掠入射 X 射线衍射 (GIXRD)

优化来自表面和薄膜的 XRD 信号

什么是 GIXRD 分析?

在掠入射 X 射线衍射 (GIXRD) 中,X 射线光路以极低的入射角(通常小于一度)定向投射到样品上,这会导致 X 射线仅与材料表面最顶层几纳米深度的部分发生相互作用。这会产生对表面区域的晶体结构高度敏感的衍射谱图。 

在传统的 X 射线衍射 (XRD) 中,X 射线以大范围角度投射在样品上,可获得样品几微米深度区域的衍射谱图。但是在 GIXRD 中,入射光路被固定在一个较低的角度,该角度经过优化,可达到特定的细微渗入深度,从而对所测量的材料容量实施控制。  这种方法的设计目的在于避免收到表面或薄膜下层的信号。 

为了实现 GIXRD 测量,并获得最佳数据,我们采用了专门的入射光路和衍射光路光学器件。

如何衡量?

在 GIXRD 测量中,X 射线光路以极低的入射角(通常小于一度)定向投射到样品上。对样品在 X 射线光路中的位置进行校准,以适应样品的大小和需要测试的深度范围。在整个测量过程中,入射光路都固定在调整后的入射角度。 

使用适当的衍射光路光学器件和最合适的检测器收集衍射谱图,并使用 Highscore 等软件进行分析,以确定表面层的晶体结构或物相组成。通过在各种入射光路角度收集数据,研究人员可以获得有关表面层的物相、厚度、密度和晶体取向的信息。 

掠入射 X 射线衍射的应用

GIXRD 与其他粉末衍射*方法相互补充,主要用于所有类型的多晶材料的物相鉴定和定量分析。它还可以支持薄膜和表面的残余应力测量。

GIXRD 方法适用于需要重点研究表面层的任何多晶体材料。当基片散射掩盖或主导较弱的薄层散射时,使用该方法分析薄膜样品也可达到理想效果。

(*“粉末衍射”这个术语用来描述一钟 XRD 测量方法,适用于以粉末或固体形式存在的多晶材料。) 

如何分析 GIXRD 数据

Highscore 是一款非常强大的工具,用于分析 GIXRD 数据,可以帮助研究人员快速准确地识别物相并量化多相组成。该软件还可用于薄膜厚度测定、多层模拟和晶粒尺寸测量。

对于残余应力分析,软件包 Stress Plus 可提供薄膜应力分析。

GIXRD 的优点

非破坏性

GIXRD 的最大优势之一在于它是一种无损技术,可以在不改变或损坏样品的情况下研究样品。对于涂层来说,这一点特别重要,因为必须保持薄膜的完整性。 

表面敏感 

GIXRD 是从多晶薄膜或表面层最大限度获取信号的最佳方法,否则这些信号容易被底层基片主导。它能提供更清晰的衍射谱图,更易于分析。 

定量

GIXRD 是一种定量技术,可以对多相多晶材料中的物相组成进行无需校准的测量。

我们的仪器和软件

Malvern Panalytical 是一家卓越制造商,专门提供面向材料科学和研究领域的各种分析仪器,包括 AerisEmpyrean 和 XRD 的 X'Pert3 MRD 系统。这些解决方案专为实现 GIXRD 测量而设计,使用 Stress Plus 和 Highscore 软件进行分析,提供了许多面向多晶薄膜的先进功能与特性。

您是否考虑过将 Aeris XRD 用于 GIXRD 测量?

Aeris compact XRD 是一款高性能 X 射线衍射仪,适用于利用 GIXRD 技术研究薄膜和表面晶体结构性质。它具有一系列先进功能,包括高分辨率探测器、电动样品台和多种测量模式,为用户提供最大限度的灵活性和精确性。

我们的 Highscore 软件是一款功能强大的数据分析工具,旨在与 Aeris Research Edition 密切配合使用,为 GIXRD 测量和分析提供全面的解决方案。它包括一系列先进的数据处理和可视化工具,以及用于识别晶体结构和执行定量分析的强大算法。

Aeris 和 Highscore 软件共同提供了一个强大且多功能的解决方案,可与传统 XRD 一起进行 GIXRD 测量和分析,让研究人员能够以出色的高精度和准确度研究各种材料的晶体结构。无论是研究薄膜、表面还是块状材料,这些工具已成为任何材料科学实验室必不可少的重要部分。

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