Diffraktometer - Diffractometer

A Diffraktometer ist ein Messgerät , das die Struktur eines Materials , aus dem für die Analyse von Streumustern erzeugt , wenn ein Strahl von Strahlung oder Teilchen (wie beispielsweise Röntgenstrahlen oder Neutronen ) wirkt mit ihm.

Prinzip

Image
Das Detektorende eines einfachen Röntgendiffraktometers mit Flächendetektor. Die Richtung der Röntgenstrahlen wird mit dem roten Pfeil angezeigt.

Da es relativ einfach ist, Elektronen oder Neutronen mit Wellenlängen kleiner als ein Nanometer zu verwenden, können Elektronen und Neutronen verwendet werden, um die Kristallstruktur auf eine der Röntgenbeugung sehr ähnliche Weise zu untersuchen . Elektronen dringen nicht so tief in Materie ein wie Röntgenstrahlen, daher zeigt die Elektronenbeugung eine Struktur in der Nähe der Oberfläche; Neutronen dringen leicht ein und haben den Vorteil, dass sie ein intrinsisches magnetisches Moment besitzen, das dazu führt, dass sie unterschiedlich mit Atomen mit unterschiedlicher Ausrichtung ihrer magnetischen Momente wechselwirken.

Ein typisches Diffraktometer besteht aus einer Strahlungsquelle, einem Monochromator zur Wahl der Wellenlänge, Schlitzen zur Einstellung der Strahlform, einer Probe und einem Detektor . In einer komplizierteren Apparatur kann auch ein Goniometer zur Feinjustierung der Probe und der Detektorpositionen verwendet werden. Wenn ein Flächendetektor zur Überwachung der gebeugten Strahlung verwendet wird, wird normalerweise ein Strahlstopp benötigt, um den intensiven Primärstrahl, der nicht von der Probe gebeugt wurde, zu stoppen, da sonst der Detektor beschädigt werden kann. Normalerweise kann die Strahlenblende für die Röntgenstrahlen völlig undurchdringlich oder halbtransparent sein. Die Verwendung einer semitransparenten Strahlenblende ermöglicht es, anhand der durch die Strahlenblende beobachteten Intensität zu bestimmen, wie stark die Probe die Strahlung absorbiert .

Es gibt verschiedene Typen von Röntgendiffraktometern, je nach Forschungsgebiet (Materialwissenschaften, Pulverbeugung, Life Sciences, Strukturbiologie etc.) und experimenteller Umgebung, sei es ein Labor mit eigener Röntgenquelle oder ein Synchrotron . Im Labor sind Diffraktometer in der Regel ein „All-in-One“-Gerät, das das Diffraktometer, das Videomikroskop und die Röntgenquelle umfasst. Viele Unternehmen stellen "All-in-One" -Geräte für Röntgen- Heimlabore her , wie z. B. Rigaku , PANalytical , Thermo Fisher Scientific , Bruker und viele andere.

Es gibt weniger Diffraktometer-Hersteller für Synchrotrons , da nur wenige Röntgenstrahlführungen auszurüsten sind und die Hersteller solide Fachkenntnisse benötigen. Für die Materialwissenschaften sind Huber-Diffraktometer weithin bekannt und für die Strukturbiologie sind Arinax- Diffraktometer die Referenz. Aufgrund der geringen Anzahl von Herstellern sind jedoch viele Synchrotron- Diffraktometer "hausgemachte" Diffraktometer, die von Synchrotron-Ingenieuren entwickelt wurden.

Verwendet

Röntgendiffraktometer-Instrumente können für eine Vielzahl von Zwecken verwendet werden, einschließlich der Abbildung von Kristallstrukturen, der Phasenbestimmung und der Identifizierung unbekannter Substanzen zur Verwendung in der Kristallographie, Inspektion und pharmazeutischen Forschung zur Arzneimittelwirksamkeit. Eine neuartige Anwendung der Röntgenbeugung beinhaltet die Untersuchung der Oberfläche des Mars, um festzustellen, ob sie jemals Leben unterstützt hat.

Siehe auch

Verweise

  1. ^ Stanjek, H.; Häusler, W. (2004-06-01). „Grundlagen der Röntgenbeugung“. Hyperfeine Wechselwirkungen . 154 (1): 107–119. doi : 10.1023/B:HYPE.0000032028.60546.38 . ISSN  1572-9540 . S2CID  94993637 .
  2. ^ "Röntgendiffraktometer (XRD-Instrumente) | Labcompare.com" . www.labcompare.com . Abgerufen 2021-05-02 .
  3. ^ Robert, Turner, Stuart Matthew (2017-03-09). Neuartige Röntgenbeugung und die Fernanalyse des Mars (These). Universität Leicester.