STRUKTURA NANOMATERIÁLŮ: RENTGENOVÁ DIFRAKCE



Podobné dokumenty
RTG záření. Vlastnosti RTG záření. elektromagnetické vlnění s vlnovými délkami v intervalu < 10-8 ; >m.

Jan Filip 1, V. Blechta, J. Kašlík, I. Medřík, R. Zbořil, O. Schneeveiss. Regionální Centrum Pokročilých Technologií a Materiálů, PřF UP Olomouc

RTG prášková difrakce a RTG fluorescenční spektroskopie v (nano)materiálovém výzkumu. Jan Filip Centrum výzkumu nanomateriálů, PřF UPOL

Chemie a fyzika pevných látek p2

Tomáš Grygar: Metody analýza pevných látek L4-difrakce.doc

Krystalografie a strukturní analýza

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenovo záření. Vznik rentgenova záření. Metody využívající RTG záření

Úloha 10. Identifikace materiálů pomocí metod rentgenové práškové difrakce

1 Teoretický úvod. 1.2 Braggova rovnice. 1.3 Laueho experiment

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenografie, RTG prášková difrakce

Chemie a fyzika pevných látek l

RTG difraktometrie 1.

Přednáška 12. Neutronová difrakce a rozptyl neutronů. Martin Kormunda

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. Praktikum z pevných látek (F6390)

Heterogenní katalýza. Úvod do studia katalýzy

Kapitoly z fyzikální chemie KFC/KFCH. VII. Spektroskopie a fotochemie

Ročník: 1. Mgr. Jan Zmátlík Zpracováno dne:

Přednáška č. 3. Strukturní krystalografie, krystalové mřížky, rentgenografické metody určování minerálů.

Základy Mössbauerovy spektroskopie. Libor Machala

Experimentální laboratoře (beamlines) ve Středoevropské synchrotronové laboratoři (CESLAB)

Teorie rentgenové difrakce

Spektroskopie subvalenčních elektronů Elektronová mikroanalýza, rentgenfluorescenční spektroskopie

Střední škola obchodu, řemesel a služeb Žamberk. Výukový materiál zpracovaný v rámci projektu EU Peníze SŠ

Elektrické vlastnosti pevných látek

stavební kostičky, z těch vše sestaví TESELACE chybí měřítko na velikosti kostiček nezáleží Pyrit krychle pentagonalní dodekaedr granát trapezoedr

Analytické metody využívané ke stanovení chemického složení kovů. Ing.Viktorie Weiss, Ph.D.

Využití metod atomové spektrometrie v analýzách in situ

2. Difrakce elektronů na krystalu

1. Ze zadané hustoty krystalu fluoridu lithného určete vzdálenost d hlavních atomových rovin.

POČÍTAČOVÁ TOMOGRAFIE V ZOBRAZOVÁNÍ MALÝCH ZVÍŘAT ÚVOD. René Kizek. Název: Školitel: Datum:

Fotoelektronová spektroskopie Instrumentace. Katedra materiálů TU Liberec

Rentgenová spektrální analýza Elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10-2 až 10 nm

stavební kostičky, z těch vše sestaví TESELACE chybí měřítko na velikosti kostiček nezáleží krystalografie na vědeckém základě

Optika. VIII - Seminář

Fotonásobič. fotokatoda. typicky: - koeficient sekundární emise = počet dynod N = zisk: G = fokusační elektrononová optika

MASARYKOVA UNIVERZITA V BRNĚ PEDAGOGICKÁ FAKULTA

Slitiny titanu pro použití (nejen) v medicíně

Příprava polarizačního stavu světla

GRAFEN VERSUS MWCNT; POROVNÁNÍ DVOU FOREM UHLÍKU V DETEKCI TĚŽKÉHO KOVU. Název: Školitel: Mgr. Dana Fialová. Datum:

Metody charakterizace

SAXSpace. Modulární řešení analýzy nanostruktur. ::: Innovation in Materials Science

Elektronová mikroskopie II

Rentgenová difrakce a spektrometrie

Principy a metody monokrystalové strukturní analýzy

Přednášky z lékařské přístrojové techniky

ADJUSTACE DIFRAKTOMETRU D8 - ADVANCE BRUKER AXS

Náboj a hmotnost elektronu

Identifikace barviv pomocí Ramanovy spektrometrie

Lasery RTG záření Fyzika pevných látek

Úvod. Analýza závislostí. Přednáška STATISTIKA II - EKONOMETRIE. Jiří Neubauer

Jak se pozorují černé díry? - část 2. Základy rentgenové astronomie

1. Stejnosměrný proud základní pojmy

4 ZKOUŠENÍ A ANALÝZA MIKROSTRUKTURY

Metody charakterizace nanomaterálů I

Dualismus vln a částic

Úvod do studia anorg. materiálů - MC240P33

IDENTIFIKACE LÉČIVA V TABLETÁCH POMOCÍ RAMANOVY SPEKTROMETRIE

C Mapy Kikuchiho linií 263. D Bodové difraktogramy 271. E Počítačové simulace pomocí programu JEMS 281. F Literatura pro další studium 289

