DIFERENÇAS DO RAIO X

UNIVERSIDADE DA INTEGRAÇÃO INTERNACIONAL DA LUSOFONIA AFRO-BRASILEIRA

ENGENHARIA DE ENERGIAS

ALAN ROBSON DA SILVA

CIÊNCIA DOS MATERIAIS

DIFRAÇÃO DE RAIO X

Acarape

25 de Outubro de 2013

ALAN ROBSON DA SILVA

CIÊNCIA DOS MATERIAIS – RELATÓRIO 01

DIFRAÇÃO DE RAIO X

Acarape

25 de Outubro de 2013

Sumário

Introdução 03

Princípio de funcionamento de um Difratometro de Raio X 04

Objetivos 06

Questionário 07

Conclusão 09

Referência Bibliográfica 10

Introdução

Muito dos materiais que estão presentes em nosso dia a dia, podem ser classificados como metal, madeira, vidro, plásticos, matérias úmidos, sólidos, ásperos, etc. Entretendo, a ciência dos matérias analisa criteriosamente alguns matérias em particular, identificando varias das suas particularidades que possuem, e segundo essa área da Engenharia, o matérias podem ser classificados como metais, polímeros e cerâmicos.

Dependendo da sua utilidade em uma determinada área especifica, é necessária selecionar o material com as características mais adequadas para tal finalidade. Toda e qualquer característica de um material, esta intimamente ligada a sua estrutura cristalina.

Dentre os materiais estudados pela Ciência dos Materiais, estão os sólidos que apresentam uma estrutura atômica organizada, ou seja, um arranjo ordenado de átomos no espaço. A esse tipo de arranjo, dá-se o nome de Estrutura Cristalina dos átomos, o que significa que o material é um cristal (apresenta estrutura atômica organizada). Entretanto, existem os materiais cujas estruturas se apresentam desorganizadas no espaço, que são conhecidas como matérias amorfos.

Dentre as estruturas cristalinas mais conhecidas mais conhecidas e estudadas, estão a estrutura Cúbica de faces Centradas (CFC), a estrutura Cúbica de Corpo Centrado (CCC) e a Hexagonal Compacta.

O termo estrutura cristalina envolve o arranjo dos átomos, enquanto que o termo microestrutura engloba desde os constituintes estruturais tais como composição presente, fases, quantidades, inclusões até contornos de grãos, trincas, vazios, etc. Uma das técnicas de análise estrutural e microestrutural mais empregada para identificar os diferentes materiais é a difração de raios – X.

Um cristal pode ser definido como um arranjo ordenado e periódico de átomos formando um sólido ou parte dele como um grão.

A técnica de análise estrutural e microestrutural por raios-X se baseiam na presença de uma rede cristalina ou na periodicidade do arranjo atômico.

Os raios – X são radiações eletromagnéticas que corresponde a uma faixa do espectro que vai desde 10nm a 0,1nm (ou 1,0 a 100Å). Acima dessa faixa temos os Raios Gama, cujos comprimentos de onda são menores que 0,1nm.

Os raios x ao colidirem com um determinado material tem a capacidade de se espalhar elasticamente, sem que haja perda de energia pelos elétrons de um átomo. No instante da colisçao com o elétrons do material, o fóton do raio X altera a sua trajetória, entretanto mantem a mesma fase e energia do fóton incidente. Com isso, pode-se concluir que a onda eletromagnética é absorvida de forma instantânea pelos elétrons e reenviada.

os elétrons incidentes possuem energia cinética suficientes para, ao colidir com elétrons das camadas mais internas do elemento do alvo, expelirem estes elétrons deixando suas posições vacantes. Elétrons das camadas mais externas do elemento podem preencher estas posições vacantes liberando raios-X.

No instante em que um feixe de raios-x monocromático (ondas eletromagnéticas cujos comprimentos são pré-definidos) incide sobre um determino material cuja estrutura atômica é regular e uniforma(cristal), ocorre um fenômeno conhecido como difração. No momento e, que os o feixe de raio-x se choca com os átomos de um determinado elemento, Os elétrons deste átomo ficarão excitados e vibrarão com a mesma freqüência do feixe incidente. Estes elétrons vibrando emitirão raios-X em todas as direções com a mesma freqüência do feixe incidente.

O átomo pode ser visto como uma fonte de emissão esférica de radiação (princípio de Huyghens). Segundo Huyghens, cada ponto na diante de uma onda se comporta como uma fonte, produzindo ondas secundárias que se espalham em várias direções.

Ao se incidir um feixe de raios-X sobre um cristal, onde os átomos estão regularmente espaçados, cada átomo será uma fonte de emissão esférica de radiação. Netas condições poderá haver interferências construtivas ou destrutivas entre as ondas eletromagnéticas se estiverem em fase entre si ou defasadas, respectivamente.

Princípio de funcionamento de um Difratometro de Raio X

Lei de Bragg

Difração de raios X por planos de átomos

A lei de Bragg estabelece as condições necessárias para que as interferências construtivas aconteçam dado por:

n = dhklSenθ + dhklSenθ

n = 2dhklSenθ,

onde é comprimento de onda do raios-X em Angstrom (Å), d é distância interplanar, é o ângulo de incidência ou reflexão do feixe incidente.

De acordo com o esquema, que representa a incidência das ondas eletromagnéticas nos planos atômicos, os quais contem os índices de Miller h, k, e l, que apresentam uma distancia interplanar dhkl.

“Lei de Bragg – relação entre o comprimento de onda dos raios X, o espaçamento