Gli strumenti XRF utilizzano i raggi X per "eccitare" un materiale al fine di caratterizzarne la composizione identificando gli elementi nel campione (analisi qualitativa) o determinando la forza di un elemento nel campione (analisi quantitativa)

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La diffrazione di raggi X è il mezzo più efficace e più utilizzato, e la diffrazione di raggi X è il primo metodo utilizzato dall'uomo per studiare la microstruttura della materia.

I raggi X sono un tipo di radiazione elettromagnetica di lunghezza d'onda corta, tra i raggi ultravioletti e gamma, sviluppata dal fisico tedesco WK. Fu scoperta da Roentgen nel 1895, quindi è anche chiamata raggi Roentgen.

La tecnologia di diffrazione dei raggi X è ampiamente utilizzata nell'industria chimica, nella ricerca scientifica, nella produzione di materiali e in altri campi grazie alla sua precisione di misurazione non distruttiva, priva di inquinamento, veloce e elevata e alla grande quantità di informazioni sull'integrità del cristallo.

Quando la diffrazione dei raggi X viene proiettata in un cristallo come un'onda elettromagnetica, viene diffusa dagli atomi nel cristallo e le onde diffuse sembrano emanare dal centro degli atomi e le onde diffuse emesse dal centro di ciascun atomo sono simili alle onde sferiche sorgente.

Il diffrattometro a raggi X, noto anche come diffrattometro a cristalli di raggi X, abbreviato XPD o XRD, è uno strumento per studiare la microstruttura interna della materia. Il diffrattometro a raggi X presenta i vantaggi di alta precisione, elevata stabilità e funzionamento conveniente.

La diffrazione a raggi X (XRD) è un metodo importante per studiare la fase e la struttura cristallina di una sostanza. Quando una sostanza (cristallo o non cristallo) viene analizzata per diffrazione, la sostanza viene irradiata dai raggi X per produrre diversi gradi di fenomeno di diffrazione, composizione del materiale, tipo di cristallo, modalità di legame intramolecolare, configurazione molecolare, conformazione e altre caratteristiche del materiale determinano il modello di diffrazione specifico della sostanza.