X선 연사기(XRD)는 프라하 연사 원리를 바탕으로 결정체에서 X선의 연사 신호를 측정하여 물질의 결정 구조, 물상 구성 및 응력 상태를 밝혀낸다.핵심 작동 원리는 다음과 같습니다.

1. X선 발생: 고속 전자 충돌 표적재의 에너지 전환

XRD는 X선관을 광원으로 사용하는데 그 음극은 고속전자류를 발사하여 수만볼트의 고압전장의 가속하에 양극표적재 (예를 들면 Cu표적) 에 부딪친다.전자와 표적재의 원자인 내층전자는 상호작용하여 내층전자가 격발되고 외층전자가 약진하여 빈자리를 메울 때 특정파장의 X선을 방출한다.예를 들어, Cu 표적에서 발생하는 Kα선의 파장은 0.154nm로 대부분의 결정 구조 분석에 적합합니다.

2. 결정 연사: 원자 주기 배열의 간섭 효과

단색 X선이 결정체에 비추면 결정체에 규칙적으로 배열된 원자가 산란원이 된다.각 원자가 산란하는 X선의 파장은 입사파와 같지만 위상은 원자의 위치 차이에 따라 다르다.결정 구조의 주기성 때문에 산란파는 특정 방향 (프라하 방정식 만족) 에서 긴 간섭이 발생하여 연사봉을 형성한다.프라하 방정식 2dsin × = n 은 핵심 이론적 기초 를 그 중 d 는 결정 면 간격 을 × 는 입사 각, n 은 연사 급수, 는 X선 파장 이다.

3. 신호 검측 및 처리: 연사봉에서 구조 정보까지

회절 X선은 각도 측정기(핵심 부품)를 통해 각도를 정밀하게 조정하고, 탐지기에 의해 수신되어 전기 신호로 변환된다.시스템은 회절 각도(2×)와 강도 데이터를 기록하여 회절 스펙트럼을 생성한다.스펙트럼에서 연사봉의 위치, 강도 및 모양을 분석하여 결정체 구조(예를 들어 결정계, 트랜지스터 파라미터), 물상 구성(표준 PDF 카드와 비교) 및 잔여 응력(피크 오프셋 분석)을 확정할 수 있다.예를 들어, 재료 결정도는 피크와 배경 소음의 강도 비율을 통해 평가할 수 있습니다.