|
'''RentgenskaRendgenska difrakcija praha''' je analitička metoda za određivanje kemijskog sastava i [[Kristalografija|kristalografskih]] karakteristika. Zasniva se na uporabi [[RentgenskeRendgenske zrake|rentgenskihrendgenskih]] (X-zraka) i njihovoj [[difrakcija|difrakciji]].
==Objašnjenje==
RentgenskoRendgensko zračenje vrsta je elektromagnetskog zračenja visokih
frekvencija i energija (samo γ-zračenje ima više frekvencije). Valna duljina
rentgenskogrendgenskog zračenja vrlo je mala, reda veličine razmaka među atomima u
kristalu. Stoga se kristalični uzorci ponašaju kao optička rešetka za rentgenskorendgensko
zračenje. Ako zrake vidljive svjetlosti padnu na optičku rešetku dolazi do
rasipanja ili difrakcije svjetlosti. Pri tome se amplituda upadnog vala
potpunog poništenja preklapanjem dva vala. [[Max von Laue]] prvi je zamijetio da bi
međuatomski razmaci kristalne rešetke odgovarali optičkoj rešetci za difrakciju
rentgenskogrendgenskog zračenja. Eksperimentalno zabilježena pojava difrakcije
rentgenskogrendgenskog zračenja na kristalima tako je istovremeno poslužila kao dokaz
valne prirode rentgenskogrendgenskog zračenja i kao metoda određivanja njegove valne
duljine.
Difrakcija rentgenskogrendgenskog zračenja zapravo je posljedica međudjelovanja
rentgenskihrendgenskih zraka i elektronskog omotača atoma. RentgenskaRendgenska zraka predaje
svoju energiju elektronskom omotaču, a atom zatim zrači rentgenskorendgensko zračenje
iste valne duljine (koherentno zračenje) u svim smjerovima. Pri tom dolazi do
interferencije kao kod vidljive svjetlosti. Intenzitet raspršenog rentgenskogrendgenskog
zračenja opada s kutom otklona od primarnog snopa, a amplituda mu je
proporcionalna broju elektrona u elektronskom omotaču, tj. atomskom broju
RentgenskoRendgensko zračenje nastaje u rentgenskojrendgenskoj cijevi. U njoj se elektroni s
katode ubrzavaju velikom razlikom potencijala (20-60 kV) i udaraju u anodu ili
protukatodu. Kako se najveći dio energije elektrona (99 %) prilikom udara u
Brzi elektroni prilikom sudara izbijaju elektrone iz atoma anode, koji povratkom u ravnotežno stanje oslobađaju višak energije u obliku rentgenskogrendgenskog zračenja. Tako nastaje diskontinuirani (linijski) spektar rentgenskogrendgenskog zračenja, a valna duljina linija spektra ovisi o energiji oslobođenoj skokom elektrona u ravnotežno stanje. Linije rentgenskogrendgenskog spektra označuju se prema ljuskama u koje se elektroni vraćaju. Tako elektroni koji u K ljusku skaču iz L ljuske oslobađaju K<sub>α</sub> zračenje, oni iz M ljuske K<sub>β</sub> zračenje, itd. Kako L ljuska ima nekoliko različitih energetskih podrazina, dolazi do cijepanja Kα linije u K<sub>α1</sub> i K<sub>α2</sub> liniju, male razlike valnih duljina. Linijski spektar karakterističan je za materijal od kojeg je izrađena anoda, tj. spektri različitih materijala međusobno se razlikuju. Kočenjem brzih elektrona u elektronskom omotaču atoma anode nastaje pak kontinuirani ("bijeli") rentgenskirendgenski spektar. Intenzitet kontinuiranog spektra ovisi o materijalu anode, dok raspodjela valnih duljina ovisi o razlici potencijala, tj. brzini elektrona. Što je atomski broj materijala anode veći, to je jači intenzitet kontinuiranog spektra. Stoga se za izradu anode rabe srednje teški metali, jer laki metali daju K<sub>α</sub> zračenje prevelike valne duljine, dok se kod teških metala K<sub>α</sub> linija gubi u intenzitetu kontinuiranog spektra.
Za kvalitetnu analizu većinom je potrebno monokromatsko rentgenskorendgensko zračenje točno određene valne duljine, i obično se radi s Kα zračenjem. Da bi se uklonile ostale valne duljine rabe se metalni filtri koji apsorbiraju nepoželjni dio spektra, kao i kristalični monokromatori (optičke rešetke), obično grafitni. Metalni filtar apsorbira sve zračenje čija je valna duljina ispod apsorpcijskog praga tog metala. Izbor materijala za filtar ovisi stoga o metalu od kojeg je načinjena anoda u rentgenskojrendgenskoj cijevi, i bira se tako da mu apsorpcijski prag bude nešto ispod valne duljine K<sub>α</sub> linije.
Polikristalični praškasti uzorci u današnje se vrijeme većinom analiziraju instrumentom difraktometrom. Uzorak se rotira goniometrom čime se mijenja upadni kut zračenja, tj. difrakcijski kut, θ. Intenzitet difraktiranog zračenja mjeri se detektorom, brojačem koji radi na principu ionizacijske komore. Dobiveni električni signal se pojačava i šalje na pisač ili danas na računalo, čime nastaje difraktogram, grafički prikaz ovisnosti intenziteta difraktiranog zračenja o difrakcijskom kutu. Instrument bilježi kut zakretanja brojača, koji je jednak 2θ. Svaki kristalični materijal ima svojstveni difraktogram: položaji difrakcijskih maksimuma ovise o geometriji kristalne ćelije, a njihov intenzitet o broju, vrsti i položaju atoma u njoj. Dvije različite tvari ne mogu dati isti difraktogram, pa ako su dva difraktograma identična znači da su i oba uzorka identična. To je i temelj kvalitativne rentgenskerendgenske analize, tj. identifikacije nepoznatih kristaličnih uzoraka.
==RentgenskaRendgenska kvalitativna analiza==
Kvalitativna rentgenskarendgenska analiza zasniva se na Braggovoj interpretaciji pojave maksimuma na difraktogramu. [[William Henry Bragg]] i sin mu [[William Lawrence Bragg]] tumačili su da se rentgenskorendgensko zračenje reflektira od tzv. ekvidistantnih ploha u kristalu, ploha iste energetske razine koje su sve međusobno jednako udaljene. Interferencija tako reflektiranih zraka shematski je prikazana na slici 6. Da bi došlo do pozitivne interferencije među zrakama, pomak u fazi
<center>
Posljednji izraz se naziva '''Braggova jednadžba'''.
Iz nje se mjerenjem difrakcijskog kuta, θ, kod kojeg se javlja difrakcijski maksimum i poznavajući valnu duljinu rentgenskogrendgenskog zračenja, λ, može odrediti međuplošni razmak ekvidistantnih ploha, d. Vrijednosti međuplošnog razmaka ekvidistantnih ploha, a najveći razmak d<sub>max</sub> predstavlja veličinu ćelije.
{{mrva}}
| 