低掠角 X 光繞射 (GIXRD)

什麼是 GIXRD 分析？

在低掠角 X 光繞射 (GIXRD) 技術中，X 光射束以極低入射角 (通常小於一度) 照射樣品，因此 X 光只會與最上層數奈米厚的材料交互作用，進而產生一種對表面區域結晶屬性高度靈敏的繞射圖樣。 

在傳統 X 光繞射 (XRD) 中，X 光以多種角度入射樣品，在樣品數微米深度範圍內產生繞射圖樣。另一方面，GIXRD 入射光束角固定為低角度，該角度經過最佳化，可達到特定的較淺穿透深度，以控制受測材料體積。  此技術經過特別設計，可避免從表面或薄膜下方發出的訊號。 

為實現 GIXRD 測量並取得最佳品質資料，本技術採用了專門入射光束和繞射光束光學元件。

其測量原理為何？

在 GIXRD 測量中，X 光射束以極低入射角 (通常小於一度) 照射樣品。光束中的樣品經過最佳化校準，以配合樣品尺寸和所需的穿透深度。在整個測量過程中，入射光束固定於最佳入射角。 

使用適當的繞射光束光學元件和最適合的偵測器採集繞射圖樣，並使用 Highscore 等軟體進行分析，以判斷表面層的晶體結構或相組成。研究人員採集多種入射角的資料，即可取得表面層的相、厚度、密度及結晶定向等相關資訊。 

低掠角 X 光繞射的應用

GIXRD 與其他粉末繞射*方法相輔相成，主要用於各種多晶形材料的物相定性與定量，亦可支援薄膜和表面的殘留應力測量。

GIXRD 適用於注重表面層的任何多晶形材料。在薄膜應用方面，當來自基材的繞射可能掩蔽或主導相對較弱的薄層繞射時，GIXRD 也很實用。

(*「粉末繞射」一詞是指某種 XRD 測量等級，適用於多晶形材料，其形式可以是粉末或固體。)  

如何分析 GIXRD 資料

Highscore 是分析 GIXRD 資料的強大工具，可讓研究人員快速準確地辨識相，並量化多相組成。此軟體也可用於薄膜厚度測定、多層模擬以及晶粒尺寸測量。

在殘留應力分析方面，可使用 Stress Plus 軟體套件分析薄膜應力。

GIXRD 的優點

非破壞性

GIXRD 最大的優點之一在於其屬於非破壞性技術，在研究樣品時不會造成變化或損壞。這對於塗層尤其重要，因為必須維持薄膜的完整性。 

表面靈敏度 

對於被基材主導的多晶形薄膜或表面層而言，GIXRD 是將其訊號最大化的最佳方法。其可提供較清晰的繞射圖樣，更易於分析。 

定量

GIXRD 是一種定量技術，無需校準即可測量多相多晶形材料的相組成。

我們的儀器和軟體

Malvern Panalytical 是材料科學和研究領域的頂尖分析儀器製造商，其產品包括 Aeris、Empyrean 及 X’Pert³ MRD 等三款 XRD 系統。這些解決方案專門設計用於啟用 GIXRD 測量，並搭配使用 Stress Plus 及 Highscore Software 進行分析，提供一系列適用於多晶形薄膜的先進特性和能力。

您是否曾考慮使用 Aeris XRD 進行 GIXRD 測量？

Aeris Compact XRD 為一款高效能 X 光繞射儀，是使用 GIXRD 研究薄膜與表面結晶性質的理想工具。具有多項進階功能，包括高解析度偵測器，電動樣品載台，以及一系列測量模式，可提供最大的靈活性和精確度。

Highscore Software 是一套強大的資料分析工具，專為完美搭配 Aeris Research Edition 而設計，可提供全方位的 GIXRD 測量與分析解決方案。搭載一系列先進的資料處理與視覺化工具，以及用於辨識晶體結構和執行定量分析的強大演算法。

結合 Aeris 與 Highscore 軟體，提供強大且多功能的解決方案，可啟用 GIXRD 測量分析以及傳統 XRD 作業，使研究人員能以無與倫比的精準度研究各種材料的結晶特性。不論是研究薄膜、表面或大量材料，這些工具都是材料科學實驗室不可或缺的利器。