Идентификация основной и второстепенной одиночной фазы или нескольких фаз в неизвестном образце — это основное применение стандартной рентгеновской порошковой дифракции. Фаза представляет собой кристаллическое твердое тело с правильным трехмерными расположением атомов. Измеренные положения пиков дифракции и интенсивности представляют собой отпечаток определенной кристаллической фазы. Идентификация осуществляется путем сравнения измеренной схемы с записями в эталонных базах данных с помощью алгоритма поиска и сравнения. Также это называют качественным анализом фазы.

Оптимизированные геометрии измерений

Идентификация фаз является наиболее важной областью применения рентгеновской порошковой дифракции (XRD или XRPD). XRPD применяют не только на порошкообразных образцах, но и на поликристаллических твердых телах, суспензиях и тонких пленках. Образцы неорганических порошков чаще всего измеряют с классической геометрией отражения Брэгга — Брентано. С другой стороны, для органических материалов (например, фармацевтических материалов и полимеров), жидко-кристаллических материалов и суспензий обычно предпочтительна геометрия пропускания. Для тонких пленок более всего подходит геометрия скользящего падения.

Ниже приведены типичные примеры применения идентификации фаз:

  • Идентификация минералов в геологических образцах: идентификация фаз помогает понять механизмы формирования образцов, которые могут предоставить ценную информацию о наличии руды или топлива.
  • Контроль качества руды и породы: для разведки месторождений полезных ископаемых.
  • Обнаружение полиморфов для различения веществ с одинаковым химическим составом в разных фазах определенного материала – важная задача для фармацевтической промышленности.
  • Контроль качества: определение наличия примесей в чистой фазе. Благодаря современной рентгеновской оптике и детекторам можно определить наличие загрязнений до 0,1% массы
  • Обнаружение фазовых переходов в условиях, отличных от окружающих, например при переменной температуре или влажности
  • Криминалистика: идентификация фазы может быть решающим фактором при определении происхождения следов, обнаруженных на месте преступления.
  • Коррозия в котельных и на электростанциях: найденные фазы дают ценную информацию об условиях и реакциях, ведущих к возникновению проблем. Они косвенно позволяют понять, какие меры по предотвращению или минимизации коррозии следует принять.
  • Наноматериалы: например, фаза рутила наноструктурного титана применима в УФ-блокировке (например, в солнцезащитных устройствах), в то время как для фотокаталитической активности требуется фаза анатаза.
  • Полимеры и пластмассы: идентификация кристаллических фаз и полиморфов, а также наполнителей методом WAXS (широкоугловое рассеяние рентгеновского излучения).
  • Жидкие кристаллы: идентификация термотропных и лиотропных жидкокристаллических фаз (мезофаз). В поверхностно-активных системах, например, путем малоугловой дифракции.

XRD-решения для идентификации фазы

Рентгеновские дифракционные системы Malvern Panalytical Empyrean и X'Pert³ Powder с вертикальными платформами гониометра прекрасно подходят для идентификации фаз в порошках, тонких пленках, твердых веществах и суспензиях. Эти многофункциональные приборы используют преимущественно в исследовательских условиях. Также они поддерживают высокопропускной скрининг полиморфов. 

Aeris – настольный дифрактометр с интуитивно понятным пользовательским интерфейсом, лучшим в своем классе качеством данных и высокой пропускной способностью для образцов. Это превосходный прибор для рутинных анализов порошковых и твердых образцов в промышленных и исследовательских условиях.   

Приборы CubiX³ предназначены для специальных промышленных областей применения и оснащены устройством смены образцов и опциями автоматизации для работы с большими объемами образцов. 

HighScore (Plus) – это мощный пакет программного обеспечения, позволяющий осуществлять поиск пиков и простую идентификацию фаз даже в сложных фазовых смесях. HighScore (Plus) позволяет выполнять одновременный поиск по нескольким эталонным базам данных и включает множество опций для автоматизации и создания отчетов. Прибор также поддерживает кластерный анализ для группирования образцов с аналогичным фазовым составом.