Laboratoř rentgenové difraktometrie a spektrometrie

Popis měření XRD a XRF

• Rentgenová difrakční analýza při pokojové teplotě
• Rentgenová difrakční analýza při vysokých teplotách
• MikroXRD
• RFA analýza
• MikroRFA

Rentgenová difrakční analýza při pokojové teplotě

XRD prášková data byla naměřena při pokojové teplotě na θ-θ práškovém difraktometru Bruker AXS D8 v Bragg-Brentanově parafokusující geometrii s použitím vlnové délky CoK_α záření (λ = 1.7903 Å, U = 34 kV, I = 30 mA). Data byla neskenována pomocí ultrarychlého 1D detektoru LynxEye v úhlovém rozsahu 5-60° (2θ) s krokem měření 0.0196° (2θ) a časem čítaní 19.2 s krok^-1. Vyhodnocení dat bylo provedeno programem HighScore Plus 4.0.

XRD prášková data byla naměřena při pokojové teplotě na θ-θ práškovém difraktometru X'Pert PRO v Bragg-Brentanově parafokusující geometrii s použitím vlnové délky CoK_α záření (λ = 1.7903 Å, U = 35 kV, I = 40 mA). Data byla neskenována pomocí ultrarychlého 1D detektoru X'Celerator v úhlovém rozsahu 5-60° (2θ) s krokem měření 0.017° (2θ) a časem čítaní 20.32 s krok^-1. Vyhodnocení dat bylo provedeno programem HighScore Plus 4.0.

XRD prášková data byla naměřena při pokojové teplotě na θ-θ práškovém difraktometru X'Pert³ Powder v Bragg-Brentanově parafokusující geometrii s použitím vlnové délky CuK_α záření (λ = 1.5418 Å, U = 40 kV, I = 30 mA). Data byla neskenována pomocí ultrarychlého 1D detector PIXCEL v úhlovém rozsahu 5-60° (2θ) s krokem měření 0.013° (2θ) a časem čítaní 56.86 s krok^-1. Vyhodnocení dat bylo provedeno programem HighScore Plus 4.0.

Rentgenová difrakční analýza při vysokých teplotách

Měření rtg práškových dat v závislosti na teplotě bylo provedeno na práškovém difraktometru Bruker AXS D8 v Bragg-Brentanově parafokusující geometrii s použitím vlnové délky CuK_α záření (λ = 1.5418 Å, U = 34 kV, I = 30 mA). Vzorek byl umístěn na vyhřívací element z Pt/Rh do MRI vysokoteplotní komory. Konstantní velikost ozářené plochy (20mm) byla zajišťována pomocí automatických variabilních clon. Data byla neskenována pomocí ultrarychlého detektoru LynxEye v úhlovém rozsahu 3-38° (2θ) s krokem měření 0.0196° (2θ) a časem čítaní 58.6 s krok^-1. Ohřívání a chlazení bylo řízeno Eurothermem 2404. Vzorek byl ohříván a chlazen rychlostí 10 °C/min.

MikroXRD – mikrodifrakční systém D8 Discover s 2D Vantech detektorem

Mikro-vzorek byl umístěn na XYZ nástavec, který umožňuje programovatelně řídit translace podél směrů X, Y a Z v rozsahu 0-25mm. Měřené místo lze přesně zaměřit pomocí laser-video mikroskopu s přesností cca 50 mikrometrů.

XRD data byla naměřena kolimátorem o průměru 0.1mm z mikrospotu při pokojové teplotě na D8 Discover mikrodifrakčním systému v paralelní geometrii s použitím vlnové délky CoK_α záření (λ = 1.7903 Å, U = 35 kV, I = 40 mA). Dva Debye-Scherrer framy byly naměřeny v θ-θ geometrii pro 2θ = 26° a 56° s 2D detektorem VÅNTEC-500 a měřícím časem 30min na frame. Debye-Scherrer framy byly převedeny do standardního 1D práškového difraktogramu pokrývajícího úhlový rozsah 18-76° (2θ) s krokem 0.01° (2θ) programem Bruker EVA 4.0.

