تعيين درجة التبلور : تشتت الاشعة السينية

(X-ray Diffraction Crystallography)

للأشعة السينية التي تتولد نتيجة لاصطدام الإلكترونات ذات الطاقة العالية بسطح فلز، طبيعة الكترومغناطيسية (electromagnetic) لذلك فإنها تتشتت عند اصطدامها بالتراكيب البلورية الموجودة في البوليمرات . ان موقع الاشعة المتشتتة يتحدد بالطول الموجي للاشعة الساقطة والمسافة بين المستويات المتوازية في التراكيب البلورية والتي تدعى بمسافة براغ (Bragg distance).

لاحظ الشكل (1) وزاوية السقوط كما هو مبين في العلاقة التالية المعروفة بمعادلة براغ :

حيث:

η : هو مرتبة الانعكاس بالنسبة للبوليمرات.

يمكن الحصول على اقوى شدة (internsity) للتشتت عندما تكون (η=1).

وبالنسبة للبوليمرات هنالك الكثير من المتغيرات الاخرى مثل حجم التراكيب البلورية وتكاملها والمستوى البلوري لهذه التراكيب. فعند اسقاط الاشعة السينية المتشتتة على لوح فوتوغرافي نحصل على حلقات دائرية متحدة المركز محددة (Sharp) الأبعاد بالنسبة للبوليمرات المتبلورة (لاحظ الشكل (2) )

فمن أبعاد هذه الحلقات الدائرية يمكن حساب ابعاد الوحدة البلورية (الخلية) ويمكن الحصول على معلومات عن شكل او انتظام السلاسل البوليمرية في الهيكل البلوري.

يبين الجدول (1) ابعاد الوحدة البلورية لعدد من البوليمرات وشكل التراكيب البلورية.

أما بالنسبة للبوليمرات غير المتبلورة (الزجاجية) فإن هذه الحلقات تكون غير واضحة المعالم وغير محددة وذلك بسبب زيادة نسبة تشتت الاشعة كلما صغرت التراكيب البلورية في الحجم (لاحظ الشكل (4).

يمكن تعيين درجة التبلور في البوليمرات من قياس شدة الاشعة السينية المشتتة من زوايا مختلفة للتشتت ابتداء من اصغر زاوية للتشتت والتي عندها يكون التشتت بسبب التراكيب البلورية اقل ما يمكن. ان شدة التشتت ((I تتناسب مع نسبة التراكيب البلورية في النموذج. يمثل الشكل (4) نموذجاً لهذه العلاقة. فإن الحزم الحادة تعبر عن التشتت بسبب التراكيب البلورية وان نسبة مساحة الحزم الحادة إلى مساحة الحزمة الكلية تمثل درجة التبلور.