MỞ ĐẦU  Giới thiệu tia X  Phương pháp nhiễu xạ tia X  Phương trình Bragg  Phương pháp tính toán PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY Sơ lược lịch sử tìm tia X Cuộn dây cảm ứng Ống chân không • Truyền theo đường thẳng Tia X bị hấp thụ theo tỷ lệ hàm mũ theo khối lượng chất hấp thụ Làm đen kính ảnh Tạo thành hình ảnh vật hấp thụ giấy ảnh Kính ảnh • • Thiết bị thí nghiệm Rontgen năm 1895 William Rontgen tìm tia X vào năm 1895 xác định chúng có tính chất sau đây: Roentgen nhận giải Nobel năm 1901 Cuộc tranh luận chất sóng hạt tia X dẫn tới phát triển Thuyết tương đối Cơ học lượng tử PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY Khám phá tượng nhiễu xạ • • • Hình ảnh tạo tia X cho thấy: Các ô mạng tinh thể tạo thành hình ảnh chấm xắp xếp tuần hoàn chiếu tia X qua tinh thể Đã chứng tỏ tia X có tính chất sóng Max von Laue chứng minh lý thuyết tia X có tính chất sóng bước sóng phải nhỏ (vào khoảng 10-10 met) Nếu sử dụng tia X “nhìn thấy” cấu trúc tuần hoàn vật liệu có cấu trúc tinh thể Thí nghiệm Von Laue sử dụng nguồn tia X chiếu vào hộp chì có mẫu tinh thể, bên cạnh hộp có đặt kính ảnh Kết nghiên cứu Von Laue công bố năm 1912 Đã chứng minh tia X nhiễu xạ vật liệu tinh thể PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY Sự phát triển Bragg nhiễu xạ • Lawrence Bragg cha ông W.H Bragg phát nhiễu xạ tính toán tương tự phản xạ từ bề mặt phẳng sử dụng tia X đơn sắc • Định luật Bragg: n = 2dsin n số nguyên  bước sóng tia X d khoảng cách hai mặt phản xạ  góc nhiễu xạ • Định luật Bragg sở phương pháp nhiễu xạ tia X vật liệu bột PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY W.H.Bragg W.L.Bragg Phương trình Bragg Trong đó: n - số nguyên  - bước sóng tia X d - khoảng cách hai mặt phẳng song song  - góc quét 2 - góc nhiễu xạ Phương trình Bragg là: Đẳng thức Đúng với trường hợp chùm tia X đơn sắc Sử dụng tính toán phân tich XRD PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY Ứng dụng phương pháp XRD Tia X có ứng dụng chính:  Chụp ảnh vật thể sở quan hệ tỷ trọng vật mức độ hấp thụ X-ray Ứng dụng y học công nghiệp  XRF dựa đặc trưng xạ thứ cấp nguồn tia Rơnghen có lượng cao chiếu vào vật sử dụng để phân tích định lượng  XRD Phân tích cấu trúc tinh thể PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY Phương pháp phân tích tia X Các phương pháp phân tích  Nhận biết pha tinh thể vật liệu: khoáng, đá, hợp chất hoá học,…  Xác định cấu trúc tinh thể vật liệu nhận biết  Các phương pháp nhận biết phân tích cấu trúc khoáng sét zeolit  Phát có mặt vật liệu vô định hình hỗn hợp tinh thể PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY Các đơn vị sử dụng • angstrom (Å) = 10-10 met • nanometer (nm) = 10-9 met • micrometer (m) or micron = 10-6 met • millimeter (mm) = 10-3 met Trong phương pháp XRD nghiên cứu cấu trúc tinh thể, khoảng cách d bước sóng  tia X thường tính angstrom (Å) PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY Tia X E = 200 eV  MeV  E = h số Plank h = 4,136.10-15 eV.s = 6,626 10-34 J.s   = hc/E c = 2,998.10-8 m/s  = 102  10-2 Å = 10 nm  1pm  Trong nghiên cứu sử dụng  = 0,5  2,5 Å (vì khoảng cách nguyên tử tinh thể  Å)  PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY Phổ sóng điện từ •Tia X tạo tương tác chùm tia điện tử với điện tử