La historia del desarrollo del difractómetro de rayos X
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Análisis ampliamente utilizado en metalurgia, petróleo, industria química, investigación científica, aeroespacial, enseñanza, síntesis y producción de materiales y otros campos.
Radiación electromagnética con una longitud de onda entre ultravioleta y gamma. rayos.
Fueron descubiertos por el físico alemán W.K. Roentgen en 1895, por lo que también se les llama rayos Roentgen.
Aquellos con longitudes de onda inferiores a 0,1 angstrom se denominan rayos X superduros, aquellos con longitudes de onda en el rango de 0,1 a 1 angstrom se denominan rayos X duros, y aquellos en el rango de 1 a 10 Los angstroms se llaman rayos X blandos.
En el laboratorio, los rayos X se producen mediante un tubo de rayos X hecho de metal de alto punto de fusión (generalmente tungsteno), los tubos de rayos X utilizados para el análisis de la estructura cristalina también pueden estar hechos de hierro o cobre. , níquel y otros materiales).
Utilizando un alto voltaje de decenas de miles a cientos de miles de voltios para acelerar los electrones, el haz de electrones bombardea el objetivo y el objetivo emite rayos X.
Se generarán altas temperaturas cuando los electrones bombardeen el objetivo, por lo que el objetivo debe enfriarse con agua y, a veces, el objetivo está diseñado para girar.
Los rayos X tienen un gran poder de penetración y se utilizan a menudo para fluoroscopia en medicina y detección de defectos en la industria.
La exposición prolongada a la radiación de rayos X es perjudicial para el cuerpo humano.
Los rayos X pueden excitar la fluorescencia, ionizar gases y sensibilizar el látex fotosensible. Por lo tanto, los rayos X pueden detectarse con medidores de ionización, contadores de centelleo y láminas de látex fotosensible.
La estructura reticular de los cristales puede producir efectos de difracción significativos en los rayos X. El método de difracción de rayos X se ha convertido en un medio importante para estudiar la estructura cristalina, la morfología y diversos defectos.
Puede determinar con precisión la estructura cristalina y las constantes de red de sustancias, y completar análisis cualitativos y cuantitativos.
La instalación de los accesorios correspondientes puede completar la medición de textura y tensión, y es ampliamente utilizado en campos como la industria, la agricultura, la defensa nacional y la investigación científica.
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Introducción al Difractómetro de Rayos X
Autor: Xun Dream masl
En la inspección de productos, estándares de calidad de materias primas o análisis de control intermedio del proceso de producción, habrás notado que cada vez hay más lugares que requieren "análisis XRD".
En el laboratorio de la fábrica de material refractario puede existir un difractómetro de rayos X, debido a que es necesario determinar cuantitativamente el contenido de tridimita, cristobalita y cuarzo residual (sus fórmulas químicas son SiO2) en el refractario. ladrillos de sílice. Utilice un difractómetro de rayos X.
El hidróxido de níquel esférico es una materia prima para la producción de baterías de níquel-cadmio. Uno de sus indicadores de calidad importantes también debe medirse mediante un difractómetro de rayos X. Este indicador es: la altura media del. 101 pico de difracción de hidróxido de níquel Ancho.
En las fábricas de dióxido de titanio, el análisis XRD del dióxido de titanio es un análisis de rutina.
El método estándar para determinar la austenita retenida en materiales de acero es la difracción de rayos X.
La construcción de carreteras o cimientos de ingeniería, la exploración geológica y la perforación petrolera requieren análisis de difracción de rayos X de núcleos geológicos.
El método del difractómetro de rayos X es el método autorizado para identificar la jadeíta y el amarillo campo.
...¡Existen infinidad de ejemplos como este!
La mayoría de los materiales sólidos son cristales o cuasicristales, que pueden producir difracciones distintivas de rayos X.
La llamada difracción es el fenómeno de que la dirección de una pequeña parte de los rayos que inciden sobre el objeto cambia cuando éste emerge, pero la longitud de onda permanece inalterada.
Utilice métodos adecuados para registrar estas líneas de difracción para obtener patrones de difracción de rayos X con diferentes patrones.
Así como el patrón de difracción producido por una rejilla en la luz visible está determinado por la estructura de la rejilla, el patrón de difracción de rayos X de cada sustancia que difracta rayos X está determinado por la estructura de la sustancia Se puede decir que el patrón de difracción de cada sustancia está determinado por la estructura de la sustancia. Los patrones de difracción de rayos X contienen rica información sobre la estructura del material.
