Mit dem XRDynamic 500 erzeugen Sie hochwertige Total-Scattering-Daten für die Analyse der Paarverteilungsfunktion (PDF) im eigenen Labor. Damit lässt sich die lokale atomare Struktur kristalliner, nanoskaliger und amorpher Materialien schnell untersuchen, ohne lange auf Strahlzeit an Großforschungsanlagen warten zu müssen. Ein großer Goniometerradius, ein evakuierter Strahlengang, spezielle Kα1,2-Spiegeloptiken und der Pixos 2000 CdTe-Detektor ermöglichen eine hohe Zählstatistik bei hohen Q-Werten sowie eine hohe Q-Auflösung. Die automatisierte Ausrichtung von Röhre und Optik sowie die Steuerung der Sollerblenden reduzieren den Einrichtungsaufwand und verkürzen die typischen Scanzeiten für viele Materialien auf rund eine Stunde. Gleichzeitig bleiben Standardoptionen für XRD und PDF in einem einzigen, reproduzierbaren Workflow verfügbar.

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PDF-Analyse mit Röntgenstrahlung: Grundlagen und Vorteile

Röntgen-PDF-Analyse (Total Scattering) ergänzt die konventionelle Beugung, indem sie kurz- und mittelreichweitige Ordnung aufklärt.

Was Röntgen-PDF verrät

Die Röntgen-Paarverteilungsfunktion zeigt, wie Atome lokal angeordnet sind – welchen Abstand sie voneinander haben und wie sich diese Ordnung über kurze und mittlere Distanzen hinweg verändert. Damit erkennen Sie, warum ein Katalysator aktiv ist, warum eine Batterieelektrode an Leistung verliert oder warum eine amorphe Formulierung stabil bleibt. Sie können die atomare Struktur auch ohne scharfe Bragg-Reflexe bestimmen und so früher eingreifen sowie den Aufwand für Versuchsreihen reduzieren.

Wann einsetzen

Setzen Sie die Röntgen-PDF-Analyse ein, wenn die Struktur-Eigenschafts-Beziehung eines Materials von seiner lokalen Ordnung abhängt: Nanomaterialien, Katalysatoren, Batterielelektroden, Metalllegierungen, Pharmazeutika, Gläser sowie andere amorphe oder ungeordnete Systeme. Die Methode ergänzt die konventionelle XRD, da sie Phänomene aufklärt, die mit der Analyse der Langreichweitenordnung allein nicht erfasst werden können.

Q, Qmax und Auflösung

Ein höheres Qmax verbessert die Detailauflösung in der PDF; ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis bei hohen Q-Werten sorgt für belastbare Ergebnisse. XRDynamic 500 unterstützt Mo- und Ag-Kα-Strahlung, um Daten über einen breiten Q-Bereich bei gleichzeitig hoher Q-Auflösung zu erfassen. Die hohe Q-Auflösung hilft dabei, auch bei größeren r-Werten bestehende Strukturmerkmale aufzulösen, sodass Sie Domänengrößen und subtile Strukturänderungen beurteilen können.

Labordiffraktometerkonfiguration für PDF-Analyse

Das System kombiniert optimal abgestimmte Röntgenquelle, Optik, Detektor und Automatisierung, sodass Teams konsistente Total-Scattering-Daten für die PDF-Analyse in praxisgerechten Messzeiten erfassen können.

Röntgenquellen und Optiken

Wechseln Sie zwischen Mo-Kα und Ag-Kα, um Intensität und den maximal erreichbaren Q-Bereich optimal aufeinander abzustimmen. Mo bietet hohe Intensität für effiziente Routine-Scans; Ag erweitert Qmax, wenn eine höhere Auflösung im Realraum erforderlich ist. Die automatische Instrumentenausrichtung und die modulare Optik machen den Wechsel einfach und reproduzierbar.

Detektion für kürzere Scanzeiten

Der CdTe-Detektor erhöht die Quanteneffizienz im Energiebereich harter Röntgenstrahlung und verbessert so die Zählstatistik bei hohen Q-Werten. Das ermöglicht rauschärmere PDFs und kürzere Gesamtmesszeiten im Vergleich zu Standard-Si-Detektoren, wie sie üblicherweise für Routinemessungen eingesetzt werden.
 

Geringer Hintergrund, hohe Stabilität

Ein evakuierter Strahlengang reduziert die Luftstreuung, sodass diffuse Signale aus der Probe deutlich besser erkennbar sind. Ein großer Goniometerradius und Fokussierspiegel sorgen für eine hohe Q-Auflösung und reduzieren die Q-Dämpfung, sodass PDF-Merkmale auch über größere r-Bereiche hinweg erhalten bleiben.
 

Auswirkungen auf Zeit und Kosten

Bei einigen Proben liefert bereits ein etwa einstündiger Scan Daten, aus denen sich für den Fit geeignete Paarverteilungsfunktionen berechnen lassen, sodass Entscheidungen noch am selben Tag möglich sind. Für komplexere Fälle stehen weiterhin längere Scans sowie Ag-Kα-Strahlung zur Verfügung. Die Kombination von Standard-XRD- und PDF-Analysen auf einer Plattform erspart externe Messungen mitsamt Terminplanung und Reiseaufwand und vereinfacht Schulung und Wartung.

Röntgen-PDF-Analyse für kristalline und amorphe Materialien

Repräsentative Ergebnisse zeigen, wie die Röntgen-PDF-Analyse fundierte Material- und Forschungsentscheidungen sowie die Methodenqualifizierung unterstützt.

Kristallines Beispiel (CaF₂): Zuverlässige Anpassungsgüte

Die PDFs von CaF₂ lassen sich mit geringen Residuen und stabilen Gitterparametern an Standardstrukturmodelle anpassen. Das weist auf eine präzise Ausrichtung und eine robuste Zählstatistik hin. Für Entscheiderinnen und Entscheider heißt das: Planbare Workflows und weniger Wiederholungsmessungen bei der Ausweitung auf weitere Proben oder Standorte.

Amorphes Beispiel (SiO₂-Glas)

Auch ohne scharfe Beugungsreflexe kann die PDF Si–O-, O–O- und Si–Si-Bindungsabstände auflösen und Merkmale sichtbar machen, die bei etwa 9 Å zusammenlaufen – im Einklang mit der fehlenden Fernordnung. Teams können so innerhalb weniger Stunden statt erst nach Wochen bestätigen, ob Änderungen im Produktionsprozess die Nahordnung beeinflussen.
 

XRDynamic 500: PDF-Analyse mit Labordiffraktometer

XRDynamic 500 ist ein Labor-Röntgendiffraktometer, das für die Aufnahme hochwertiger Total-Scattering-Daten konzipiert ist und sich ideal für die Paarverteilungsfunktionsanalyse (PDF) eignet. Ein großer Goniometerradius, ein evakuierter Strahlengang und eine fokussierende Kα-Optik sorgen für eine hohe Q-Auflösung; Mo- und Ag-Röntgenröhren erhöhen Qmax und ermöglichen damit die Auflösung noch feinerer Details im Realraum. Der CdTe-Detektor gewährleistet auch im hohen Q-Bereich eine hohe Zählstatistik und verkürzt damit die zur Bestimmung von G(r) erforderliche Messzeit bei Total-Scattering-Messungen. 

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