lớp vỏ nguyên tử •Tia  sinh thay đổi bên hạt nhân nguyên tử PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY Phương pháp XRD Các phương pháp tính toán  Phân tích pha tinh thể định tính EVA, WINPROFILE  Xác định kích thước tinh thể WINCRYSIZE, WINMETRIC  Xác định số mạng WININDEX  Tính toán, mô cấu trúc tinh thể WINRIETVELD PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY Các phương pháp tính toán • Phân tích pha tinh thể định tính: sử dụng phần mềm EVA (Evaluation): – – – – – – Trừ Tìm đỉnh (so sánh với patent chuẩn) Chức đồ hoạ chiều Tạo file pdf Làm trơn đường Thư viện chuẩn với 150.000 chất PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY Các phương pháp tính toán • Phần mềm Wincrysize, Winmetric: – Tính toán kích thước tinh thể, phân bố hạt – Tính toán cấu trúc tinh thể – Tính toán vi biến dạng tinh thể • Phần mềm Winindex: – – – – Tìm cấu trúc tương ứng với file liệu Sử dụng với mẫu đơn pha Tính toán số mạng Tính toán kích thước ô mạng • Phần mềm Winprofile • Phần mềm tính toán Rietveld PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY Cấu hình XRD PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY XRD D8 Advance Bruker (Đức) Phòng Thí nghiệm Công nghệ Lọc Hóa Dầu Vật liệu Xúc tác Đại học Bách khoa Hà Nội PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG Các ống phát tia X sử dụng PTN Hoá dầu ĐHBK Cường độ tối đa 40kV/40mA, cửa sổ 10mm  Ống phát Cu, bước sóng 1,5406 Å  Ống phát Co, bước sóng 1,78897 Å  Ống phát Cr , bước sóng 2,2897 Å  Ống phát Mo, bước sóng 0,7093 Å PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY D8 Advance – Bruker PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY CẤU HÌNH CHÍNH • Cấu hình /2 – Ống phát tia X cố định – Mẫu Detector chuyển động • Cấu hình / – Mẫu cố định – Ống phát tia X Detector chuyển động PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY [...]...Phương pháp XRD Các phương pháp tính toán  Phân tích pha tinh thể định tính EVA, WINPROFILE  X c định kích thước tinh thể WINCRYSIZE, WINMETRIC  X c định chỉ số mạng WININDEX  Tính toán, mô phỏng cấu trúc tinh thể WINRIETVELD PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY Các phương pháp... PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY CẤU HÌNH CHÍNH • Cấu hình /2 – Ống phát tia X cố định – Mẫu và Detector chuyển động • Cấu hình / – Mẫu cố định – Ống phát tia X và Detector chuyển động PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY ... LABORATORY PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY XRD D8 Advance Bruker (Đức) tại Phòng Thí nghiệm Công nghệ Lọc Hóa Dầu và Vật liệu X c tác Đại học Bách khoa Hà Nội PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG Các ống phát tia X đang sử dụng tại PTN Hoá dầu ĐHBK Cường độ tối đa 40kV/40mA, cửa sổ 10mm  Ống phát Cu, bước sóng 1,5406 Å  Ống phát Co, bước sóng 1,78897... thể • Phần mềm Winindex: – – – – Tìm cấu trúc có thể tương ứng với file dữ liệu Sử dụng với mẫu đơn pha Tính toán các hằng số mạng Tính toán kích thước ô mạng • Phần mềm Winprofile • Phần mềm tính toán Rietveld PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY Cấu hình cơ bản của XRD PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY PETROCHEMICAL AND CATALYSIS MATERIALS LABORATORY XRD D8 Advance Bruker