Difração de Raios-X

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Difração de Raios-x
A difração de raios X é uma técnica fundamental em mineralogia, pois é com ela que se podem determinar as posições atômicas dos elementos na estrutura cristalina à estrutura dos minerais. Um uso mais corriqueiro da difração de raios X é a identificação de minerais e de materiais cristalinos cujas estruturas já são conhecidas. 
Figura 1- Ilustração da técnica de Difração de Raios-X
Ao incidir os raios-x sobre determinado material, são espalhados sem perda de energia, na qual chamamos de espalhamento elástico. Nessa interação o fóton muda a sua trajetória apenas após a colisão, mantendo-se a mesma energia e fase do fóton incidente. Isso ocorre quando os átomos de composição do material analisado estão arranjados de forma ordenada, como em uma estrutura cristalina, e sua distância Inter atômica for da mesma ordem de grandeza do comprimento de onda da radiação incidente. 
A principal limitação da técnica é que ela não se aplica a materiais sólidos totalmente amorfos, ou seja, sem forma definida como os vidros e polímeros e nem a líquidos ou gases.
Para que ocorra a difração de raios-x é preciso três condições:
Diferença de caminhos ópticos percorridos pelos raios-x;
Comprimento de onda dos raios x incidentes;
Distância entre os planos da estrutura cristalina, explicada pela Lei de Bragg.
 Figura 2 Representação da Lei de Bragg
A lei de Bragg é dada por:
n λ = 2 d senθ
onde:
n é um número inteiro;
λ é o comprimento de onda da radiação incidente;
d é a distância interplanar da estrutura cristalina e
θ é o ângulo formado entre o plano interatômico e a radiação espalhada.
 Figura 3 Experimento de Young - fendas e fendas duplas 
Young fez um experimento onde se colocou um orifício, que gerou uma difração da luz incidida, e depois com dois orifícios que causou novas difrações. Nos pontos claros pode-se dizer que houve uma interferência construtiva e nos pontos escuros houve uma interferência destrutiva. Sempre que a diferença de caminho ótico entre os raios que saem das fendas é um número inteiro do comprimento de onda da luz incidente, ocorreu uma interferência construtiva.
Microscópio eletrônico de varredura (MEV)
O Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) examina a superfície da amostra, de modo que o feixe de elétrons não atravessa a mesma. Lentes eletromagnéticas são usadas para reduzir o diâmetro da fonte de elétrons para posicionar um pequeno e focalizado feixe de elétrons sobre a amostra, ‘varrendo-a’ de um lado para outro regularmente. Quando o feixe atinge a superfície da amostra esta emite elétrons secundários. Os elétrons secundários são captados por detectores, os quais criam um sinal elétrico, que é projetado em uma tela de televisão. 
 O feixe de varredura, atingindo a superfície, desloca-se em sincronia com o feixe que produz a imagem no monitor. Desse modo, uma imagem tridimensional da superfície do espécime pode ser construída no vídeo. Podem obter-se micrografias fotografando a imagem. 
O MEV pode ser acoplado ao sistema de EDS (Energy Dispersive System), o qual possibilita a determinação da composição qualitativa e semiquantitativa das amostras, a partir da emissão de raios X característicos. Mas se limita a 1% em sua detecção, podendo variar com as especificações da amostra. O mapa químico quantifica a composição de uma área do mineral exposta ao feixe de elétrons, então este mapa pode representar a distribuição dos elementos cromóforos em determinadas gemas. Uma das desvantagens do sistema EDS é a limitação da análise pelo Z médio da região ionizada, pois apenas os elementos com Z superior a 4 são detectados e quantificados por esta técnica. A vantagem do método é a rapidez e facilidade de preparação das amostras, para que haja uma interação com o feixe de luz, os minerais precisam estar expostos na superfície do material.
Figura 4 Representação de um Microscópio Eletrônico de Varredura
Referências Bibliográficas
http://www.lambda.maxwell.ele.puc-rio.br/25645/25645.PDF
http://wiki.stoa.usp.br/Usu%C3%A1rio:Clovisdsn
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Ondulatoria/Ondas/experienciadeyoung.php
http://slideplayer.com.br/slide/362967/2/images/2/Difra%C3%A7%C3%A3o+de+raios+X.jpg
https://www.portaleducacao.com.br/conteudo/artigos/biologia/microscopio-eletronico-de-varredura/31077
http://fap.if.usp.br/~lff/mev/colunasem.jpg
https://www.youtube.com/watch?v=-jK_WcfJO4U
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/2623337/mod_resource/content/1/Apostila%20Difratometria%20de%20Raios%20X_DRX.pdf
http://www.ufrgs.br/igeo/pesquisas/Sitenovo/3002/01-3002.pdf