La diffrazione a raggi X (XRD - X-ray diffraction) è una tecnica analitica che fornisce delle informazioni sull'identificazione della struttura e della fase dei materiali cristallini.
La XRD può essere usata per identificare dei singoli cristalli e mostrare la loro struttura. I geologi considerano la tecnologia XRD particolarmente utile visto che può essere usata per identificare i cristalli presenti in una combinazione di elementi come i minerali nella roccia. Per i minerali con formule e strutture variabili come le argille, il metodo XRD è il migliore per la loro identificazione e la determinazione della loro proporzione in un campione.
Come funziona la tecnologia XRD? Questo post del blog tratterà approfonditamente gli aspetti scientifici alla base della tecnologia XRD e spiegherà come funziona nei nostri analizzatori XRD portatili.
La scienza alla base della Diffrazione a raggi X (XRD)
Durante l'analisi XRD, un fascio a raggi X viene diretto verso un campione e l'intensità diffusa viene misurata in funzione della direzione in uscita. Per convenzione, l'angolo compreso tra le direzioni dei fasci in ingresso e in uscita viene denominato 2θ, o 2-theta.
L'angolo compreso tra le direzioni dei fasci in ingresso e in uscita viene denominato 2θ, o 2-theta.
In riferimento al campione più semplice possibile, costituito da piani di carica separati da una distanza d, viene osservata un'interferenza costruttiva (intensità diffusa maggiore) quando la Legge di Bragg viene soddisfatta: n λ = 2 d sin θ.
Tecnologia XRD in pratica
Gli strumenti XRD come la nostra nuova generazione di analizzatori XRD TERRA™ II e BTX™ III utilizzano questa tecnologia per fornire una veloce e affidabile analisi della fase e della mineralogia delle componenti principali e secondarie in tempo reale, direttamente sull'analizzatore.
Inoltre i diffrattometri XRD Olympus adottano un metodo eccezionale per acquisire e elaborare i dati XRD in modo veloce e facile, il quale ci permette di rendere i nostri analizzatori XRD estremamente compatti e portatili. Continuate a leggere per ottenere maggior informazioni sulla nostra tecnica.
L'analizzatore XRD da banco BTX™ III (a sinistra) e l'analizzatore XRD portatile TERRA™ II (a destra) assicurano l'efficienza di un grande e complesso sistema da laboratorio in un formato leggero e compatto.
Modalità di funzionamento dell'analizzatore XRD Olympus
Gli strumenti XRD convenzionali basati su goniometro utilizzano una tecnica geometrica di riflessione per elaborare i dati XRD. Di conseguenza, questi strumenti sono grandi, possiedono numerose parti mobili e spesso richiedono un raffreddamento esterno. Un altro svantaggio è che richiede una quantità consistente di campione per l'analisi. In passato, questi limiti imponevano che l'analisi XRD fosse sempre eseguita in laboratorio.
I nostri ingegneri hanno sviluppato la tecnologia XRD attraverso un eccezionale metodo geometrico di trasmissione dove il fascio a raggi X passa attraverso il campione.
Illustrazione dell'eccezionale approccio XRD Olympus mediante la geometria di trasmissione.
Visto che questo metodo non richiede la presenza di parti mobili, ci ha permesso di costruire il primo analizzatore XRD portatile a batteria in commercio (il successore è il nostro nuovo strumento TERRA™ II). Oggi, i nostri strumenti XRD continuano a assicurare portabilità e facilità d'uso, richiedendo solamente 15 mg di campione per l'analisi.
Una volta che il campione viene inserito nella camera di analisi, i nostri analizzatori XRD utilizzano un metodo di randomizzazione delle particelle denominato liquefazione della polvere. Attraverso questo metodo i nostri analizzatori applicano la frequenza costante indotta a livello piezoelettrico sul campione, generando nella polvere un movimento convettivo dall'alto verso il basso e un movimento rotativo sui rispettivi assi.
