laue và phương pháp đơn tinh thể quay.

Điểm mạnh và hạn chế của nhiễu xạ tia X?

Điểm mạnh

  • Kỹ thuật mạnh mẽ và nhanh chóng (<20 phút) để xác định một khoáng chất chưa biết
  • Trong hầu hết các trường hợp, nó cung cấp một xác định khoáng sản rõ ràng
  • Chuẩn bị mẫu tối thiểu là cần thiết
  • Các đơn vị XRD có sẵn rộng rãi
  • Giải thích dữ liệu tương đối đơn giản

Hạn chế

  • Vật liệu đồng nhất và một pha là tốt nhất để xác định một ẩn số
  • Phải có quyền truy cập vào tệp tham chiếu chuẩn của các hợp chất vô cơ.
  • Yêu cầu 1/10 gam vật liệu phải được nghiền thành bột
  • Đối với vật liệu hỗn hợp, giới hạn phát hiện là ~ 2% mẫu
  • Đối với xác định ô đơn vị, việc lập chỉ mục các mẫu cho các hệ tinh thể không đẳng cự rất phức tạp
  • Lớp phủ cực đại có thể xảy ra và làm xấu đi các ‘phản xạ’ góc cao

Tổng kết: XRD là gì?

Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết XRD là gì? Phổ XRD là gì? của chúng tôi. Nếu cảm thấy hữu ích thì hãy động viên đội ngũ bằng cách chia sẻ bài viết nhé. Chúc các bạn thành công!