RFA analýza

Sekvenční vlnově-disperzní rentgenový spektrometer ARL 9400 XP byl použit na provedení rentgenové fluorescenční analýzy (RFA). Je vybaven rentgenovou lampou s Rh anodou typu 4GN s koncovým Be okénkem tlouštky 50 μm. Všechny intensity spektrálních čar prvků byly měřeny ve vakuu programem WinXRF. Kombinace nastavení generatoru-kolimátoru-krystalů-detektorů byly optimalizovány pro 82 měřených prvků s časem 6 s na prvek. Získané intensity byly zpracovány programem Uniquant 4 bez nutnosti měřit standardy. Analyzované práškové vzorky byly vylisovány do tablet o tlouštce 5 mm a pruměru 40 mm bez použití pojiva (nebo s použitím Dentakrylu jako pojiva, jestliže B-F jsou důležité) a s nebo bez krycí polypropylenové folie (PP) tlouštky 4 μm. Čas měření jednoho vzorku byl přibližně 15 min.

Sekvenční vlnově-disperzní rentgenový spektrometer Axios byl použit na provedení rentgenové fluorescenční analýzy (RFA). Je vybaven rentgenovou lampou s Rh anodou typu 4GN s koncovým Be okénkem tlouštky 75 μm. Všechny intensity spektrálních čar prvků byly měřeny ve vakuu programem SuperQ 5.0. Kombinace nastavení generatoru-kolimátoru-krystalů-detektorů byly optimalizovány pro měření 11 scanů pro 83 měřených prvků, pro většinu prvků je k dispozici více než jedna rtg linie. Získané intensity byly zpracovány programem Omnian bez nutnosti měřit standardy. Analyzované práškové vzorky byly vylisovány do tablet o tlouštce 5 mm a pruměru 40 mm bez použití pojiva (nebo s použitím Dentakrylu jako pojiva jestliže B-F jsou důležité) a s nebo bez krycí polypropylenové folie (PP) tlouštky 4 μm. Čas měření jednoho vzorku byl přibližně 20 min. Axios může byýt použit na měření MALYCH vzorků majících alespoň jeden rozměr 6mm.

MikroRFA analýza – bodová analýza a mapování prvkového složení povrchu

Sekvenční vlnově-disperzní rentgenový spektrometer PERFORM‘X použit na provedení standartní rentgenové fluorescenční analýzy (RFA-jako u ARL 9400 XP) a navíc je schopen provádět bodovou analýzu a mapování prvkového složení z bodu velikosti 1.5mm. Je vybaven rentgenovou lampou s Rh anodou typu 4GN s koncovým Be okénkem tlouštky 50 μm. Všechny intensity spektrálních čar prvků byly měřeny ve vakuu programem Oxsas. Kombinace nastavení generatoru-kolimátoru-krystalů-detektorů byly optimalizovány pro 82 měřených prvků s časem 6 s na prvek. Získané intensity byly zpracovány programem integrovaný Uniquant 5 bez nutnosti měřit standardy. Analyzované práškové vzorky byly vylisovány do tablet o tlouštce 5 mm a pruměru 40 mm bez použití pojiva (nebo s použitím Dentakrylu jako pojiva, jestliže B-F jsou důležité) a s nebo bez krycí polypropylenové folie (PP) tlouštky 4 μm. Čas měření jednoho vzorku byl přibližně 15 min.

Bodovou analýzu lze provést z bodu velikosti 1.5mm vybraného pomocí instalované kamery. Čas měření lze upravit podle požadovaných detekčních limitů a měřeného počtu prvků, 60 min/vzorek pro případ stanovení prvků v rozsahu Na-U pro koncentrace nad 0.05%.

Mapování umožňuje kompletní vizualizaci nehomogenních povrchů, charakterizaci prvkových nečistot a inkluzí.

Příprava vzorku pro XRF – metoda LOI

Metoda ztráty žíháním (LOI-loss on ignition) byla použita pro přesné stanovení neměřitelného podílu ve vzorku (prvky C,H,N,O). Cca 1g vzorku bylo naváženo, vyžíháno při vhodné teplotě (teplota závisí na chemické povaze vzorku (prvky C,H,N,O) – pro vysušení vzorku cca 100°C, pro spálení organiky cca 200°C, pro odstranění CO₂ z uhličitanů cca 800°C) po dobu cca 10min a následně opět zváženo. Zjištěný váhový rozdíl (LOI) je použit jako známá konstanta do programu Uniquant. Vhodnou teplotu a dobu žíhání lze zjistit pomocí TGA či DTA.