Al analizar los patrones de difracción de rayos X producidos por la muestra e interpretar estos patrones, se puede estudiar y medir la estructura de la muestra, "ver claramente" su estructura y luego explorar la estructura de la muestra. desde la profundidad de la "estructura". La raíz del rendimiento y las propiedades es el llamado método de análisis de difracción de rayos X.
La palabra "estructura" mencionada aquí es un concepto amplio de "estructura", que incluye: composición elemental, composición (posición), estructura, organización (constitución), estructura (estructura) de los materiales materiales, estado. (estado) y otros significados; "estructura" en un sentido estricto se divide a su vez en microestructura, mesoscópica y macroestructura, incluida la estructura electrónica, la estructura cristalina, diversas estructuras de defectos, la tensión estructural, la estructura cristalina. Tamaño de partícula, cristalinidad, textura de el material,etc.
Los parámetros que expresan este tipo de estructura se pueden obtener mediante análisis de difracción de rayos X.
Las propiedades de los materiales materiales incluyen propiedades mecánicas, propiedades físicas, propiedades químicas, etc. Estas diversas propiedades y atributos aparentes externos están determinados en última instancia por la estructura generalizada del material.
Por lo tanto, el método de análisis de difracción de rayos X, que puede analizar y determinar la estructura de los materiales, se ha vuelto cada vez más maduro con su teoría y el desarrollo de tecnologías relacionadas, especialmente tecnología informática, microelectrónica y diversas. nuevo El desarrollo de tecnologías de alta tecnología, como los detectores de radiación, ha recibido cada vez más atención.
Su aplicación ha penetrado actualmente en una amplia gama de campos y numerosas industrias.
El análisis de difracción de rayos X es un método de análisis no destructivo y no destructivo. Es fácil de preparar muestras, por lo que es muy popular.
El difractómetro de rayos X es el instrumento de análisis de difracción de rayos X más común y utilizado.
El nombre más exacto de difractómetro de rayos X es difractómetro de rayos X policristalino o difractómetro de rayos X en polvo.
Utilícelo para obtener el patrón de difracción de rayos X en polvo del objeto de análisis.
Siempre que la muestra sea una muestra sólida que se pueda convertir en polvo o una muestra en bloque que se pueda procesar en un avión pequeño, se puede utilizar para análisis y medición.
Se utiliza principalmente en análisis cualitativos o cuantitativos de la fase física de muestras, análisis de estructura cristalina, análisis de textura de materiales, medición de macroestrés o microestrés, determinación del tamaño de grano, determinación de cristalinidad, etc. Por tanto Tiene importantes aplicaciones en ciencia de materiales, física, química, ingeniería química, metalurgia, minerales, medicamentos, plásticos, materiales de construcción, cerámica... e incluso arqueología, investigación criminal, inspección de productos básicos y muchas otras disciplinas e industrias relacionadas.
Es un importante equipo analítico a gran escala para facultades de ciencia e ingeniería, departamentos de investigación, fábricas y minas involucradas en la investigación y producción de materiales.
Los componentes básicos de un difractómetro de rayos X incluyen: un generador de rayos X de alta estabilidad, una mesa de medición de ángulos de precisión, un sistema de medición de la intensidad de los rayos X y un sistema informático equipado con un software especial.
Los difractómetros de rayos X se dividen en dos categorías: potencia ordinaria (2~3kW) y alta potencia según la potencia nominal de sus generadores de rayos X. El primero utiliza un tubo de rayos X sellado y el otro. este último utiliza un tubo de rayos X de ánodo giratorio (12 kW y más).
Por lo tanto, el difractómetro de rayos X de alta potencia también se denomina difractómetro de rayos X de ánodo giratorio de alta potencia.
El difractómetro de rayos X tiene dos estructuras: horizontal (u horizontal) y vertical (también llamada vertical) según la orientación del plano de escaneo del goniómetro. La estructura vertical no solo se puede utilizar en el q-. Escaneo del método 2q y puede realizar escaneo q-q con la etapa de muestra estacionaria.
El detector de rayos X utilizado en el difractómetro de rayos X es generalmente un detector de centelleo NaI o un detector proporcional, que tiene una historia de casi medio siglo.
