X射线衍射(XRD)服务

技术说明

典型数据

XRD 在许多样品类型和材料中具有非常广泛的应用。 有关更具体的示例,请参阅我们的XRD应用说明。 典型的XRD应用是阶段ID。 下面显示的是来自TiO的衍射图案2 样品。 XRD结果表明样品含有TiO 2的金红石相(31.4%)和锐钛矿相(68.6%)2. 成分 结果将(理想地)显示O:Ti的2:1比率,但这些不同的TiO相2 具有不同的物理和电子特性,因此知道哪个阶段存在是至关重要的。

金红石和锐钛矿混合物

氧化钛(TiO2)的XRD相分析。 TiO2由31.4%金红石相和68.6%锐钛矿相组成。

氧化钛(TiO)的XRD相分析2)。 TiO2 由31.4%金红石和68.6%锐钛矿相组成。

原则

在XRD分析中,将样品暴露于特定已知波长的准直X射线束。 如果材料是结晶的,则它具有三维有序或“结构”,具有原子排列的重复单元(单元电池)。 X射线被晶体材料的重复晶格间距衍射,而它们仅由非晶材料散射。 X射线衍射相对于布拉格定律定义的晶格间距以特定角度(2θ)发生:

nλ=2dsinθ

其中n是表示反射次序的整数,λ是X射线波长,d是感兴趣的晶面的晶格间距,θ是衍射角。 晶格间距的任何变化或差异都会导致衍射线的相应偏移。 因此,X射线衍射图案是给定材料中周期性原子排列的指纹。 可以针对来自已知材料的大型图案库检查衍射图案,以便识别/量化样品中存在的相。

常见的应用程序

虽然大多数其他分析技术倾向于提供元素或分子信息,但XRD提供结晶信息,从而产生许多独特的应用,包括:

  • 结晶相的鉴定/定量
  • 测量平均微晶尺寸,应变或微应变效应
  • 百分之 结晶 与无定形组分
  • 纹理(取向):微晶的优选取向
  • 确定晶格参数以量化合金含量
  • 残余应力 - 晶格压缩或膨胀高分辨率XRD(HRXRD) - 外延层组成,应变进/出平面
  • SAXS - 小角度X射线散射,用于聚集粒径和间距
  • 高温X射线衍射 - 原位相变测量

优势

  • 提供有关结晶材料的丰富独特信息
  • 使用放牧入射-XRD对大量材料(50μm-1cm深度)或仅近表面(50-1000nm)进行取样
  • 能够唯一地识别特定的晶相
  • 可以测量晶格间距
  • 可以分析最大300mm的完整晶圆
  • 最低或无样品制备要求
  • 非破坏性,使用环境条件进行所有分析

限制

  • 典型检测限~1%
  • 无法识别无定形组件
  • 关于深度的有限信息(无深度剖面,但放牧入射-XRD可用于增加薄层的灵敏度)
  • 最小光斑尺寸为~30μm

技术比较

XRD是批量分析技术的良好补充,如 辉光放电质谱, 电感耦合等离子体发射光谱 (或质谱),和 X射线荧光。 虽然这些其他技术提供了成分信息,但XRD提供了结晶信息,有助于提供更完整的材料表征。 应当注意,XRD本身不能提供明确的组成信息,因为样品可能具有无法通过XRD识别的无定形组分。 当与用于薄膜分析的其他技术结合时,XRD可以非常强大,例如 卢瑟福背散射光谱学, 以及 X射线光电子能谱。 XRD可以提供相,取向和其他结晶信息,以补充来自RBS,Auger或XPS的组成结果。 除了掠入射(GI-XRD)用于增强该技术的表面敏感性之外,XRD倾向于比这些技术更深地探测,提供更多的体积信息。

XRD在EAG

EAG在我们的实验室网络中有五个XRD系统。 我们的三台仪器配备了光学模块,可根据分析要求轻松更换。 这使我们能够提供粉末,涂层,薄膜,浆料,制造零件的高质量分析,甚至外延薄膜的高分辨率分析。 两个系统具有微束X射线源,允许分析非常小的样本或特定位置。 这些工具还具有区域检测器,可进行完整的纹理分析。

商品描述

X射线衍射(XRD)是一种用于表征结晶材料的强大的非破坏性技术。 虽然大多数其他分析技术提供样品的元素或分子信息,但XRD在提供有关结构,晶相,优选晶体取向(纹理)和其他结构参数(如微晶尺寸,结晶度百分比,应变)的各种信息方面是独一无二的。 ,压力和晶体缺陷。

XRD图标

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