Новые рентгеновские дифракционные методы анализа микроструктуры и морфологии нанокристаллических порошков (New X-ray diffraction methods of analysis of the microstructure and morphology of nanocrystalline powders)

В большинстве научных публикаций, относящихся к анализу нанокристалли- ческих материалов рентгеновскими дифракционными методами, по-прежнему упо- требляются довольно устаревшие методы анализа профилей дифракционных линий (LPA). Эти традиционные методы, известные под названиями: «метод интегральной ширины», формула Шеррера, графический метод Уильямсона–Холла, метод Уоррена– Авербаха, хотя и дают математически корректные результаты, редко имеют под собой твердую физическую основу, а получаемые с их помощью количественные значения являются не совсем тем, чем их называют (например, средний размер кристаллита, получаемый с помощью этих методов, на самом деле средним значением статисти- ческого распределения доменов не является). Более того, в этих методах всегда теряется прямая связь между экспериментально измеряемыми данными и моделью, на которой основаны эти методы, поэтому часто результаты могут противоречить эксперименту. В данной главе рассматриваются новые методы анализа, позволяющие извлекать из порошковых рентгеновских дифракционных измерений физически зна- чимые особенности микроструктуры, причем детальность микроструктурной инфор- мации, получаемой с помощью этих новых методов, часто превосходит то, что можно получить с помощью ПЭМ. Приводится подробный анализ метода моделирования полного профиля рентгеновской порошковой дифрактограммы (WPPM) и альтерна- тивного метода, реализованного в пакете компьютерных программ DIFFaX+, а также обсуждаются некоторые примеры их практического применения. (Most of the literature dealing with the analysis of nanocrystalline materials with powder diffraction methods still employ rather outdated techniques of Line Profile Analysis (LPA). Those traditional techniques known as Integral Breadth method, Scherrer formula, Williamson-Hall plot, Warren-Averbach method, provide results that albeit mathematically correct, seldom have a strong physical basis or represent quantities that are not those sought (e.g. the average crystallite size is not the mean of a distribution of domains). Moreover, a direct contact between measured data and model is always lost, with the consequence that the results are often inconsistent with the measurement. Modern analysis methods are here revised, to demonstrate that extraction of physical microstructural features is possible from powder diffraction data, with a level of detail that matches and in most cases surpass that of Transmission Electron Microscopy. The Whole Powder Pattern Modelling and an alternative based on the DIFFaX+ software are analysed in detail and some examples of application are provided and commented)