Возможности применения рентгеноструктурного анализа для определения размеров структурных элементов в нанокристаллических материалах
Журнал: НБИ технологии @nbi-technologies
Рубрика: Нанотехнологии и наноматериалы
Статья в выпуске: 3 т.19, 2025 года.
Бесплатный доступ
Рентгеноструктурный анализ (РСА) представляет собой фундаментальный метод изучения атомной структуры материалов путем анализа дифракционных картин, возникающих при взаимодействии рентгеновских лучей с веществом. Эта методика позволяет получать информацию о внутренней организации материала, включая размеры и расположение атомов в кристаллической решетке. Одним из ключевых параметров, определяемых с помощью РСА, является период кристаллической решетки. Точность измерения этого параметра важна для понимания свойств материала, таких как образование твердых растворов, остаточные напряжения и коэффициенты термического расширения. В статье рассматриваются два основных подхода к определению периода решетки: метод разностей и метод наименьших квадратов. Последний предпочтителен, поскольку он лучше справляется с погрешностями измерений и обеспечивает более точные результаты. Кроме того, авторы приводят сравнение коэффициентов компактности для ОЦК и ГПУ решеток, демонстрируя преимущества ГПУ-структуры с точки зрения плотности упаковки атомов.
Короткий адрес: https://sciup.org/149151801
IDS: 149151801 | УДК: 539.26 | DOI: 10.15688/NBIT.jvolsu.2025.3.6
The possibilities of using X-ray diffraction analysis to determine the size of structural elements in nanocrystalline materials
X-ray diffraction analysis (XRD) is a fundamental method for studying the atomic structure of materials by analyzing diffraction patterns produced through the interaction of X-rays with matter. One of the key parameters determined via XRD is the crystal lattice parameter. Accurate measurement of this parameter is essential for understanding material properties such as solid solution formation, residual stresses, and thermal expansion coefficients. This article examines two primary approaches for lattice parameter determination: the difference method and the least squares method. The latter is preferred due to its superior handling of measurement errors and provision of more accurate results. Furthermore, the authors compare the packing coefficients for Body-Centered Cubic (BCC) and Hexagonal Close-Packed (HCP) lattices, demonstrating the advantages of the HCP structure in terms of atomic packing density. The study presents experimental results for a BCC niobium alloy and an HCP titanium alloy, along with theoretical data for HCP zinc oxide nanoparticles. The calculated packing coefficients were approximately 0.68 (68%) for the BCC lattice and 0.74 (74%) for the HCP lattice, confirming the higher atomic packing efficiency in the HCP structure. The conclusions recommend the use of the least squares method for reliable lattice parameter determination in nanocrystalline materials.
