MAAN RAKENTEEN TUTKIMINEN TIMANTTIPURISTIMEN AVULLA

Kiinteän aineen rakennetta voidaan tutkia röntgendiffraktiolla (X-Ray Diffraction, XRD).Rakennetutkimuksissa käytettävän röntgensäteilyn aallonpituus on tyypillisesti 0.5–2.5 Å.Ångström (1 Å=10 -10 m) on hiukkasfysiikassa yleisesti käytetty yksikkö, joka vastaasuuruusluokaltaan atomien välisiä etäisyyksiä kiinteässä aineessa. Röntgendiffraktio perustuusähkömagneettisen säteilyn aaltoluonteeseen: aallot taittuvat ja heijastuvat kohdatessaanfysikaalisilta ominaisuuksiltaan eroavia rajapintoja. Kiteisessä aineessa periodinen hilarakenneaiheuttaa heijastuneita tasoaaltoja, joiden interferenssiä tutkimalla päästään käsiksi atomien välisiinetäisyyksiin kiteessä. Interferenssi tarkoittaa kahden tai useamman, vaihe-eroltaan vakion aallonyhdistymistä superpositioperiaatteen mukaisesti. Interferenssi on destruktiivinen eli vaimentavamikäli sähkömagneettiset aallot ovat eri vaiheissa ja konstruktiivinen eli vahvistava aaltojen ollessasamassa vaiheessa (Tipler et al., 2003).Kiteistä ainetta tutkittaessa havaitaan konstruktiivinen interferenssi, mikäli kidehilojen(alkeiskoppien) välimatka on käytettävän aallonpituuden monikerta. Jokaiselle eri kidejärjestelmälleon johdettavissa yhtälöt, joista voidaan määrittää diffraktiokulmat. Diffraktiokulmat määräytyvätBraggin lain mukaan,dλ = 2 sin( θ ) , (1)nmissä λ on röntgensäteilyn aallonpituus [m], d on kidehilojen välinen etäisyys [m], n onpositiivinen kokonaisluku ja θ on aallon heijastuskulma.Diffraktiokuvioita tulkittaessa on otettava huomioon erilaisia fysikaalisia parametreja. Aineenhilarakenteen vaikutusta diffraktiopiikkien intensiteettiin kuvaa rakennetekijä, joka on riippuvainensekä heijastavan tason suunnasta että tason atomien sirontatekijöistä. Sirontatekijä kuvaa atominkykyä heijastaa röntgensäteilyä. Alkeiskopin tilavuus ja koko määräävät heijastuneidenröntgensäteiden suunnan (Tipler et al., 2003).3