X-ray Diffraction & Grazing Incidence X-ray Diffraction (GXRD)
مقدمة:
تعتبر XRD و GXRD تقنيتين قويتين في مجال الفيزياء لتحليل التركيب البلوري للمواد. كل تقنية تقدم مزايا معينة، حيث تتيح XRD تحليل المواد البلورية بشكل عام، بينما GXRD تركز على تحليل الطبقات الرقيقة والمواد النانوية. من خلال هذه التقنيات، يمكن للباحثين تطوير مواد جديدة وتحسين التطبيقات العلمية والصناعية، مما يفتح آفاقًا جديدة في البحث والتطوير.
في XRD يتم توجيه شعاع من الأشعة السينية نحو العينة بزاوية أكبر، مما يؤدي إلى انكسار الأشعة عند مستويات مختلفة داخل العينة. يعتمد تحليل البيانات على قانون براغ لتحديد المسافات بين الطبقات الذرية.
زاوية انكسار أكبر، تحليل التركيب البلوري بشكل عام :XRD .
في GXRD يتم توجيه الأشعة السينية نحو العينة بزاوية قريبة جدًا من السطح (زاوية مائلة). هذا يزيد من التفاعل بين الأشعة والعينة، مما يوفر معلومات دقيقة عن الطبقات السطحية. تركز هذه التقنية على دراسة الخصائص السطحية للمواد.
GXRD : زاوية مائلة، تركيز على الطبقات السطحية والمواد الرقيقة.
1. X-ray Diffraction (XRD)
تعتبر XRD تقنية قوية في مجال الفيزياء لتحليل التركيب البلوري للمواد. حيث تتيح XRD تحليل المواد البلورية بشكل عام، يمكن للباحثين تطوير مواد جديدة وتحسين التطبيقات العلمية والصناعية، مما يفتح آفاقًا جديدة في البحث والتطوير.
المبدأ الفيزيائي لـ XRD:
تشتت الأشعة السينية : تعتمد XRD على تفاعل الأشعة السينية مع الذرات في العينة. عندما تُسقط الأشعة السينية على عينة بلورية، فإنها تنعكس عند زوايا معينة بناءً على المسافات بين الطبقات البلورية.
قانون براغ : يصف قانون براغ العلاقة بين زاوية الانعكاس (θ) والمسافة بين الطبقات البلورية (d) والطول الموجي للأشعة السينية
تحليل الأنماط : يتم قياس شدة الأشعة السينية المنعكسة وزواياها لإنشاء نمط تشتت (شدة مقابل زاوية) يُستخدم لتحديد التركيب البلوري.
تطبيقات XRD:
تحليل التركيب البلوري : تُستخدم XRD لتحديد البنية البلورية للمواد، مما يساعد في فهم الخصائص الفيزيائية والكيميائية.
تحليل التحولات الطورية : تُستخدم لفهم كيف تتغير المواد عند درجات حرارة وضغوط مختلفة.
تحديد العيوب البلورية : تساعد في الكشف عن العيوب مثل الشوائب والانحرافات في البلورات.
تطبيقات في علم المواد : تُستخدم لتطوير مواد جديدة، مثل المواد شبه الموصلة.
الفوائد الناتجة عن XRD:
تحديد التركيب البلوري : يمكن استخدامها لتحديد أنواع البلورات وخصائصها.
تحليل المواد غير المعروفة : يمكن استخدامها لتحديد التركيب الكيميائي للمواد غير المعروفة.
تحسين عمليات التصنيع : تساعد في تحسين جودة المواد من خلال تحديد العيوب.
2. Grazing Incidence X-ray Diffraction (GXRD)
تعتبر GXRD تقنية قوية في مجال الفيزياء لتحليل التركيب البلوري للمواد، تتيح XRD تحليل المواد البلورية بشكل عام، GXRD تركز على تحليل الطبقات الرقيقة والمواد النانوية. من خلال هذه التقنية، يمكن للباحثين تطوير مواد جديدة وتحسين التطبيقات العلمية والصناعية، مما يفتح آفاقًا جديدة في البحث والتطوير.
المبدأ الفيزيائي لـ GXRD:
تشتت عند زاوية مائلة : GXRD تستخدم أشعة سينية تُسقط على العينة بزاوية مائلة (غرايزينغ إنسيدنس)، مما يسمح بتحليل الطبقات الرقيقة أو المواد النانوية بدقة أعلى.
تفاعل مع الطبقات الرقيقة : تتيح هذه التقنية دراسة السمك المحدود للعينات، حيث يتم توجيه الأشعة السينية بزاوية صغيرة لتقليل الانعكاس من السطح وزيادة الحساسية للطبقات الرقيقة.
تطبيقات GXRD:
تحليل المواد النانوية : تُستخدم GXRD بشكل خاص لدراسة المواد النانوية، حيث توفر معلومات حول التركيب والشكل والحجم. هذه المعلومات مهمة في تطوير التطبيقات في الإلكترونيات والتكنولوجيا النانوية.
دراسة الأفلام الرقيقة : تُستخدم لتحليل الأفلام الرقيقة المستخدمة في التطبيقات البصرية والإلكترونية.
تحليل التفاعلات السطحية : تساعد في فهم كيفية تأثير التفاعلات الكيميائية على سطح المواد.
الفوائد الناتجة عن GXRD:
تحليل دقيق للطبقات الرقيقة : توفر معلومات دقيقة عن التركيب البلوري للطبقات الرقيقة.
تحديد الخصائص النانوية : يمكن استخدامها لفهم الخصائص الفريدة للمواد النانوية.
تحسين التطبيقات الصناعية : تساعد في تحسين أداء المواد المستخدمة في التطبيقات الصناعية.