Calibratges instrumentals de difractòmetres de raigs X de pols

Abstract

[spa] El trabajo es sobre la calibración instrumental de los difractómetros de rayos X de polvo disponibles en la Unidad de Difracción de Rayos X de los Servicios Científico-Técnicos de la Universidad de Barcelona. La calibración instrumental permite un mejor conocimiento de los difractómetros, de sus posibilidades analíticas y de su resolución. Por otro lado la calibración es necesaria para poder abordar determinados estudios de difracción, sobre todos los relacionados con las propiedades microestructurales de los materiales sólidos a caracterizar. En el trabajo presentado la calibración se ha efectuado en base a datos obtenidos de medidas precisas con muestras de diversos patrones, la mayoría patrones NIST, en las distintas configuraciones y disposiciones experimentales de los difractómetros.

La memoria está dividida en 6 capítulos. El primero es de introducción donde se presenta el trabajo, las motivaciones y los objetivos. El segundo y el tercero son descriptivos de los dispositivos experimentales (difractómetros) y de los materiales (patrones), respectivamente. El cuarto capítulo es de metodología en el que se presentan las distintas medidas realizadas y los procesos de ajuste de perfil. Los resultados se presentan detalladamente en el quinto capítulo, y el sexto es sobre la discusión general del trabajo presentándose las conclusiones fundamentales y las secundarias. Adicionalmente la memoria incluye cinco apéndices. El primero descriptivo del papel de la difracción de rayos X en las publicaciones del autor, los dos siguientes con resultados de análisis isotrópicos de microestructura, el cuarto relativo a cuestiones relacionadas con la dispersión de longitudes de onda, y el último relaciona el contenido de un CD-ROM adjunto a la memoria que incluye ficheros de datos, de parámetros para el ajuste de perfil, de resultados y los de los parámetros de las funciones de resolución instrumental.

Los resultados los constituyen fundamentalmente las funciones de anchura (WF) para las distintas configuraciones y disposiciones experimentales. Las WF que se pueden considerar funciones de resolución instrumental (IRF) son las obtenidas con el LaB6 SRM-660a en el caso de las configuraciones de geometría Bragg-Brentano y reflexión, y las obtenidas con el NAC en el caso de las configuraciones de óptica paralela y transmisión. Alternativamente el NAC es válido para el caso de geometrías de Bragg-Brentano y reflexión si se quieren caracterizar materiales de bajo coeficiente de absorción. Además el patrón orgánico utilizado, la Amoxicilina Trihidrato, es probablemente un patrón válido para la calibración instrumental en el caso de las geometrías de transmisión.

La mejor resolución de entre las de las configuraciones de geometría Bragg-Brentano y reflexión es la de los equipos PANanalytical X-Pert PRO MPD, independientemente de que se trabaje con radiación de Cu K¿o K¿1+2. En configuración Bragg-Brentano la mejor resolución obtenida en los equipos Siemens D-500 muestra solo ligera peor resolución que la mejor de los equipos PANanlytical. En el caso de los equipos PANanalytical en configuración Bragg-Brentano la resolución es prácticamente independiente de las disposiciones experimentales siendo solamente ligeramente peor en el caso de utilizar ventanas Soller de apertura angular relativamente grande. En el caso de los difractómetros Siemens en geometría Bragg-Brentano, se ha podido comprobar que la ventana de recepción determina la resolución.

En las configuraciones de óptica paralela y transmisión la resolución viene determinada fundamentalmente por el diámetro del capilar. La altura del haz sobre la muestra no influye de forma importante en la resolución. El LaB6, a pesar de ser el material que presenta menores anchuras a meda altura también en configuraciones de transmisión, no es considerado un patrón de calibración instrumental adecuado para estas configuraciones pues sus picos de difracción son demasiado estrechos debido a efectos de absorción.

La llamada asimetría inversa observada a ángulos de difracción elevados, relacionada con el carácter múltiple de las transiciones asociadas a la emisión de líneas características, demuestra que se requiere la consideración de hasta cinco picos pseudo-Voigt por reflexión en el caso de medidas para radiación de Cu K¿1+2 y de dos picos por reflexión en el caso de radiación de CuK¿1 para describir con alta precisión el perfil de los picos de difracción. Esta elevada precisión es seguramente necesaria en el caso de querer efectuar estudios detallados de caracterizaciones microestructurales, sobre todo en el caso de trabajar con radiación K¿1, pues la consideración de dos (en el caso de K¿1) por reflexión sobreestima las FWHM de las IRF.