Diffrazione dei raggi X

Diffrazione dei raggi X: spiegazione e definizione del fenomeno

Vuoi sapere che cos'è la diffrazione dei raggi X?

Vuoi conoscere perché avviene il fenomeno della diffrazione dei raggi X?

Se si continua con la lettura dell'articolo. In questa pagina del sito vedremo infatti che cos'è la diffrazione dei raggi X e come avviene.

Iniziamo col ricordare che la diffrazione è quel fenomeno per cui una onda elettromagnetica devia quando incontra una fenditura (o una apertura) avente dimensioni paragonabili o minori rispetto alla lunghezza d'onda.

Supponiamo di illuminare con una luce monocromatica uno schermo opaco con una fenditura di larghezza regolabile.

Se la fenditura è sufficientemente larga, su uno schermo posto oltre la fenditura si osserva una striscia luminosa dai contorni ben definiti (figura seguente, in alto).

Se si restringe la fenditura, però, la striscia luminosa invece di assottigliarsi si allarga e inoltre se ne vengono a formare delle altre ai suoi lati (figura seguente, al centro).

Quando la larghezza della fenditura diventa paragonabile alla lunghezza d'onda della radiazione che la attraversa, sullo schermo si raccolgono delle frange luminose, via via più tenui a partire dal centro (figura seguente, in basso).

diffrazione della luce

Diffrazione dei raggi X

La diffrazione dei raggi X è un fenomeno che consiste nella diffusione dei raggi X causata dalla materia accompagnata da variazioni di intensità nelle diverse direzioni dovute a effetti di interferenza.

La diffrazione dei raggi X è uno dei più importanti strumenti di ricerca della fisica dello stato solido, poiché costituisce un metodo efficacissimo per la determinazione della struttura atomica della materia.

I metodi di indagine basati sulla diffrazione di raggi X si fondano sul fatto che la loro lunghezza d'onda è dell'ordine di 0,1 nm, che è anche l'ordine di grandezza delle dimensioni atomiche.

Quando un fascio di raggi X colpisce la materia, tutti gli atomi del campione diffondono le radiazioni X che si propagano in tutte le direzioni e gli effetti di interferenza fra le radiazioni provenienti da atomi diversi fanno si che le radiazioni diffuse abbiano intensità massima o minima a seconda delle varie direzioni.

Impieghi della diffrazione dei raggi X

Alcuni usi della diffrazione dei raggi X sono i seguenti:

differenziazione dei corpi a struttura cristallina da quelli amorfi;
determinazione della struttura dei cristalli (assi cristallografici; grandezza e forma della cella unitaria; posizione degli atomi nella cella unitaria);
determinazione della distribuzione degli elettroni all'interno dell'atomo e nella cella unitaria;
determinazione dell'orientazione dei monocristalli;
determinazione della trama di materiali granulari;
identificazione delle fasi cristalline e misura dei relativi rapporti;
misura dei limiti della solubilità dei solidi e determinazione dei diagrammi di fase;
misura delle dimensioni di piccoli grani;
misura dei vari tipi di disordine e di imperfezioni nei cristalli;
determinazione delle funzioni di distribuzione radiale per i corpi amorfi solidi e liquidi.