Otimização do sinal de XRD de superfícies e filmes finos
Na difração de raios X com incidência rasante (GIXRD), um feixe de raios X é direcionado para uma amostra em um ângulo de incidência muito baixo, normalmente inferior a um grau, o que faz com que os raios X interajam apenas com os poucos nanômetros superiores do material. Isso resulta em um padrão de difração que é altamente sensível às propriedades cristalográficas da região da superfície.
Na difração de raios X (XRD) convencional, os raios X incidem sobre a amostra em uma ampla gama de ângulos, resultando em um padrão de difração de uma profundidade de vários mícrons na amostra. Na GIXRD, por outro lado, o ângulo do feixe incidente é fixado em um ângulo baixo, otimizado para uma pequena profundidade de penetração específica, a fim de ter controle sobre o volume de material que está sendo medido. Ela foi projetada especificamente para evitar o sinal abaixo de uma superfície ou filme fino.
Para possibilitar as medições de GIXRD e obter dados de melhor qualidade, são empregadas ópticas especializadas de feixe incidente e feixe difratado.
Nas medições de GIXRD, o feixe de raios X é direcionado para a amostra em um ângulo de incidência muito baixo, normalmente inferior a um grau. O alinhamento da amostra no feixe é otimizado para se adequar ao tamanho da amostra e à profundidade de penetração necessária. O feixe incidente é fixado no ângulo otimizado do feixe incidente durante toda a medição.
O padrão de difração é coletado usando a óptica de feixe difratado apropriada e o detector mais adequado, e analisado usando um software como o Highscore para determinar a estrutura cristalina ou a composição de fase da camada superficial. Ao coletar dados em uma variedade de ângulos de feixe incidente, os pesquisadores podem obter informações sobre a fase, a espessura, a densidade e a orientação cristalográfica das camadas superficiais.
A GIXRD anda de mãos dadas com outros métodos de difração de pó* e é usada principalmente para identificação e quantificação de fases de todos os tipos de materiais policristalinos. Ela também pode suportar medições de tensão residual em filmes finos e superfícies.
A GIXRD é adequada para qualquer material policristalino em que a ênfase é colocada nas camadas superficiais. Também é útil para filmes finos quando a dispersão do substrato pode ocultar ou dominar a dispersão relativamente fraca de uma camada fina.
(* "Difração de pó" é um termo usado para descrever uma classe de medições de XRD usadas para materiais policristalinos que podem estar em pó ou na forma sólida.)
O Highscore é uma ferramenta avançada para analisar dados da GIXRD, permitindo que os pesquisadores identifiquem fases com rapidez e precisão e quantifiquem a composição multifásica. O software também pode ser usado para determinação da espessura do filme, simulação de multicamadas e medição do tamanho do cristalito.
Para a análise de tensão residual, o pacote de software Stress Plus fornece análise de tensão de filme fino.
Uma das maiores vantagens da GIXRD é que ela é uma técnica não destrutiva, o que significa que pode ser usada para estudar amostras sem alterá-las ou danificá-las. Isto é particularmente importante para revestimentos, onde a integridade do filme fino deve ser mantida.
A GIXRD é a melhor maneira de maximizar o sinal de filmes finos policristalinos ou de camadas superficiais que, de outra forma, seriam dominadas pelo substrato subjacente. Ela fornece um padrão de difração mais limpo e mais fácil de analisar.
A GIXRD é uma técnica quantitativa, o que significa que ela pode fornecer uma medição sem calibração da composição da fase em materiais policristalinos multifásicos.
A Malvern Panalytical é uma fabricante líder de instrumentos analíticos para ciência e pesquisa de materiais, incluindo os sistemas Aeris, Empyrean e X'Pert3 MRD para XRD. Essas soluções foram projetadas especificamente para permitir medições de GIXRD e, juntamente com a análise, usando os softwares Stress Plus e Highscore, oferecem vários recursos avançados para filmes finos policristalinos.
O futuro é compacto
O XRD compacto Aeris é um difratômetro de raios X de alto desempenho, ideal para estudar as propriedades cristalográficas de filmes finos e superfícies usando GIXRD. Ele apresenta uma variedade de recursos avançados, incluindo detectores de alta resolução, um estágio de amostra motorizado e uma variedade de modos de medição para máxima flexibilidade e precisão.
Nosso software Highscore é uma ferramenta avançada de análise de dados projetada para funcionar perfeitamente com o Aeris Research Edition, fornecendo uma solução abrangente para medições e análises de GIXRD. Ele inclui uma série de ferramentas avançadas de processamento e visualização de dados, além de algoritmos avançados para identificar estruturas cristalinas e realizar análises quantitativas.
Juntos, os softwares Aeris e Highscore se combinam para fornecer uma solução avançada e versátil que permite medições e análises de GIXRD com a XRD tradicional, oferecendo aos pesquisadores a capacidade de estudar as propriedades cristalográficas de uma ampla variedade de materiais com precisão e exatidão incomparáveis. Seja para estudar filmes finos, superfícies ou materiais em massa, essas ferramentas são uma parte essencial de qualquer laboratório de ciência dos materiais.
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