Fluorescence (luminiscence)

Fyzika rentgenových paprsků

Fyzika rentgenových paprsků

Osnova. Stimulovaná emise Synchrotroní vyzařování Realizace vyzařování na volných elektronech FLASH XFEL

Infračervená spektroskopie

OPTIKA - NAUKA O SVĚTLE

Zkoušení materiálů prozařováním

TRANSMISNÍ ELEKTRONOVÁ MIKROSKOPIE

Úloha 21: Studium rentgenových spekter

Úloha 5: Studium rentgenových spekter Mo a Cu anody

Metody analýzy povrchu

Měření parametrů mikročipového laseru a nelineární transmise saturovatelných absorbérů

Možnosti rtg difrakce. Jan Drahokoupil (FZÚ) Zdeněk Pala (ÚFP) Jiří Čapek (FJFI)

Struktura atomů a molekul

NITON XL3t GOLDD+ Nový analyzátor

Radioterapie. X31LET Lékařská technika Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Program XPS XRD XRF. Martin Kormunda

Výuková pomůcka pro cvičení ze geologie pro lesnické a zemědělské obory. Úvod do mineralogie

Aplikace texturní rtg-difrakční analýzy v tektonice - kvantifikace přednostní orientace kalcitu v karbonátových horninách

2.cvičení. Vlastnosti zemin

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

Chemie a fyzika pevných látek p3

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

Vlnově částicová dualita

SPRÁVNOST A PŘESNOST RTG-DIFRAKČNÍCH ANALÝZ RIETVELDOVOU METODOU A AUTOMATIZACE FÁZOVÝCH ANALÝZ V CEMENTÁRNÁCH. Dalibor Všianský

Difrakce elektronů v krystalech a zobrazení atomů

Svazek pomalých pozitronů

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hustopeče, Masarykovo nám. 1 Autor Ing. Ivana Bočková Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.

ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE SUBVALENČNÍCH ELEKTRONŮ

Isingův model. H s J s s h s

1. Proveďte energetickou kalibraci gama-spektrometru pomocí alfa-zářiče 241 Am.

PVGIS - Fotovoltaický GIS Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS)

5 Studium rentgenových spekter Mo a Cu anody

Některé poznatky z charakterizace nano železa. Marek Šváb Tereza Nováková Martina Müllerová Jan Šubrt Karel Závěta Eva Gregorová

NMR spektroskopie v pevné fázi

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: Lasery - druhy

Elektronová mikroskopie

Praktikum III - Optika

Wilhelm Conrad Röntgen

DIFRAKCE ELEKTRONŮ V KRYSTALECH, ZOBRAZENÍ ATOMŮ

CHARAKTERIZACE MATERIÁLU POMOCÍ DIFRAKČNÍ METODY DEBYEOVA-SCHERREROVA NA ZPĚTNÝ ODRAZ

Transkript:

STRUKTURA NANOMATERIÁLŮ: RENTGENOVÁ DIFRAKCE

BUŇKA

STRUKTURA PEVNÝCH LÁTEK IONTOVÉ POLOMĚRY A KOORDINACE X 7+ X 6+ X 5+ X 4+ X 3+ X 2+ X 1+ X 0 X 1- X 2- tetraedr oktaedr

STRUKTURNÍ FORMY UHLÍKU 3D Amorphous carbon Vliv strukturního uspořádání na fyzikální a chemické vlastnosti (nano)materiálů!

FeO (wustite) Current classification of nonhydrated iron oxides Fe 3 O 4 (magnetite) α-fe 2 O 3 (hematite) β-fe 2 O 3 γ-fe 2 O 3 (hematite) ε-fe 2 O 3

ROZDĚLENÍ DIFRAKČNÍCH METOD Rentgenová difrakce Elektronová difrakce Neutronová difrakce magnetická struktura materiálů

DIFRAKČNÍ VERSUS SPEKTROSKOPICKÉ METODY Difrakční metody studium globální struktury pevných látek závislé na long-range periodicitě či krystalinitě Spektroskopické metody studium lokální struktury pevných látek nezávislé na long-range periodicitě či krystalinitě

OBJEV A OBLASTI VYUŽITÍ RTG ZÁŘENÍ RTG radiografie (absorpce) RTG krystalografie (difrakce) 1895 Wilhelm Conrad Roentgen objev paprsků X 1901 Nobelova cena za fyziku RTG fluorescenční spektroskopie (fluorescence)

VZNIK RTG ZÁŘENÍ Přechody elektronů v elektronovém obalu atomů do nížeenergetické hladiny (charakteristické RTG záření) Zpomalení pohybujících se elektronů (spojité RTG záření) Změna směru pohybu elektronů (Synchrotron) Radionuklidy

RTG LAMPA RENTGENKA (X-RAY TUBE) Anoda nejčastěji z: Cu, Co a Mo Rentgenka s rotační anodou: Proces přeměny energie elektronu na RTG záření je energeticky neefektivní: 99 % en. se mění na teplo až 12000 ot./min

