Estructura de los materiales

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Fundamentos de Ciencia de Materiales I

Difracción de Rayos-X

Ing. Norberto D. Ñique G.

¿Qué son los rayos-X?
Los rayos X son una forma de radiación electromagnética de elevada energía y rayos-X pequeña longitud de onda; del orden de los espacios interatómicos de los sólidos.

Cuando un haz de rayos-X incide en un material sólido, parte de este haz se dispersa en todas direcciones acausa de los electrones asociados a los átomos o iones que encuentra en el trayecto pero el resto del haz puede dar lugar al trayecto, fenómeno de difracción de rayos-X, que tiene lugar si existe una disposición ordenada de átomos y si se cumplen las condiciones que vienen dadas por la Ley de Bragg que relaciona la longitud de onda de los rayos-X y la distancia rayos X interatómica con el ángulode incidencia del haz difractado. Si no se cumple la ley de Bragg, la interferencia es de naturaleza no constructiva y el campo del haz difractado es de muy baja intensidad (no difracta). y j ( )

La cristalografía de rayos X es una técnica consistente en hacer pasar un haz de rayos X a través de un cristal. El haz se escinde en varias direcciones debido a la simetría de la agrupación deátomos y, por difracción, da lugar a un patrón de intensidades que puede interpretarse según la ubicación de los átomos en el cristal, aplicando la ley de Bragg.

Difracción (de los rayos X) es el fenómeno físico a través del cual se manifiesta la interacción fundamental de los rayos X con los cristales (materia ordenada). Sin embargo, embargo para poder describir el fenómeno es recomendableintroducir fenómeno, previamente algunos modelos físicos que, como todos los modelos, no explican totalmente la realidad, pues suponen una idealización de la misma, pero que si nos sirven para comprender el fenómeno. p p Onda: Onda: Es un fenómeno ondulatorio, corresponde a la propagación en el espacio y en el tiempo de una perturbación oscilatoria, es decir, un fenómeno regularmente repetido.Perturbación ondulatoria de la combinación de dos ondas elementales (azul y verde) de longitudes de onda próximas (, ), con la misma amplitud (A, A) y con desfase respectivo . La perturbación avanza de izquierda a derecha con velocidad v.

Esta perturbación se propaga a una cierta velocidad (v). (v). La amplitud (A), que mide el valor extremo (máximo o mínimo) respecto de (A) una situación deequilibrio de la perturbación perturbación. La intensidad de la perturbación que es una medida del flujo de energía por unidad de tiempo y por unidad de área del frente de onda: plano o esférico, onda dependiendo del tipo de onda. La perturbación es periódica, es decir, se repite exactamente en el tiempo (con periodo T) y en el espacio (con periodo , la longitud de onda). onda) La frecuencia (),inversa del periodo T, es el número de repeticiones, o ciclos de repetición de una situación por unidad de tiempo situación, tiempo.

Descubiertos en 1895 por Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923), físico alemán y Premio Nobel de Física 1901, mientras estudiaba los rayos catódicos en un tubo de descarga gaseosa de alto voltaje voltaje. En 1912, se le reconoció su naturaleza ondulatoria. Por loque se le reconoce como radiaciones electromagnéticas, de la misma naturaleza de la luz visible , 600 nm (6000 Å). Longitudes de onda de RX:  ≈ 0.001 - 10 nm En difracción se usa :  ≈ 0.05 - 0.25 nm (0.5-0.25 Å) En la determinación estructural se utilizan RX de la misma longitud de onda que la distancia interplanar de la red cristalina analizada analizada.

10-5 mm Hg

Mo y W

Cu, Co, Fe,Cr

1 KeV - 1 MeV

4 - 60 KeV (Difracción en cristales)

• Fuente de electrones (catodo) • Blanco o anticatodo • Ventana de Berilio

Como toda radiación electromagnética los Rayos X tienen una naturaleza electromagnética, Rayos-X dual, pueden ser interpretados como ondas o fotones. En la difracción se manifiesta su naturaleza ondulatoria, mientras que en la producción de espectro...
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