无损检测技术--X射线衍射-反射和透射

X射线衍射（XRD）中的反射模式（Reflection Geometry）和透射模式（Transmission Geometry）是两种常见的实验配置，适用于不同样品特性和分析需求。以下是它们的核心区别和应用场景：

1. 反射模式（θ-θ或Bragg-Brentano几何）

• 原理：
  X射线以浅入射角（通常≤5°）照射样品表面，探测器在反射角方向接收衍射信号。满足布拉格条件（nλ = 2d sinθ）时产生衍射峰。

• 特点：

• 表面敏感：穿透深度仅几微米至几十微米（取决于入射角），适合分析薄膜、涂层或表面结构。

• 样品要求：需平整、致密的固体（块体、薄膜或粉末压片）。

• 避免吸收：高角度衍射时，X射线路径主要在样品表层，减少体相吸收效应。

• 应用：

• 薄膜厚度、晶体结构、残余应力分析。

• 工业材料（如半导体、金属镀层）的质量控制。

2. 透射模式（Debye-Scherrer几何）

• 原理：
  X射线穿透整个样品，探测器在样品另一侧接收衍射信号。常用于粉末或薄片样品。

• 特点：

• 体相信息：信号来自样品整体，适合分析均匀材料或纳米颗粒。

• 样品要求：需薄且低吸收（如粉末样品、高分子薄膜或溶液中的纳米颗粒）。

• 吸收校正：需考虑样品厚度和吸收系数，可能需数学校正（如洛伦兹极化因子）。

• 应用：

• 纳米材料、多孔材料、生物大分子的结构分析。

• 同步辐射或高能X射线下的原位实验（如高温、高压条件）。

关键对比

选择依据

• 反射模式：当需要表面/界面信息，或样品较厚/高吸收时（如金属、陶瓷）。

• 透射模式：当样品透明或需整体结构信息时（如聚合物、生物样品）。

特殊技术（如掠入射XRD, GIXRD）结合了反射的浅角入射，可进一步优化表面灵敏度。实际选择需综合考虑光源能量、样品性质及科学问题。