4.1 MÉTODO OPERATIVO. DIFRACTÓMETRO DE RAYOS X
El difractómetro de rayos X es el instrumento que permite la identificación de las estructuras cristalinas, fundamentado en la difracción según Bragg.
En esencia consta de una fuente de radiación Ka monocromática, un portaprobetas móvil con ángulo variable, 2, y un contador de radiación X asociado al portamuestras. La figura 3.37 muestra esta disposición básica.

Figura 3.37. Esquema básico de un difractómetro de rayos X.

La fuente de radiación es el anticátodo, AC, de un tubo de rayos X. Existen diversos anticátodos usuales: Cobre, Cromo, Hierro, etc. Cada uno emite sus radiaciones con longitudes de onda, l, características en función del nivel del electrón orbital que provoca la radiación. Por ejemplo, la longitud de onda del Cu Ka = 1.541 Å.

Esp l = f (AC)(3.13)

Cada elemento emite un espectro de radiaciones características. Un filtro monocromatizador, F, selecciona la radiación deseada.

lmono = f (AC, F) (3.14)

La intensidad de la radiación Ir, es función del voltaje, KV, e intensidad, mA, que alimenta la lámpara, L, lo que constituye las condiciones operatorias del tubo.

Ir(Esp l) = f (KV, mA) (3.15)

El portamuestras contiene la muestra, normalmente plana en forma de polvos, lo que significa compuesta por muchos cristales aleatoriamente orientados. Sobre la muestra incide la radiación l, con un ángulo de incidencia a de ensayo. Si en esta orientación algún plano cristalino (h, k, l), de distancia interplanar dhkl, cumple con las condiciones 3.12, se produce una difracción para q = a.
El contador de radiación X, Geiger, contabiliza la intensidad del haz difractado, en cuentas por segundo, cuando forma un ángulo 2q con la muestra y cumple con las condiciones de reflexión. El mecanismo de desplazamiento del contador está conectado al de desplazamiento de la muestra a doble velocidad.
En resumen, el método operatorio descrito consta:

1 -	Preparación y montaje de una muestra conformada por polvos, o en su defecto por un conglomerado de cristales con orientaciones aleatoriamente distribuidas, como un metal o aleación policristalina.
2 -	Selección del anticátodo que definirá el espectro característico Esp l y el del filtro monocromatizador que selecciona la radiación l elegida.
3 -	Selección de las condiciones de operación de la lámpara, KV y mA, en función de la radiación escogida, l.
4 -	Recorrido del nonius portamuestras desde a = 0 a 90º y del contador de 0 a 180º con registro de la intensidad de radiación Ir = f(a).

Figura 3.38. Difractograma obtenido para el Cu.

En la figura 3.38 se muestra un espectro característico, Ir = f (2q), del registro obtenido para el cobre.
La técnica de difracción de rayos X es útil para determinar las estructuras cristalinas características usando diversas radiaciones monocromáticas li, o para resolver el problema inverso, es decir, la identificación de sólidos cristalinos. Esto es fácil cuando se dispone de una colección de los espectros característicos de cada fase monocristalina, pues existe una relación biunívoca entre espectros característicos y fases.

Figura 3.39. Ficha de la JCPDS para le cobre, fase a (estructura c.c.c.)

 

Los diagramas característicos están recogidos por la Joint Comittee on Powder Difraction Standards (JCPDS). En la figura 3.39 se reproduce la ficha del cobre a. Tal como se observa, la ficha describe:

a)	Radiación monocromática de ensayo, (Rad).
b)	Distancias interplanares (dhkl) correspondientes a los ángulos de difrac-ción registrados, por la ley de Bragg (d Å).
c)	Intensidades relativas de cada distancia, dhkl (I/I1).
d)	Indices de Miller de los planos que provocan la difracción (h, k, l).

Fig 3.40 Difractograma obtenido para el Fe

En la figura siguiente, 3.40, se reproduce tanto el difractograma como la ficha JCPDS correspondiente al hierro a.

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