A DIFRAÇÃO DE RAIO-X
Por: Afonso L. • 15/3/2018 • Relatório de pesquisa • 1.114 Palavras (5 Páginas) • 329 Visualizações
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CENTRO DE TECNOLÓGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICA E DE MATERIAIS
CURSO: ENGENHARIA METALÚRGICA
DISCIPLINA: PROCESSAMENTO DE MATERIAIS
PROFESSOR: MARCELO F. MOTTA
TRABALHO ACADÊMICO DE PROCESSAMENTO DE MATERIAIS
DIFRAÇÃO DE RAIO-X
Aluno: Afonso L. Saraiva Jr
Fortaleza, 16 de outubro de 2017
SUMÁRIO
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- INTRODUÇÃO
Francesco Maria Grimaldi (1618-1663) tem papel indiscutível no trabalho e estudo de grandes nomes da ciência como Newton e Einstein ao descobrir o comportamento de difração de ondas. Para este relatório utilizaremos tais conhecimentos.
A difração consiste no “espalhamento” sofrido por uma onda quando esta circunda ou segue em direção a obstáculos, esse comportamento é mais facilmente observado quando o comprimento da onda é relativamente maior que o obstáculo a ser contornado.
Unindo este conceito com o âmbito de processamento de materiais, pôde relacionar a difração de ondas com a estrutura cristalina de um material: difração de raios-X. Quando ondas raio-X são direcionadas e atingem são dispersados elasticamente, mudando sua trajetória e mantendo sua fase, sem perda de energia pelos elétrons de um átomo, que passam a atuar como centro de emissão de raios-X.
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Figura 1 – Geometria das células unitárias para sistemas cristalinos. [1]
Os raios-X são radiações eletromagnéticas e para sua produção, busca-se a utilização de métodos que desacelere partículas em alta velocidade. Com o aumento da diferença de potencial aumenta-se a intensidade e a faixa de comprimentos de onda produzidos pelo tubo.
Quando o material utilizando no ensaio possui uma estrutura cristalina, dentre as diversas geometrias de posicionamento dos átomos, sua configuração atômica é repetitiva e de próxima distância; ao analisar cuidadosamente estas dispersões sofridas nota-se a periocidade e a relação entre os ângulos das mesmas.
Logo, a técnica é uma das principais para a caracterização micro-estrutural de materiais cristalinos.
- OBJETIVOS
- Conhecer o difratômetro e seu princípio de funcionamento;
- Realizar ensaios de difração de raio x em corpos de prova de materiais diversos;
- Identificar os materiais ensaiados e comparar com os resultados das demais turmas da disciplina.
- MATERIAIS E EQUIPAMENTOS
- Equipamentos:
- Difratômetro.
- Materiais:
- Corpos de prova de materiais metálico
- METODOLOGIA
Destinando a realização desta pratica para a identificação de fases de materiais heterogêneos, utiliza-se dos conceitos apresentados na literatura para a confecção do ensaio de difratômetria de raios X. Iniciando com uma amostra estreita do material a ser ensaiado (neste caso é o alumínio), o corpo de prova é posicionado na difratômetro.
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Figura 2 – Difratômetro utilizado na prática.
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Figura 3 – Componente para posicionar o corpo de prova.
(Imagens realizadas durante a atividade prática).
Ao preparo do maquinário, observa-se os componentes: emissor (diferentes tubos produzidos com cobre, cobalto, molibdênio e cromo), onde o raio-X é produzido, detetor, onde é ocorre a escape dos raios, e o contador, que detecta a intensidade dos feixes difratados.
Para um melhor entendimento, o raio-X comporta-se da seguinte maneira:
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Figura 4 – Representação gráfica de difração de raios-X. [1]
Ao avaliar a imagem a cima e utiliza-la como base para o procedimento pode-se relacionar o comprimento de onda (λ) com o comprimento da profundidade onde o raio-X atinge, tal relação também é a condição para a difração, deixando visível os picos de alta intensidade, chamada de Lei de Bragg:
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Onde () é uma função dos índices de Miller (h, k, l) e (a) é o comprimento da aresta da célula unitária:[pic 14]
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Porém, o procedimento em si, não necessita de quaisquer operações matemáticas manuais, dependendo exclusivamente do maquinário converter os valores obtidos para o computador, pois cada estrutura cristalina produz um padrão de difração característico, necessitando de um banco de dados, e realizando a comparação com os padrões previamente conhecidas.
- DISCUSSÃO E RESULTADOS
Após a realização dos procedimentos práticos apresentados pelo professor-monitor, foi necessário um período de 40 minutos ou 1 hora para uma análise mais precisa, obtendo em seguida dados que permitiam a identificação dos materiais empregados no ensaio de difração das turmas.
Os primeiros dados obtidos foram referentes ao material alumínio (Al), o que possibilitou a confecção de um gráfico com a intensidade em função do ângulo de disparo do raio-X:
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Gráfico 1 – Difratograma teórico para o alumínio.
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