Das Röntgendiffraktometer wird für die Untersuchung des kristallinen Phasenbestandes mineralischer Baustoffe, wie Zement, Beton, Kalksandstein und vieler anderer genutzt. Es können sowohl trockene Pulver als auch temperierte Proben im Bereich von 3 °C bis 70 °C untersucht werden. Instationäre, sogenannte In-situ-Messungen, verfolgen die Veränderung des Phasenbestandes an reagierenden Proben, wie zum Beispiel an hydratisierenden Zementstein.
Bild: Empyrean Röntgensystem der Firma PANalytical mit Kupfer Anode und PiXcel1D Detektor
Röntgenstrahlen werden aufgrund ihrer kurzen Wellenlänge von ca. 10-10m (1 Å) zu Messungen im Gebiet atomarer Dimensionen eingesetzt, da deren charakteristische strukturelle Perioden ebenfalls im Bereich von wenigen Å liegen. Die Methode basiert auf der Beugung von monochromatischen Röntgenstrahlen an Netzebenen von Kristallen. Die gebeugten Strahlen weisen einen Gangunterschied auf und interferieren gemäß dem Bragg'schen Gesetz. Die Winkel, unter denen konstruktive Interferenz auftritt, stehen in direktem Zusammenhang zu den Netzebenenabständen, und somit zur Kristallstruktur der analysierten Mineralphasen. Aus diesen Informationen kann der kristalline Phasenbestand der analysierten Probe qualitativ und quantitativ bestimmt werden. Die Quantifizierung erfolgt mit der Rietveld-Methode, bei der ein aus den Strukturdaten der vorhandenen Phasen berechnetes Diffraktogramm an das gemessene Diffraktogramm angenähert wird.
Bild: Bragg'sche Gesetz – Bedingung für konstruktive Interferenz
Bild: Diffraktogramm eines Feinsandes