在低掠角 X 光繞射 (GIXRD) 技術中,X 光射束以極低入射角 (通常小於一度) 照射樣品,因此 X 光只會與最上層數奈米厚的材料交互作用,進而產生一種對表面區域結晶屬性高度靈敏的繞射圖樣。
在傳統 X 光繞射 (XRD) 中,X 光以多種角度入射樣品,在樣品數微米深度範圍內產生繞射圖樣。另一方面,GIXRD 入射光束角固定為低角度,該角度經過最佳化,可達到特定的較淺穿透深度,以控制受測材料體積。 此技術經過特別設計,可避免從表面或薄膜下方發出的訊號。
為實現 GIXRD 測量並取得最佳品質資料,本技術採用了專門入射光束和繞射光束光學元件。
在 GIXRD 測量中,X 光射束以極低入射角 (通常小於一度) 照射樣品。光束中的樣品經過最佳化校準,以配合樣品尺寸和所需的穿透深度。在整個測量過程中,入射光束固定於最佳入射角。
使用適當的繞射光束光學元件和最適合的偵測器採集繞射圖樣,並使用 Highscore 等軟體進行分析,以判斷表面層的晶體結構或相組成。研究人員採集多種入射角的資料,即可取得表面層的相、厚度、密度及結晶定向等相關資訊。
GIXRD 與其他粉末繞射*方法相輔相成,主要用於各種多晶形材料的物相定性與定量,亦可支援薄膜和表面的殘留應力測量。
GIXRD 適用於注重表面層的任何多晶形材料。在薄膜應用方面,當來自基材的繞射可能掩蔽或主導相對較弱的薄層繞射時,GIXRD 也很實用。
(*「粉末繞射」一詞是指某種 XRD 測量等級,適用於多晶形材料,其形式可以是粉末或固體。)
Highscore 是分析 GIXRD 資料的強大工具,可讓研究人員快速準確地辨識相,並量化多相組成。此軟體也可用於薄膜厚度測定、多層模擬以及晶粒尺寸測量。
在殘留應力分析方面,可使用 Stress Plus 軟體套件分析薄膜應力。
GIXRD 最大的優點之一在於其屬於非破壞性技術,在研究樣品時不會造成變化或損壞。這對於塗層尤其重要,因為必須維持薄膜的完整性。
對於被基材主導的多晶形薄膜或表面層而言,GIXRD 是將其訊號最大化的最佳方法。其可提供較清晰的繞射圖樣,更易於分析。
GIXRD 是一種定量技術,無需校準即可測量多相多晶形材料的相組成。
Malvern Panalytical 是材料科學和研究領域的頂尖分析儀器製造商,其產品包括 Aeris、Empyrean 及 X’Pert3 MRD 等三款 XRD 系統。這些解決方案專門設計用於啟用 GIXRD 測量,並搭配使用 Stress Plus 及 Highscore Software 進行分析,提供一系列適用於多晶形薄膜的先進特性和能力。
邁向精巧化
Aeris Compact XRD 為一款高效能 X 光繞射儀,是使用 GIXRD 研究薄膜與表面結晶性質的理想工具。具有多項進階功能,包括高解析度偵測器,電動樣品載台,以及一系列測量模式,可提供最大的靈活性和精確度。
Highscore Software 是一套強大的資料分析工具,專為完美搭配 Aeris Research Edition 而設計,可提供全方位的 GIXRD 測量與分析解決方案。搭載一系列先進的資料處理與視覺化工具,以及用於辨識晶體結構和執行定量分析的強大演算法。
結合 Aeris 與 Highscore 軟體,提供強大且多功能的解決方案,可啟用 GIXRD 測量分析以及傳統 XRD 作業,使研究人員能以無與倫比的精準度研究各種材料的結晶特性。不論是研究薄膜、表面或大量材料,這些工具都是材料科學實驗室不可或缺的利器。
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