Polykrystalický materiál se skládá z velkého počtu malých nezávisle difraktujících krystalků, které jsou rozloženy zcela náhodně. Každý krystalek představuje monokrystal a tyto monokrystalky jsou vůči sobě různě natočeny. Polykrystalický vzorek může být jak kompaktní tuhé těleso (krystalky jsou navzájem pevně spojeny), tak sypký nebo slisovaný prášek zkoumané látky.
Základní metoda, která se používá pro polykrystalické látky, a která je zdaleka nejvyužívanější metodou na poli aplikace difrakce rentgenových paprsků, je Debyeova- Scherrerova metoda.
| a) | b) |
Na obr. 5.6 a) je uveden princip Debyeovy-Scherrerovy metody. Na práškový vzorek dopadá svazek monochromatických paprsků. Krystalové roviny splňující Braggovu rovnici pro daný úhel q budou tečnými rovinami k povrchu kužele o vrcholovém úhlu 2q, jehož osou je dopadající svazek. Difraktované paprsky vytvářejí kužel o vrcholovém úhlu 4q se stejnou osou. Průsečnice difrakčního kužele s rovinným filmem umístěným kolmo k ose kužele je difrakční linie, která má tvar kružnice. Jednoduché schéma uspořádání Debyeovy-Scherrerovy metody je znázorněno na obr. 5.6 b). Ve středu válcové komůrky je umístěn práškový vzorek ( prášek je nanesen na skleněné vlákno o průměru zhruba 0,3 mm, nebo je nasypán do skleněné kapiláry ) a podél jejího vnitřního obvodu se nachází proužek filmu. Difrakční kužele vznikající difrakcí dopadajícího svazku na systémech krystalových rovin o různé mezirovinné vzdálenosti d (a tedy různém úhlu q ) protínají film v kružnicích. Na rozvinutém filmu obdržíme soustavu kruhových oblouků s různými poloměry. Jako příklad je na obr. 5.7 uveden Debyeův snímek (Debyegram) práškového stříbra zhotovený zářením měděné anody (l=1,54.10-10m).
Ze změřených poloh difrakčních čar se určí difrakční úhly q a z nich se pomocí Braggovy rovnice vypočítají mezirovinné vzdálenosti d difraktujících soustav rovin. Komůrka bývá vyrobena tak, že vzdálenost difrakční čáry od středu pravého otvoru v milimetrech udává buď hodnotu q nebo 2q ve stupních.
Číselné hodnoty mezirovinných vzdáleností jsou řádově 10-10 m. Přesnost jejich měření vzrůstá s rostoucím difrakčním úhlem q, neboť diferencováním Braggovy rovnice dostaneme
| . |
Chceme-li určit hodnotu d co nejpřesněji, je třeba používat difrakční linie s co nejvyššími úhly q a chybu D q učinit tak co nejmenší.
Přesné určení úhlové polohy difrakční linie nám umožňují difraktometry určené ke zkoumání polykrystalických materiálů. Jednoduché schéma nejběžnějšího typu difraktometru je znázorněno na obr. 5.8.
Uprostřed kruhové desky je v goniometru umístěn vzorek, který se otáčí kolem hlavní osy goniometru. Po obvodu kružnice, jejíž poloměr je dán geometrickým uspořádáním, se pohybuje detektor difraktovaného záření s dvojnásobnou úhlovou rychlostí než vzorek. Difrakční spektrum se proměřuje buď spojitě a úhlová závislost registrované četnosti impulsů se vynáší na zapisovač, nebo krokově s výstupem dat na tiskárnu nebo do jiného záznamového media.
Metody rentgenové difrakční analýzy