In 30 secondi, ogni particella del campione nella camera di analisi è stata colpita dal fascio a raggi X con ogni possibile orientamento. Di conseguenza, i nostri strumenti XRD raggiungono il 100% di randomizzazione, aspetto fondamentale per assicurare una diffrazione a raggi X precisa e accurata.
Come ottenere la mineralogia quantitativa in modo veloce e facile
Abbiamo reso il processo XRD il più semplice possibile in modo che i nostri clienti possano ottenere i risultati di mineralogia quantitativa in modo veloce e semplice. Il processo può essere sintetizzato in solamente alcune fasi:
- Preparazione del campione. È possibile avere maggior informazioni sulle semplici fasi di preparazione dei campioni nel nostro post del blog, Una guida rapida per una veloce analisi XRD quantitativa.
- Inizia l'analisi e l'analizzatore trasmette i raggi X attraverso il campione soggetto a moto convettivo nella camera di analisi
- I raggi X colpiscono il campione e vengono diffratti in un intervallo angolare pari a 2 theta
- Il rilevatore CCD misura la diffrazione
- Il software quantitativo e di identificazione della fase automatica SwiftMin® mostra l'identificazione minerale e della fase in tempo reale direttamente nell'analizzatore o nell'intuitiva interfaccia utente
Il software SwiftMin® elimina le operazioni ripetitive mediante funzionalità intuitive, incluso un dashboard per i dati, le tarature predefinite, il trasferimento dei dati automatico e la facile esportazione dei dati.
Comuni applicazioni XRD
È possibile usare questi risultati XRD per numerose finalità. Le comuni applicazioni XRD includono:
- Attività mineraria
- Oil & gas
- Farmaceutica
- Università
- Esplorazione spaziale
Tre eccezionali funzionalità hardware degli analizzatori XRD Olympus
Oltre a integrare un software in grado di ridurre i tempi di analisi e a prevedere una semplice procedura di preparazione dei campioni, la tecnologia XRD Olympus è costituita da eccezionali componenti hardware che rendono gli strumenti eccezionalmente affidabili e precisi:
- Diffrattometro a raggi X 2D: Numerosi analizzatori XRD utilizzano un rilevatore a raggi X che acquisisce i fotoni provenienti dal campione solamente su un piano o un'analisi 1D. I nostri analizzatori XRD basati su CCD può acquisire una parte dell'anello di diffrazione per aiutare gli utenti a comprendere se il campione è stato preparato correttamente (statistica delle particelle e/o orientazione preferenziale dei cristalli). Queste informazioni possono aiutare a confermare che i dati quantitativi sono precisi e rappresentativi.
- Rilevatore di raggi X con discriminazione dell'energia : Gli analizzatori XRD convenzionali più grandi in genere non possono usare un rilevatore a sensibilità energetica. Di conseguenza il rilevatore è influenzato dai fotoni non usati nell'analisi XRD. Al contrario, i nostri analizzatori XRD rimuovono i fotoni non direttamente interessati dall'analisi a diffrazione a raggi X, come i fotoni a fluorescenza a raggi X, in modo da fornire un migliore rapporto segnale-rumore
- Opzioni del tubo a cobalto e rame: I nostri analizzatori XRD Olympus integrano nella versione standard un resistente tubo a raggi X a cobalto (Co). Questo anodo è preferibile per i geologi e i mineralogisti visto che è ottimale per l'analisi di campioni con alto contenuto di ferro (Fe). Tuttavia bisogna tenere in considerazione che alcune applicazioni, come l'analisi di alti contenuti di manganese, necessitano di un tubo a raggi X a rame (Cu). Rendiamo disponibili entrambi gli anodi in modo che possiate scegliere il migliore in rapporto alle vostre esigenze applicative.
Maggior informazioni sulla tecnologia XRD portatile
Questo post del blog è strutturato per fornire informazioni di base sulla diffrazione a raggi X e sul suo funzionamento nei moderni analizzatori portatili. Per maggior informazioni sulla tecnologia, guarda questo video sulla tecnologia XRD Olympus XRD.
SwiftMin è un marchio registrato di MinEx CRC.
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