1912 - LAUEHO EXPERIMENT S MONOKRYSTALEM - POCHOPENÍ STRUKTUR LÁTEK A POVAHY RTG ZÁŘENÍ Rentgenka Film Krystal Kolimátor Max Theodor Felix von Laue - Nobelova cena 1914

BRAGGŮV ZÁKON W.H. Bragg (otec) a W.L. Bragg (syn) odvodili jednoduchý vztah popisující rozptyl RTG záření na krystalové mřížce - rok 1912. A D B C (AB+BC) = (dhkl sin + dhkl sin ) = 2 dhkl sin n = 2d sin vlnová dálka: známe (dáno materiálem rentgenky) úhel dopadu RTG záření: měříme d mezirovinné vzdálenosti: zajímá nás n řád difrakce

MONOKRYSTALOVÁ RTG DIFRAKCE

Prášková RTG difrakce Rentgenka Film Práškový vzorek

DEBYE-SCHERREROVA METODA

BRAGG-BRENTANOVA GEOMETRIE Detektor Divergenční clona Protirozptylová clona Monochromátor Rentgenka Vzorek 2 Detectorclona fokusační kružnice

NÁROKY NA PRÁŠKOVÝ VZOREK Velikost částic 5 až 25 μm nekonečně tlustý pro RTG záření (0,5 až 3 mm) plochý (pro Bragg-Brentanovu geometrii) s hladkým povrchem Potlačení přednostní orientace

DIFRAKČNÍ ZÁZNAM d-hodnoty Poloha difrakcí dáno velikostí, tvarem a prostorovým uspořádáním základní buňky Intenzita difrakcí závisí na interakci fotonů s elektronovou konfigurací základní buňky Tvar difrakčních píků dáno fyzikální vlastností materiálu (krystalinita,...) ideálně velmi úzký pík rozšíření dáno instrumentálně

APLIKACE RTG PRÁŠKOVÉ DIFRAKCE Identifikace fází Kvantitativní fázová analýza Určení poměru amorfní/krystalická fáze Výpočet mřížkových parametrů Výpočet a zpřesňování struktur In-situ měření: HT/LT HP atm. čas Studium dilatace materiálů

DATABÁZE DIFRAKČNÍCH ZÁZNAMŮ - PDF DATABÁZE STRUKTUR - ICSD Počet záznamů v databázi: PDF-4+: 291 440 PDF-4/Minerals: 34 212 PDF-4/Organics: 370 844 Počet záznamů v ICSD: ~ 125 000

Peak Width (deg) RTG PRÁŠKOVÁ DIFRAKCE NANOMATERIÁLŮ 2.000 1.800 1.600 1.400 1.200 1.000 0.800 0.600 0.400 0.200 Crystallite Size broading Instrumental Broadening 0.000 10 210 410 610 810 1010 Crystallite size (angstroms) > 150 nm 20 nm 5 nm (LaB 6 ) (Fe 3 O 4 ) (g-fe 2 O 3 ) > 3 nm (g-fe 2 O 3 )

METODY MĚŘENÍ VELIKOSTI ČÁSTIC POMOCÍ XRD Nutno rozlišovat velikost částic a střední velikost koherentních domén velikost částic MCL Střední velikost koherentních domén (MCL) Scherrerova metoda Rietveldova analýza Velikost částic, velikost pórů, poměr povrch/bulk Rozptyl RTG záření pod nízkým úhlem (SAXS)

SCHERREROVA METODA C = K / (B cos ) B šířka píku v polovině výšky (FWHM) Částice Tvarový faktor K koule 0,89 krychle 0,83-0,91 tetraedry 0,73-1,03 oktaedry 0,82-0,93 P. SCHERRER, Estimation of the size and internal structure of colloidal particles by means of röntgen., Nachr. Ges. Wiss. Göttingen, (1918), 2, 96-100.

RIETVELDOVA ANALÝZA Hugo M. Rietveld - publikace 1967/1969 Rietveldova metoda umožňuje změnou parametrů přesně porovnat ideální strukturu s měřeným vzorkem - fitování metodou nejmenších čtverců s cílem nejlepší shody. Vypřesnění struktury Kvantitativní fázová analýza Střední velikost koherentních domén reziduální stres defekty struktury a pod.

ROZPTYL RTG ZÁŘENÍ POD NÍZKÝM ÚHLEM (SAXS) Určení velikosti částic Určení velikostní distribuce Výpočet velikosti specifické plochy povrchu

ANALÝZA TENKÝCH (NANO)VRSTEV Hybridní monochromátor (Göblovo zrcadlo) Scintilační (proporcionální) detektor Sollerovy clony Vzorek

VYSOKOTEPLOTNÍ RTG PRÁŠKOVÁ DIFRAKCE reakce v pevné fázi reakce pevná fáze - plyn kinetika reakcí fázová a strukturní analýza vzorků nestabilních na vzduch in-situ monitorování strukturních a katalytických parametrů katalyzátorů Dynamické strukturní změny a přechody RTG-dilatometrie

GOETHIT ŽÍHÁNÍ VE FORMOVACÍM PLYNU N 90 H 10