소개글
"신소재공학 XRD 실험 결과 보고서"에 대한 내용입니다.
목차
1. X-선 회절 분석
1.1. X-선의 정의와 발생
1.1.1. X-선의 정의
1.1.2. X-선의 발생
1.2. X-선의 특성
1.2.1. 연속 X-선과 특성 X-선
1.2.2. 특성 X-선의 발생 기구
1.3. X-선의 회절
1.3.1. 전자에 의한 X-선 산란
1.3.2. 원자에 의한 X-선 산란
1.3.3. Bragg의 회절 법칙
1.4. X-선 회절 실험의 특징
1.5. X-선 회절 장치의 구성
1.5.1. X-선 발생장치
1.5.2. 고니오미터
1.5.3. 검출기와 계수기록회로
1.6. X-선 회절 데이터 분석
1.6.1. 시료 준비
1.6.2. 실험 조건 설정
2. 참고 문헌
본문내용
1. X-선 회절 분석
1.1. X-선의 정의와 발생
1.1.1. X-선의 정의
X-선은 빛을 비롯해서 라디오파, 감마선 등과 함께 파장이 각기 다른 전자기파에 속한다. X-선의 파장은 대략 0.01 ~ 100Å (108 Å =1cm) 이며 빛에 비하여 파장이 대단히 짧아 빛과 비슷한 성질을 가진 전자기 방사선(electromagnetic radiation)이다. 즉, X-선은 매우 짧은 파장을 가진 전자기파로 전자기 스펙트럼에서 가시광선보다 파장이 더 짧은 영역에 해당한다.
1.1.2. X-선의 발생
X-선은 고속의 전자가 무거운 원소의 원자에 충돌할 때 발생한다. 가열된 음극 filament로부터 나온 열전자는 양극표적을 향해서 가속된다. 이때 전자의 종속도는 전자가 얻은 운동에너지가 전기장에 의해서 전자에 한 일 eV와 같다고 놓음으로써 계산할 수 있다.
전자의 운동에너지는 충돌시 대부분 열로 전환되어지며 단지 1 % 미만의 에너지만이 X-선을 발생시키는데 이용된다. 양극의 역할을 하는 Target Material(표적)로는 보통 Cr,Fe, Co, Ni, Cu, Mo, W등이 사용된다. 표적에 도달한 고속의 전자는 원자핵의 coulomb장에 의해서 강하게 굴곡되어 저지당한다. 이 때 전자의 운동에너지 중 일부가 전자기파의형으로 방사하는데 이것이 X-선이다. 이 X-선은 보통 연속적인 파장을 가지고 있기 때문에 연속 X-선 혹은 제동 X-선(bremsstrahlung)이라 한다.
한편 운동에너지의 일부는 표적원자의 궤도전자를 쫓아내든지 아니면 높은 준위로 들뜨게 함으로써 에너지를 잃는다. 이때도 높은 궤도로부터 낮은 궤도로 전자가 떨어지면서 X-선이 방사되는데, 이 X-선은 궤도간의 에너지차에 의해 주어지는 특정한 파장을 가진다. 그러므로, 이 X-ray를 특성 X-선이라 부른다.
만일 하나의 전자가 coulomb력에 의해서 완전히 저지되어 그의 운동에너지 E가 하나의 x 광자로 변한다면 그 X-선은 최대의 에너지를 가질 것이다. 이것을 Duane-Hunt 법칙이라 한다. 보통 연속 X-선과 특성 X-선은 함께 나타난다.
1.2. X-선의 특성
1.2.1. 연속 X-선과 특성 X-선
X-선은 연속적인 스펙트럼을 가지고 있는 연속 X-선과, 일정한 특정 파장을 가지고 있는 특성 X-선으로 구분된다.
연속 X-선은 전자가 금속 타겟에 충돌하면서 생성된다. 전자가 금속 타겟의 핵에 접근할 때 쿨롱 힘에 의해 급격하게 방향이 변화하면서 X-선이 방출되는데, 이 때 방출되는 X-선의 에너지는 전자의 운동에너지 손실에 해당하므로 연속적인 스펙트럼을 가지게 된다. 즉, 전자가 타겟 금속의 원자핵과 상호 작용하면서 감속되어 잃어버린 운동에너지가 X-선의 형태로 방출되는 것이다. 연속 X-선은 가속전압에 따라 그 최대 에너지가 결정되며, 이를 Duane-Hunt 법칙이라고 한다.
반면 특성 X-선은 전자가 타겟 금속 원자의 내각 전자를 튕겨내어 빈자리가 생기면, 외각의 전자가 이 빈자리로 떨어져 들어가면서 방출되는 X-선이다. 이 때 방출되는 X-선의 에너지는 전자 궤도간의 에너지 차에 의해 결정되므로, 특정한 파장을 가지게 된다. 특성 X-선의 파장은 타겟 물질을 구성하는 원소에 따라 고유의 값을 갖게 되며, K, L, M 등의 계열로 분류된다. 같은 계열 내에서도 근접한 몇 개의 파장군으로 이루어져 있다.
따라서 연속 X-선과 특성 X-선은 발생 메커니즘과 스펙트럼 형태가 서로 다르다고 할 수 있다.
1.2.2. 특성 ...
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참고 자료
X-선 회절의 원리와 응용, 분석과학 = Analytical science & technology v.7 no.2 , 1994년, pp.1038 - 1067 안병량 (산업과학기술연구소 분석실)
XRD 분석법, 네이버 블로그 New journey, https://m.blog.naver.com/supernm2/70171243139,
한봉희 . 동명사 . x-선 회절기초 . 2002
이정용 . 재료결정학 . 원문각 . 1998
등등,,
