A câmera Debye-Scherrer é um equipamento usado na difração de raios-X para determinar a estrutura cristalina dos materiais policristalinos (materiais compostos de muitos pequenos cristais orientados aleatoriamente). Ele depende da difração de raios-X pelos planos de treliça de cristal dentro da amostra. Aqui está como funciona:
1.
Fonte de raios-X: Um feixe de raio-X monocromático (que significa raios-X de um único comprimento de onda) é gerado e colimado (estreito em um feixe fino) usando fendas. Isso garante que um feixe bem definido atinja a amostra.
2.
amostra: Uma amostra em pó do material é montada no centro de uma câmera cilíndrica. O pó garante que um número estatisticamente significativo de cristalitos seja orientado em todas as direção possível em relação ao feixe de raios X incidente. Fundamentalmente, essa orientação aleatória é necessária para a técnica funcionar.
3.
difração: Quando o feixe de raios-X atinge a amostra, os raios X interagem com os planos de treliça de cristal de cristalitos individuais. De acordo com a lei de Bragg (nλ =2d sinθ), a interferência construtiva (e, portanto, um feixe difratado) ocorre apenas quando o ângulo de incidência (θ) satisfaz a equação, onde:
* n é um número inteiro (a ordem de difração)
* λ é o comprimento de onda dos raios X
* D é o espaçamento interplanar (distância entre planos de rede de cristal paralelo)
4.
cones de difração: Devido à orientação aleatória dos cristalitos, a difração ocorre não apenas em um único ângulo, mas ao longo dos cones. Para cada conjunto de planos de treliça com um espaçamento específico (d), é produzido um cone de raios X difratados. O ângulo semi-vertical do cone é 2θ.
5. Detecção de filme
: Uma faixa cilíndrica de filme fotográfica é colocada ao redor do interior da câmera, concêntrica com a amostra. Os raios X difratados cruzam o filme, criando uma série de arcos (ou anéis de despertador de Debye se a amostra for perfeitamente orientada aleatoriamente). A posição desses arcos no filme está diretamente relacionada ao ângulo 2θ.
6.
Análise de dados: Após o desenvolvimento do filme, as posições dos arcos de difração são medidas. Usando o raio da câmera (r) e as posições do arco (x), o ângulo de difração 2θ pode ser calculado usando a relação geométrica simples:2θ =x/r. Esse ângulo, juntamente com o comprimento de onda conhecido dos raios-X (λ), é usado com a lei de Bragg para calcular o espaçamento interplanar (d) para cada arco de difração. Esta informação é então usada para determinar a estrutura cristalina do material.
Em resumo, a câmera Debye-Scherrer usa a orientação aleatória dos cristalitos em uma amostra de pó e a geometria da difração para medir os espaçamentos interplanares, que são então usados para identificar a estrutura cristalina. Técnicas modernas geralmente usam detectores digitais em vez de filmes, fornecendo aquisição de dados mais rápida e precisa.
