입계각 입사 X선 회절(GIXRD)

GIXRD 분석이란 무엇입니까?

입계각 입사 X선 회절(GIXRD)에서 X선 빔은 일반적으로 1도 미만인 매우 낮은 입사각으로 샘플에 쏘아지며, 그 결과 X선이 물질 최상단의 몇 나노미터에서만 상호작용하게 됩니다. 따라서 표면 영역의 결정학적 특성에 매우 민감한 회절 패턴이 생성됩니다. 

기존 X선 회절(XRD)의 경우, X선은 다양한 각도로 샘플에 입사되어 샘플의 수 미크론의 깊이에서 회절 패턴을 생성합니다. 그에 비해 GIXRD에서는 측정 대상 물질의 부피를 제어할 수 있도록 특정한 얕은 침투 깊이에 최적화된 낮은 각도로 입사빔 각도가 고정됩니다.  이는 표면 또는 박막 아래에서 발생하는 신호를 피하도록 특별히 설계되었습니다. 

GIXRD 측정을 활성화하고 최고 품질의 데이터를 얻기 위해 특수 입사빔과 회절 빔 광학 장치가 사용됩니다.

어떻게 측정됩니까?

GIXRD 측정에서 X선 빔은 일반적으로 1도 미만의 매우 낮은 입사각으로 샘플에 쏘아집니다. 빔에서 샘플의 정렬은 샘플 크기와 필요한 침투 깊이에 맞게 최적화됩니다. 입사빔은 측정 전반에 걸쳐 최적화된 입사빔 각도로 고정됩니다. 

회절 패턴은 적절한 회절 빔 광학 장치와 가장 적합한 검출기를 사용하여 수집되며 Highscore와 같은 소프트웨어를 사용해서 분석하여 표면층의 결정 구조나 표면층의 상 조성을 파악합니다. 다양한 입사빔 각도에서 데이터를 수집함으로써 연구자들은 표면층의 상, 두께, 밀도 및 결정학적 방향에 대한 정보를 얻을 수 있습니다. 

입계각 입사 X선 회절의 적용

GIXRD는 다른 분말 회절* 방법과 함께 사용되며 모든 유형의 다결정 물질의 상 식별 및 정량화에 주로 사용됩니다. 박막 및 표면의 잔류 응력 측정도 지원할 수 있습니다.

GIXRD는 표면층에 중점을 두는 모든 다결정 물질에 적합합니다. 또한 표면 밑에서의 산란이 얇은 층에서 발생하는 상대적으로 약한 산란을 가리거나 압도할 가능성이 있을 때의 박막에 유용합니다.

(* '분말 회절'이란 분말 또는 고체 형태로 존재할 수 있는 다결정 물질에 사용되는 XRD 측정의 종류를 설명할 때 사용하는 용어입니다.) 

GIXRD 데이터의 분석 방법

Highscore 는 GIXRD 데이터 분석을 위한 강력한 도구로, 연구자들은 이를 이용해 빠르고 정확하게 상을 식별하고 다상 구성을 정량화할 수 있습니다. 이 소프트웨어는 또한 필름 두께 확인, 다층 시뮬레이션 및 결정체 크기 측정에 사용될 수 있습니다.

잔류 응력 분석의 경우, 소프트웨어 패키지 Stress Plus가 박막 응력 분석을 제공합니다.

GIXRD의 장점

비파괴 검사

GIXRD의 주요 장점 중 하나는 비파괴 기법이라서 샘플을 변경하거나 손상하지 않고 연구하는 데 사용할 수 있다는 것입니다. 이는 박막의 무결성을 유지해야 하는 코팅에 특히 중요합니다. 

표면에 민감한 검사 

GIXRD는 이 방법을 사용하지 않을 시 기층에 압도당할 수 있는 다결정 박막 또는 표면층으로부터의 신호를 극대화하는 가장 좋은 방법입니다. 이를 통해 분석하기에 용이한 더욱 선명한 회절 패턴이 제공됩니다. 

정량적 검사

GIXRD는 정량적 기법으로, 다상 다결정 물질의 상 조성을 보정 없이 측정할 수 있습니다.

당사의 기기 및 소프트웨어

Malvern Panalytical은 XRD용 Aeris, Empyrean 및 X'Pert ³ MRD 시스템을 비롯한 재료 과학 및 연구용 분석 기기의 선도적인 제조업체입니다. 이러한 솔루션은 GIXRD 측정이 가능하도록 특별히 설계되었으며, Stress Plus 및 Highscore 소프트웨어를 사용하여 분석과 함께 다양한 고급 기능 및 다결정 박막용 기능을 제공합니다.

GIXRD 측정을 위해 Aeris XRD를 고려해 보셨습니까?

Aeris 컴팩트 XRD는 GIXRD를 사용하여 박막 및 표면의 결정학적 특성을 연구하는 데 이상적인 고성능 X선 회절분석기입니다. 고분해능 검출기, 전동식 샘플 스테이지 및 최대의 유연성과 정밀도를 위한 다양한 측정 모드 등 다양한 고급 기능을 갖추고 있습니다.

Highscore 소프트웨어는 Aeris 연구용 모델과 원활하게 작동하도록 설계된 강력한 데이터 분석 도구로서 GIXRD 측정 및 분석을 위한 포괄적인 솔루션을 제공합니다. 여기에는 다양한 고급 데이터 처리 및 시각화 도구와 결정 구조를 식별하고 정량적 분석을 수행하기 위한 강력한 알고리즘이 포함되어 있습니다.

Aeris와 Highscore 소프트웨어가 결합되어 기존 XRD와 함께 GIXRD 측정 및 분석을 가능케 하는 강력한 다용도 솔루션을 제공함으로써 연구원들은 타의 추종을 불허하는 정밀도와 정확도로 다양한 재료의 결정학적 특성을 연구할 수 있습니다. 연구 대상이 박막, 표면, 또는 벌크 물질이더라도, 이러한 도구는 모든 재료 과학 실험실에서 필수적인 요소입니다.