Illustrasjon av prinsippet bak et røntgendiffraktometer. Braggs refleksjonsbetingelse svarer til at gangforskjellen 2d sin(u), mellom stråle 1 som reflekteres av gitterplan a, og stråle 2 som reflekteres av gitterplan b, er et helt antall bølgelengder: nλ = 2d sin(u). Stråle 1 og 2 vil da være i samme fase etter refleksjonen, dersom de var det opprinnelig.
Et røntgendiffraktometer er et instrument som brukes til å bestemme bølgelengden til røntgenstråler. Prinsippet for alle røntgendiffraktometre er at bølgelengden bestemmes ut fra det diffraksjonsbildet som oppstår når strålen reflekteres av eller brytes i et gitter.
Max von Laue fant i 1912 at røntgenstråler som ble reflektert av krystaller, ga tydelige diffraksjonsbilder. Dette viste at strålene kunne oppfattes som bølger med bølgelengde av samme størrelsesorden som avstanden mellom atomene i gitrene. For denne oppdagelsen ble han tildelt Nobelprisen i fysikk i 1914.
William Lawrence Bragg viste samme år at bølger som ble reflektert fra to parallelle gitterplan, kunne komme ut i samme fase og derfor forsterke hverandre (interferere konstruktivt). Betingelsen for dette er at relasjonen nλ = 2d · sinφ er oppfylt, Braggs refleksjonsbetingelse, også kalt Braggs lov. λ er strålingens bølgelengde, d er avstanden mellom gitterplanene og φ vinkelen mellom stråleretningen og gitterplanene. n skal være et helt tall. Dette er illustrert i figuren.
I dreiekrystalldiffraktometeret sendes en avgrenset stråle mot en krystall som dreies langsomt om en fast akse. I bestemte stillinger, når refleksjonsbetingelsen er oppfylt, får man sterk refleksjon. Den reflekterte strålen faller inn på en film og sverter den, og refleksjonsvinkelen kan bestemmes ved målinger på den fremkalte filmen. Er avstanden mellom gitterplanene kjent, kan så bølgelengden beregnes.
Omvendt kan man, hvis man kjenner strålingens bølgelengde, regne ut avstanden mellom gitterplanene og få informasjoner om gitterstrukturen (weissenbergmetoden). Etter Debye–Scherrer-metoden, som særlig benyttes for strukturundersøkelser, erstattes krystallen med et krystallinsk pulver. Se røntgenkrystallografi.
Strekgitre som brukes i optiske diffraktometre, har strekavstander fra 10 000 til 100 000 ganger røntgenstrålenes bølgelengde. Karl Taylor Compton viste i 1925 at man likevel kunne få godt oppløst røntgenspektrum med strekgitter om man lot strålen falle inn nesten parallelt med gitterplanet.
Strekgitterdiffraktometre er av spesiell interesse fordi man på den måten får en absolutt bestemmelse av bølgelengden, mens man ved krystallspektrometre regner ut gitterkonstanten på grunnlag av densitet og atommasser.
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.