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X-ray diffraction
10/16/2014
Soon Ho KwonComputational Materials Science lab. [email protected]
MS213 Crystallography and Diffraction
X-ray
X-Rays are part of the spectrum of electromagnetic radiation occupying the region between the ultraviolet and gamma rays.
The wavelengths of X-radiation commonly used for x-ray diffraction lie between 0.7 and 2.3 Å. Cu Kα is 1.54Å.
X-ray
A high voltage power source is connected across cathode and anode to accelerate the electrons.
The X-ray spectrum depends on the anode material and the accelerating voltage.
X-ray
Continuous X-ray Characteristic X-ray
X-ray
< Cu X-ray spectrum >
< (a) before and (b) after passage though a Ni-filter >
Filter for characteristic X-ray
Bragg’s law
nλ=2dsinθ : Bragg’s Law
CB+BD=dsinθ + dsinθ = 2dsinθ
Interference of Waves
Basic Features of Typical XRD Experiment
Detection of Diffracted X-rays
A Modern Automated X-ray Diffractometer
General mode Angle of X-ray and sample = θ
Angle of X-ray and detector = 2 θ diffraction only planes parallel to sample surface Preferred orientation
<Single crystal> <Poly crystal>
θ/2θ scan (coupled mode)
Angle of X-ray and sample = α fixed (constant, 2~3o), Angle of X-ray and detector = 2 θ increase the X-ray dose rate in sample surface protect the detector from strong peak from substrate No preferred orientation
θ fixed, 2θ scan (glancing XRD)
<θ/2θ mode> <2θ mode>
Angle of X-ray and sample = θ Angle of X-ray and detector = 2θ fixed
Orientation of sample Crystallinity is better as FWHM(full width at half maximum) is
smaller.
2θ fixed, θ scan (rocking curve)
Cu KαCu Kα + Cu Kβ
Fundamentally, similar method to θ/2θ mode Angle of X-ray and sample = θ
Angle of X-ray and detector = θ Applicable for powder, liquid sample
θ/θ scan
D-spacings and lattice parameters
JCPDF card
XRD Pattern of NaCl Powder
Nondestructive method
Easily getting lattice parameter
Determination of small crystallite size
Easy to operate
Qualitative analysis
Quantitative analysis
Phase, crystallinity, preferred orientation
Merits of XRD measurement
일정 실험 / 실습 내용 장소 구분
1 주(9 월 4 일 )
실습 소개 및 조 편성 응용공학동 (W1) 2427 호 단체
2 주(9 월 11 일 )
결정구조 모형 (BCC, FCC) 응용공학동 (W1) 2427 호 단체
3 주(9 월 18 일 )
결정구조 모형 (HCP, Diamond Cubic) 응용공학동 (W1) 2427 호 단체
4 주(9 월 25 일 )
결정구조의 이해 및 회절 응용공학동 (W1) 2427 호 단체
5 주(10 월 2 일 )
결정구조의 이해 및 회절 응용공학동 (W1) 2427 호 단체
6 주(10 월 9 일 )
한글날
7 주(10 월 16
일 )예비 응용공학동 (W1)
2427 호 단체
8 주(10 월 23
일 )중 간 고 사 응용공학동 (W1)
2427 호
9 주(10 월 30
일 )TEM 의 소개 및 실습 KARA 조별 (A)
10 주(11 월 6 일 )
TEM 의 소개 및 실습 KARA 조별 (B)
11 주(11 월 13
일 )X-ray diffractometer 의 소개 응용공학동 (W1)
2427 호 단체
12 주(11 월 20
일 )X- 선 회절 분석 KARA 조별 (A)
13 주(11 월 27
일 )X- 선 회절 분석 KARA 조별 (B)
14 주(12 월 4 일 )
고분해능 / Pole-figure X- 선 회절 분석 응용공학동 (W1) 2427 호 단체
15 주(12 월 11
일 )예비 응용공학동 (W1)
2427 호 단체
16 주(12 월 18
일 )기말고사 응용공학동 (W1)
2427 호
Schedule
