Diffraction des rayons X, analyse XRD

Diffraction des rayons X, analyse XRDLa diffraction des rayons X (XRD, abréviation de l'anglais « X-ray diffraction ») est une puissante technique sans effets destructeurs destinée à caractériser les matériaux cristallins. Elle donne des informations sur les structures, les phases, les orientations privilégiées du cristal (texture) et d'autres paramètres structurels comme la taille moyenne du grain, la cristallinité, la tension et les défauts des cristaux. Les pics de diffraction des rayons X sont produits par interférence constructive d'un faisceau monochromatique de rayons X diffusé à des angles spécifiques de chaque jeu de plans réticulaires compris dans un échantillon. Les intensités des pics sont déterminées par la distribution des atomes à l'intérieur du réseau. Par conséquent, le schéma de diffraction des rayons X est l'empreinte digitale du dispositif atomique périodique dans un matériau donné. Une recherche dans la base de données standard ICDD des schémas de diffraction des rayons X permet de faire une identification rapide de phase dans une grande quantité d'échantillons cristallins.

Chez Evans Analytical Group® (EAG), nos systèmes multiples XRD sont équipés de modules optiques qui peuvent être échangés en fonction de l'exigence de l'analyse, sans affecter l'exactitude du positionnement. Il est simple de faire des changements entre les lignes et les points de focalisation du tube de rayons X, ce qui permet de passer simplement d’une configuration simple à une configuration à haute résolution. Différentes combinaisons de modules optiques permettent l'analyse des poudres, des revêtements, des couches minces, des pièces fabriquées ou des couches épitaxiales.

Diffraction des rayons X, analyse XRD - EAG FrancePrincipales applications de l'analyse XRD

  • Identification/quantification de la phase cristalline
  • Mesure de la taille moyenne du cristal, de la tension ou des effets de microtension dans les échantillons de densité globale et dans les échantillons de couche mince
  • Quantification de l'orientation privilégiée (texture) dans les couches minces, dans les piles multicouches et dans les pièces fabriquées
  • Détermination du ratio de matériaux cristallins par rapport aux matériaux amorphes dans les matériaux à densité globale et dans les échantillons à couche mince
  • Identification de phase d'une grande quantité d'échantillons de densité globale et de couche mince
  • Détection de phases minoritaires cristallines (à des concentrations supérieures à > ~1%)
  • Détermination de la taille des cristallites pour les couches polycristallines et les matériaux polycristallins
  • Détermination du pourcentage de matériaux sous forme cristalline par rapport aux pourcentages de matériaux amorphes
  • Mesure inférieure au milligramme d'échantillons de poudre libre ou de solution sèche pour l'identification de phase
  • Analyse de couche d'une minceur de 50 angströms pour observer la texture et les comportements de phase
  • Détermination de la tension et de la composition des couches minces épitaxiales
  • Détermination de la coupe en surface dans des matériaux monocristallins
  • Mesure de la contrainte résiduelle dans les métaux et la céramique sous forme de densités globales

Signal détecté : rayons X diffractés

Éléments détectés : tous les éléments, en partant du principe qu'ils sont présents dans une matrice de cristalline

Seuils de détection : analyse multiphases quantitative : ~1%

Analyse quantitative standard externe : ~0,1%

Analyse quantitative spéciale (quartz, polymorphes): ~0,02%

Épaisseur minimale de la couche pour l'identification de phase : ~20 angströms

Résolution en profondeur : profondeur d'échantillonnage ajustable de 20 angströms à 30 microns, en fonction des propriétés du matériau et de l'incidence des rayons X

Imagerie/cartographie : néant

Résolution en profondeur/taille de la sonde : point focal : 0,1mm à 0,5mm; ligne focale 2mm à 12 mm

  • Sans effets destructeurs
  • Mesure quantitative du contenu des phases et orientation de la texture
  • Exigences minimes ou inexistantes de préparation des échantillons
  • Conditions ambiantes pour toute l’analyse
  • Ne peut identifier les matériaux amorphes
  • Pas d'informations sur le profil en profondeur
  • Taille minimum de réglage (spot size) de ~50um
  • Aérospatiale
  • Automobile
  • Implants médicaux
  • Semi-conducteurs composés
  • Stockage de données
  • Écrans d’affichage
  • Électronique
  • Produits industriels
  • Éclairage
  • Produits pharmaceutiques
  • Photonique
  • Polymères
  • Semi-conducteurs
  • Photovoltaïque solaire
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