Hoy en día también existen una serie de detectores de rayos X de alto rendimiento.
Por ejemplo: detectores de silicio de alta resolución energética refrigerados por semiconductores, detectores proporcionales sensibles a la posición, detectores de matriz de silicio sólido, detectores de área CCD, etc., son configuraciones opcionales de difractómetros de alta gama.
El sistema informático es una parte indispensable del moderno difractómetro de rayos X. El software especial equipado en el sistema se convierte en el alma del instrumento y lo hace inteligente.
Su función básica es completar las operaciones de control especificadas y la recopilación de datos de acuerdo con las instrucciones, y convertirse en un consejero o asistente eficaz para el operador en el procesamiento y análisis de datos.
Sin embargo, actualmente no existe ningún software que venga con un instrumento que pueda resolver todos los problemas de análisis de difracción.
Constantemente surgen excelentes software de análisis y procesamiento de datos de análisis de difracción de rayos X de terceros (gratuitos, gratuitos o de pago), cada uno con sus propios méritos.
Los usuarios deben elegir según sus necesidades reales y actualizarlas a tiempo.
Al difractómetro de rayos X se le pueden añadir algunas piezas o accesorios especiales para mejorar, aumentar o ampliar sus funciones, formando un difractómetro de rayos X de alta gama y alta configuración.
Los componentes ópticos de rayos X avanzados incluyen: monocromador de grafito, diversos espejos de película multicapa para obtener haces de rayos X monocromáticos enfocados o paralelos, espejos de reflexión total, accesorios de camino óptico paralelo, etc.
Arriba se han descrito una variedad de nuevos detectores de rayos X de alto rendimiento.
Varios accesorios para difractómetros incluyen: etapa giratoria de muestra, etapa de cambio automático de muestra, etapa de muestra de fibra, accesorios de figura polar, etapa de muestra multifuncional con múltiples grados de libertad, varios tipos de difractómetros que pueden lograr resultados especiales. condiciones físicas y químicas Accesorios para medición de difracción como: accesorios de tensión, accesorios de alta temperatura, accesorios de baja temperatura, accesorios de atmósfera ambiental, etc.
El diseño del primer difractómetro de rayos X fue publicado por Friedman, del Laboratorio de Investigación Naval de Estados Unidos, en 1945. Posteriormente, la compañía Philips lo fabricó y vendió en Estados Unidos, y ha pasado a lo largo de medio siglo. de desarrollo.
Hoy en día, el difractómetro de rayos X sigue siendo un instrumento muy dinámico. Su ámbito de aplicación ha salido hace mucho tiempo de los laboratorios de investigación científica, ha penetrado en una amplia gama de campos de aplicación y en muchas industrias, y se ha convertido en un instrumento ampliamente utilizado. instrumento. , instrumentos analíticos importantes.
Sin embargo, la situación actual de los difractómetros domésticos es preocupante.
En 2002, el valor total de las importaciones de difractómetros de rayos X se estimó en 15 millones de dólares, mientras que las ventas totales de difractómetros nacionales fueron sólo de unos 4 millones de yuanes.
Hay muchas razones para esta situación de retroceso.
La investigación y el desarrollo de productos de difractómetros domésticos se han detenido casi por completo en los últimos diez años y no ha habido mejoras importantes en la calidad del producto.
Hay algunos malentendidos por parte de los usuarios, que se dejan engañar fácilmente por la búsqueda de altos indicadores técnicos y una alta configuración de los difractómetros, y la asignación de fondos de las autoridades competentes a veces es demasiado laxa.
Es inevitable que los vendedores extranjeros hagan algunas declaraciones falsas al promocionar productos.
De hecho, China ahora puede producir difractómetros de rayos X básicos cuyo nivel técnico y rendimiento son comparables a los productos importados.
El difractómetro de rayos X básico puede satisfacer las necesidades de la mayoría de los trabajos de análisis de difracción de rayos X convencionales.
Ahora, el trabajo de investigación y desarrollo del difractómetro de rayos X también ha logrado avances gratificantes.
Se cree que bajo la promoción de la política nacional de "revitalizar la industria de la instrumentación", los difractómetros nacionales también recuperarán su vitalidad.
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Hay muchos más, Tú mismo lo buscas y lo organizas.