Cristalografía y Defectos Cristalinos

DRX

FRX

Definición

Es una herramienta analítica que nos permite determinar la geometría tridimensional de materiales cristalinos. Implica el uso de radiaciones electromagnéticas, es decir, rayos X.

Es una técnica espectroscópica que utiliza la emisión secundaria o fluorescente de radiación X generada al excitar una muestra con una fuente de relación X.

Funcionamiento

los rayos X viajan a través de una estructura cristalina, son difractados por las diversas capas atómicas o moleculares dentro de ese cristal. Estos rayos difractados sufren interferencias constructivas o destructivas.  la interferencia constructiva ocurre cuando se suman los efectos de dos ondas “en fase” y se cumple la ley de Bragg. Si ϴ es el ángulo de incidencia de los rayos X en una estructura cristalina que tiene una distancia entre planos de d, entonces la longitud de onda λ de los rayos X difractados se calcula con la Ley de Bragg.

Funcionamiento básico del FRX en las técnicas de caracterización de materiales:

Excitación con radiación X coma ionización de átomos internos, relajación electrónica, detección de radios X fluorescentes y análisis cuantitativo.

Fuente de emisión de rayos x

En los sistemas de radiografía digital directa (DRX), la fuente de rayos X es el tubo de rayos X. Este tubo consta de un cátodo y un ánodo y funciona generando electrones en el cátodo, que son acelerados hacia el ánodo. Cuando estos electrones de alta energía chocan con el ánodo, se producen rayos X.

la fuente de emisión de rayos X es un tubo de rayos X similar al utilizado en otras técnicas, como la radiografía convencional o la difracción de rayos X. Este tubo de rayos X consta de un cátodo y un ánodo.

El proceso en la FRX implica la irradiación del material de interés con rayos X de alta energía generados por el tubo de rayos X. Cuando estos rayos X inciden en el material, los átomos dentro de la muestra absorben esta radiación y, como resultado, los electrones internos de los átomos son excitados a niveles de energía más altos.

Tipo de muestra que puede ser analizada

Cristales y materiales cristalinos, polvos, películas delgadas, materiales amorfos, materiales a granel, muestras biológicas. Otro concepto:

Se utiliza para analizar imágenes médicas, radiografías de huesos, tejidos blandos y otras estructuras internas del cuerpo humano. En el ámbito médico los DRX son fundamentales para el diagnóstico de fracturas, enfermedades pulmonares, estudios dentales coma, etc.

El objetivo principal de XRF es el análisis químico elemental, tanto cualitativo como cuantitativo, de los elementos entre el flúor (F) y el uranio (U) de muestras sólidas (filtros, metales, rocas, muestras de polvo, tejidos, etc.).) y líquidos, ya que pueden producirse sin preparación de muestras. El único requisito es que sea más pequeño que el porta muestras.

Información que proporciona

En el contexto de la caracterización de materiales, los DRX (Difracción de Rayos X) proporcionan información valiosa sobre la estructura cristalina de un material. La difracción de rayos X es una técnica que se utiliza para estudiar la disposición ordenada de átomos en un cristal.

La Fluorescencia de Rayos X (FRX) proporciona información valiosa sobre la composición elemental de un material. Tambien nos pueden ayudar en lo siguiente: La FRX permite identificar los elementos presentes en la muestra; además de identificar los elementos, la FRX proporciona información cuantitativa sobre la concentración de cada elemento en la muestra; la FRX es sensible a concentraciones muy bajas de elementos; puede ser utilizada para caracterizaciones de muestras heterogéneas como minerales, aleaciones y materiales geológicos; la FRX es una técnica no destructiva.

Detector que utiliza

Hay varios tipos de detectores utilizados en la difracción de rayos X:

Detectores de película fotográfica, Detectores de Estado sólido, detectores de gas, detectores de imagen bidimensional, etc.

se utilizan varios tipos de detectores para medir la radiación de rayos X característica emitida por la muestra. Algunos de los detectores utilizados en las técnicas de FRX incluyen:

Detectores de Estado sólido de silicio, detectores de Centello, detectores de gas, entre otros.