X-ray Diffraction (XRD)

소개

X-ray Diffraction (XRD)에 관한 내용입니다.

목차

1. X-선의 발견
2. X-선의 발생 및 성질
3. X-선 회절실험의 특징
4. X-선 회절계의 일반적인 구조
5. X-선 회절실험 준비요령 및 주의사항
6. X-선 회절 분석시 주사회전축에 따른 차이점
7. 참 고 문 헌

본문내용

1. X-선의 발견
X-선은 1985년 독일의 물리학자 Roentgen(뢴트겐)에 의해서 발견되었다. X-선의 본질은 빛(光)을 위시해서 라디오파, γ-ray등과 함께 파장이 각기 다른 전자기파에 속한다. X-선은 뢴트겐에 의해 발견된 후 물질의 내부를 밝히는데 있어 단순한 X-선의 투과력에 의한 10-1cm 정도의 해상력(resolution)에 국한하는 `Radiography` 뿐만 아니라 원자구조 수준의 Å(10-10m) 정도의 물질의 내부구조를 밝히는데 이용될 수 있다는 소위 "X-ray diffraction(XRD)" 현상이 확립된 것은 독일의 Laue에 의한 X-선 회절실험이 성공한 이후이며 이것은 또한 X-선의 파동성과 결정내의 원자의 규칙적인 배열을 동시에 입증한 계기가 되기도 하였다. 한편 Laue에 의한 X-선 회절실험결과를 같은 해 영국의 Bragg는 훌륭하게 이를 다시 다른 각도에서 해석하였고 Laue가 사용했던 수식보다 더욱 간단한 수식으로 회절에 필요한 조건을 Bragg`s Law( )로 나타내었으며 이 X-선 회절 현상을 이용하여 각종 물질의 결정구조를 밝히는 일에 성공하였다.

2. X-선의 발생 및 성질
X-선은 고속의 전자가 무거운 원소의 원자에 충돌할 때 발생한다. 가열된 음극 filament로부터 나온 열전자는 양극표적을 향해서 가속된다. 이때 전자의 종속도 는 전자가 얻은 운동에너지가 전기장에 의해서 전자에 한 일 eV와 같다고 놓음으로써 계산할 수 있다.
(1)
(2)
(e : 전하, m : 전자질량, v : 전자속도, V : 양극간 전압)
이 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 전자기파의 형으로 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.

참고자료

· ☞ X線回折 / 半島出版社 / B. D. Cullity 저
· ☞ X-선 회절분석 / 半島出版社 / 加藤誠軌 저
· ☞ X-선 과학과 응용 / 도서출판 아진 / 구양모, 신남수 공저
· ☞ 단결정 X-선 구조해석 지침서 / 대영사 / 이욱, 박기민 공역
· ☞ 실용X선 회절분석 / 피어슨 에듀케이션 코리아 / 이형직 역