• Document: Aula Prática 1. Análise de Difração de Raios X (DRX) Centro de Engenharia Modelagem e Ciências Sociais Aplicadas
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Universidade Federal do ABC Materiais e suas Propriedades BC-1105 Aula Prática 1 Análise de Difração de Raios X (DRX) Centro de Engenharia Modelagem e Ciências Sociais Aplicadas Universidade Federal do ABC Materiais e suas Propriedades BC-1105 Raios-X  Raios-X são uma forma de radiação eletromagnética com alta energia e pequeno comprimento de onda, da ordem dos espaçamentos atômicos dos sólidos  Raios-X podem ser gerados quando feixes de elétrons são acelerados contra um alvo metálico Universidade Federal do ABC Materiais e suas Propriedades BC-1105 Espectro de radiação eletromagnética Comprimento de onda, λ Universidade Federal do ABC Materiais e suas Propriedades BC-1105 Uso de raios X para caracterização de materiais Padrão de DRX de monocristal (câmara de Laue)  Padrão de difração de um cristal de vesuvianita [Ca10(MgFe)2Al4Si9O34(OH)4], obtido num filme fotográfico  Os pontos representam planos da estrutura cristalina  O espaçamento entre os pontos é proporcional ao espaçamento entre os planos do cristal Universidade Federal do ABC Materiais e suas Propriedades BC-1105 O padrão de difração é único para cada composto cristalino: “Fingerprint” Possibilita identificação e caracterização de fases em materiais policristalinos e/ou multifásicos pelos seus padrões de difração Universidade Federal do ABC Materiais e suas Propriedades BC-1105 Interação de raios X com a matéria  Em um arranjo aleatório de átomos, os espalhamentos causados pelos átomos causam interferência destrutiva e não há reflexões de raios X Espalhamento de raios X por um átomo em todas as direções Difração por um cristal: arranjos periódicos de átomos (estruturas cristalinas) causam interferência construtiva dos raios X em algumas direções Universidade Federal do ABC Materiais e suas Propriedades BC-1105 DIFRAÇÃO Combinação de dois fenômenos: espalhamento coerente e interferência construtiva Espalhamento coerente: após interação da radiação com a matéria não há alteração do comprimento de onda e amplitude da radiação espalhada Interferência construtiva: intensificação de um grande número de raios X espalhados coerentemente na mesma direção e em fase ⇒ feixe difratado Usualmente nas técnicas de análise de DRX emprega- se um feixe de raios X incidente monocromático (comprimento de onda, λ, fixo) Universidade Federal do ABC Materiais e suas Propriedades BC-1105 Difração = Espalhamento + Interferência (coerente) (construtiva) Universidade Federal do ABC Materiais e suas Propriedades BC-1105 Motivo de se usar raios X para estudo de estruturas atômicas Material Radiação Incidente Materiais cristalinos Raios X (rede cristalina) d = 5 – 15 Å λ≈1Å Difração ocorre devido aos espaçamentos atômicos dos sólidos serem da ordem do comprimento de onda da radiação X Exemplo Cristal típico 5 - 15Å Emissões dos tubos de Mo e Cu Mo (λ=~0,7 Å) e Cu (λ=~1,5 Å) Nota: 1 Å = 10-10 m Universidade Federal do ABC Materiais e suas Propriedades BC-1105 Dois raios que incidem em planos vizinhos, com comprimento de onda λ Diferença entre os dois caminhos (cor rosa) = 1 λ Diferença de caminhos é menor = ½ λ Fótons de raios X saem em

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