DIFRAÇÃO DE RAIO X

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ – UFPR
CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS
TIFFANNY AMERICO GROSSI GRR20182407 TQ072
 
DIFRAÇÃO DE RAIO X
A Difração de Raio X é um acontecimento no qual os átomos de um cristal, devido a seu espaçamento uniforme, causam um padrão de interferência nas ondas presentes em um feixe incidente de raios X. A técnica é utilizada para determinar a estrutura atômica e molecular de um cristal, na qual os átomos cristalinos fazem com que um feixe de Raios x incidentes difrate especificamente em muitas direções.
Os raios X ao atingirem um material podem ser espalhados elasticamente, sem perda de energia pelos elétrons de um átomo. O fóton de raios X após a colisão com o elétron muda sua trajetória, mantendo a mesma fase e energia do fóton incidente. De acordo com os princípios da física ondulatória, pode-se concluir que a onda eletromagnética é imediatamente absorvida pelo elétron e reemitida. Então cada elétron atua como centro de emissão de Raios X. Se os átomos que desencadeiam este espalhamento estiverem arranjados de uma maneira ordenada como em uma estrutura cristalina, pode-se observar que as relações da fase entre os espalhamentos tornam-se periódicas e que efeitos de difração dos raios X podem ser observados em vários ângulos.A difração vem a ocorrer quando uma onda encontra uma sequência de empecilhos regularmente separados que são capazes de espalhar a onda e possuem espaçamentos comparáveis em magnitude ao comprimento de onda (λ). A difração trata-se, também, de uma consequência de relações de fases específica firmadas entre duas ou mais ondas que foram disseminadas pelos obstáculos.
A técnica usual de difração utiliza uma amostra pulverizada ou policristalina que se resume em muitas partículas finas e ocasionalmente orientadas, sujeitas a uma radiação X monocromática. Cada partícula de pó ou grão se trata de um cristal, e a existência de vários destes, com direções ocasionais, garante que pelo menos algumas partículas estejam direcionadas apropriadamente, de modo que todos os conjuntos possíveis de planos cristalográficos estarão disponíveis para difração.
 O Difratômetro é o aparelho usado para definir os ângulos em que ocorre a difração nas amostras pulverizadas. 
Uma amostra A, com formato de uma placa plana, está sustentada de tal maneira que são possíveis rotações em T. A amostra, a fonte de raios X e o contador encontram-se todos no torno do eixo identificado por O; este eixo é perpendicular ao plano da página. O feixe de raios X monocromático tem origem no ponto T, e as intensidades dos feixes difratados são detectadas mediante o uso de um contador, identificado por C na figura. A amostra, a fonte de raios X e o contador encontram-se todos no mesmo plano. O contador encontra-se montado sobre uma plataforma móvel, que também pode ser girada em torno do eixo O; a sua posição angular em termos de 
2
θ está marcada sobre uma escala graduada. A plataforma e a amostra são empregues mecanicamente, de forma que uma rotação de amostra por um ângulo θ é acompanhada de uma rotação do contador que é igual a 
2
θ;isso afirma que os ângulos de incidência e reflexão sejam mantidos iguais.
Conforme o contador de move a uma velocidade angular constante, um registrador 
plota
 automaticamente a intensidade do feixe difratado em função do valor de 
2
θ;2θ é chamado de ângulo de difração.
 
 
Figura 1 – Estrutura cristalina NaCl mostrando arranjo regular dos íons Na+1 e Cr-1 . À direita cristais de NaCl, cuja morfologia externa está relacionada ao arranjo da estrutura cristalina.
Considerando dois ou mais planos de uma estrutura cristalina, as condições para que aconteça a difração de raios X vão depender da diferença de caminho percorrida pelos raios X e o comprimento de onda da radiação incidente.
Esta condição é expressa pela Lei de Bragg: , onde λ corresponde ao comprimento de onda da radiação incidente, “n” a um número inteiro, “d” à distância interplanar para o conjunto de planos hkl (índice de Miller) da estrutura cristalina e θ ao ângulo de incidência dos raios X.
Aplicações da Difração de Raio X:
Caracterização de materiais cristalinos;
Identificação de minerais de grão fino, tais como argilas e argilas de camada mista que são difíceis de determinar;
Determinação das dimensões das células unitárias;
Medição da pureza da amostra;
*Com técnicas especializadas, Difração de Raio X pode ser usado para:
Determinar estruturas cristalinas usando refinamento Rietveld;
Determinação de quantidades modais de minerais (análise quantitativa);
Caracterizar amostras de filmes finos;
Fazer medições de textura, como a orientação de grãos, em uma amostra policristalina.