Koherent (uyumlu
veya tutarlı) saçılma bölgesi ortalama boyutunun difraksiyonla tayini, küçük partiküllerin
ortalama boyutunu belirlemek için kullanılan dolaylı bir metottur; kompakt veya
toz nanoyapılı substanslar ve malzemelerde, partikül (grainler) boyutunun
küçülmesiyle, X-ışını difraksiyon refleksiyonun (kırınım yansıması)
genişlemesine dayanır.
Difraksiyon metodu, incelenen substansın hacmi boyunca
partiküllerin (grainler) ortalama boyutunun tahmin edilmesini sağlar; elde
edilen değerler, elektron mikroskobu sonuçlarına kıyasla biraz düşüktür.
Difraksiyon yansıma genişlemesinin nedeni sadece küçük
partikül boyutu değildir. Yansımanın genişlemesine mikro gevşemeler
(mikrostrain) ve kimyasal homojensizlikler (heterojen numuneler) de
yolaçabilir. Küçük grain boyutu, strain ve heterojenlikten kaynaklanan
genişlemenin değerleri, sırasıyla, sec(q) (veya 1/cos.q), tg(q) ve sin2(q)/cos(q)
ile orantılıdır; q, difraksiyon açısıdır. Farklı açısal bağımlılık nedeniyle,
üç genişleme türü birbirinden ayırdedilebilir.
Kırınım yansıması profili, ‘yarı maksimumda tam genişlik,
FWHM’ ile karakterize edilir. Yansıma profinin en iyi açıklaması, Lorentz ve
Gauss fonksiyonlarının bir süperpozisyonu olan pseudo-Voigt fonksiyonu ile
tanımlanır. Gerçek bir deneyde, difraktometenin sınırlı rezolusyonu nedeniyle,
yansıma genişliği enstrüman genişliğinden daha küçük olamaz. Bu, yansıma
genişlemesi b'nin enstrüman genişliğine, yani difraktometre rezolusyon
fonksiyonu FWHMR'ye göre, aşağıdaki gibi belirlenmesi gerektiği
anlamına gelir:
b = [(FWHMeksp)2
- (FWHMR)2]1/2
Yansıma genişleme değerlerinden tutarlı saçılma bölgeleri (partikül
boyutu) ortalama boyutu, mikrostrain ve homojensizliği tayinde, genellikle
aşağıda yol izlenir:
1. Referans maddenin X-ışını difraksiyon paterni ölçülür ve
difraktometrenin rezolusyon fonksiyonunu tayin edilir.
2. Substansın X-ışını difraksiyon paterni ölçülür ve yansıma
genişliği tayin edilir.
3. Difraksiyon açısının fonksiyonu olarak substansın yansıma
genişlemesi tayin edilir.
4. Substansın partikül boyutu, mikrostrain ve
homojensizliğinin genişlemeye olan etkisi belirlenir.
5. Uyumlu saçılma bölgelerinin (partiküller, grainler) ortalama
boyutu, mikrostrain ve homojensizlik değerleri tahmin edilir.
