귀금속 보석공예사, 보석디자인 전공 등 보석 감정사 요점 정리 69. X-선 회절분석

69.  X-선 회절분석

회절(回折, diffraction) - 장애물 주위에서의 파동이 퍼지는 현상 단위격자(單位格子, unit lattice) - 공간격자의 격자점이 만드는 평행 육면체의 최소 단위 격자상수(格子常數, lattice constant) - 결정격자에서 단위격자의 크기와 모양 을 결정하는 길이를 나타낸 것 정성분석(定性分析, qualitative analysis) - 시료의 성분이 무엇인지 알아내는 분석법 정량분석(定量分析, quantitative analysis) - 시료를 구성하고 있는 각 성분의 양을 알아내는 분석법 산란(散亂, scattering) - 파동이나 빠른 속도의 입자선이 분자, 원자, 미립자 등 에 충돌하여 운동 방향을 바꾸어 흩어지는 현상 보강간섭(補强干涉, constructive interference) - 같은 위상의 두 파동이 중첩 되어 진폭이 두 배로 커지는 간섭 상쇄간섭(相殺干涉, destructive interference) - 반대 위상의 두 파동이 중첩 되어 진폭이 0이 되는 간섭 브래그(Bragg)식 - X-선을 물질의 표면에 조사하여 얻어지는 자료로부터 결정 구조를 구하는데 사용하는 방정식 <nλ = 2dsinθ>

XRD는 결정성 화합물을 정성적으로 확인하여 미지의 보석을 규명하는데 사용된다

X-선 회절(X-ray diffraction : XRD)은 결정성 보석의 내부 미세구조를 밝히거나
정성분석에 이용된다. X-선 회절은 일반적으로 보석을 파괴하여 분말 상태로 측정을 하나, 단결정의 경우 방향에 따라 시료를 파괴하지 않고도 측정이 가능하며, 회절 패턴
을 정밀하게 측정하여 결정구조, 격자상수, 결정성을 해석할 수 있다. 또한 회절 패턴으
로부터 얻어지는 정성분석(定性分析) 및 다양한 정보는 미지의 보석을 규명하는데 중요
한 역할을 한다.
결정 시료에 X-선이 닿으면 결정 내의 원자들은 입사한 X-선을 모든 방향으로 산란
시킨다. 이때 산란된 X-선은 보강간섭(補强干涉) 또는 상쇄간섭(相殺干涉)을 일으킬 수
있다. 보강간섭을 일으킬 수 있는 기회는 결정 내에서 원자들이 규칙적이면서 반복적인
방식으로 배열되어 있는 경우이다. 또한 결정으로부터 X-선이 회절 될 수 있는 조건은
브래그(Bragg)식에 의해 주어진다. 회절된 빛살의 세기는 결정에서 원자들의 배열 형태
와 기본적인 반복단위, 즉 단위격자 내의 원자들의 위치에 의존한다. 따라서 모든 회절
빛살의 방향과 세기를 고려할 때 회절 패턴이 절대적으로 같은 두 가지 물질은 존재하지
않고, 회절 패턴은 각 결정 물질에 따라 다르게 나타난다. 회절 패턴은 결정성 화합물의
지문이라 할 수 있으며, X-선 회절법은 결정성 화합물을 정성적(定性的)으로 확인하는
데 매우 유용하게 사용된다.