सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग में, विशेष रूप से असाधारण विद्युत, चुंबकीय या ऑप्टिकल गुणों वाली इलेक्ट्रोसेरेमिक पतली फिल्मों के लिए,सूक्ष्म संरचना सीधे मैक्रोस्कोपिक प्रदर्शन निर्धारित करती हैहालांकि, नैनोमीटर से माइक्रोमीटर के पैमाने पर इन पतली फिल्मों की सटीक विशेषता शोधकर्ताओं के लिए एक मौलिक चुनौती बनी हुई है।अपनी गैर विनाशकारी प्रकृति के साथ, उच्च संकल्प, और समृद्ध संरचनात्मक सूचना आउटपुट, पतली फिल्म की विशेषता के लिए एक अपरिहार्य उपकरण बन गया है।

एक्स-रे विवर्तन क्रिस्टलीय पदार्थों से लोचदार फैलाव के सिद्धांत पर काम करता है। जब एक्स-रे एक क्रिस्टलीय नमूना के साथ बातचीत,परमाणु विमान त्रि-आयामी विवर्तन ग्रिड के रूप में कार्य करते हैंब्राग के नियम के अनुसार (nλ = 2d sinθ), रचनात्मक हस्तक्षेप तभी होता है जब एक्स-रे तरंग दैर्ध्य (λ), अंतरमण्डलीय दूरी (d),और विवर्तन कोण (θ) विशिष्ट संबंधों को संतुष्ट करते हैंइन शिखरों में क्रिस्टल संरचना, जाली पैरामीटर, अनाज का आकार और अभिविन्यास के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी होती है।

आधुनिक एक्सआरडी उपकरणों में आमतौर पर एक एक्स-रे स्रोत, नमूना चरण, डिटेक्टर और डेटा अधिग्रहण प्रणाली होती है।एक्स-रे स्रोत उच्च ऊर्जा वाली एक्स-रे उत्पन्न करता है जो नमूने के साथ बातचीत करने से पहले केंद्रित और कोलिमेटेड होती हैनमूना चरण सटीक रूप से स्थिति और कोण को नियंत्रित करता है, जबकि डिटेक्टर विवर्तन संकेतों को कैप्चर और रिकॉर्ड करते हैं।जो आम तौर पर कमजोर विवर्तन संकेत पैदा करते हैं जो आसानी से सब्सट्रेट द्वारा प्रभावित होते हैं, विशेष साधन विन्यास और परिचालन मोड संकेत अधिग्रहण और पृष्ठभूमि दमन को अनुकूलित करने के लिए आवश्यक हैं।

पतली फिल्म विश्लेषण की अनूठी चुनौतियों का सामना करने के लिए, एक्सआरडी कई विशेष माप मोड प्रदान करता हैः

1. θ/2θ स्कैन (जुड़ा स्कैन):यह मौलिक मोड एक्स-रे ट्यूब कोण (θ) और डिटेक्टर कोण (2θ) को 2:1 अनुपात में सिंक्रोनस रूप से भिन्न करता है। जैसा कि डिटेक्टर 2θ कोणों के माध्यम से स्कैन करता है,यह विभिन्न क्रिस्टल विमानों से विवर्तन संकेतों को कैप्चर करता हैपॉलीक्रिस्टलीय फिल्मों के लिए, θ/2θ स्कैन चरण पहचान, चरण सामग्री विश्लेषण और जाली पैरामीटर निर्धारण प्रदान करते हैं। बनावट वाली फिल्मों के लिए,विशिष्ट विवर्तन चोटियों की तीव्रता अभिविन्यास वरीयताओं को प्रकट करती है.

2. रॉकिंग वक्र (ω स्कैन):यह महत्वपूर्ण माप एक्स-रे ट्यूब के कोण (θ) को तय करके क्रिस्टलीय गुणवत्ता का आकलन करता है जबकि नमूना एक धुरी के चारों ओर थोड़ा घूमता है (आमतौर पर घटना बीम के कोण θ पर) ।डिटेक्टर एक विशिष्ट विवर्तन चोटी की स्थिति पर स्थिर रहता है (ई.g., (002)) । परिणामी झूलती वक्र की पूर्ण चौड़ाई अधिकतम आधा (FWHM) सीधे क्रिस्टल गुणवत्ता को इंगित करती हैयह epitaxial फिल्मों का मूल्यांकन करने के लिए आवश्यक बना.

3चराई की घटना एक्स-रे विवर्तन (जीआईएक्सआरडी):जब फिल्म की मोटाई एक्स-रे प्रवेश गहराई से बहुत कम होती है, तो पारंपरिक θ/2θ स्कैन सब्सट्रेट संकेतों से अभिभूत हो सकते हैं।जिससे एक्स-रे मुख्य रूप से फिल्म सतह के साथ बातचीत करते हैंयह नाटकीय रूप से फिल्म-विशिष्ट विवर्तन संकेतों को बढ़ाता है जबकि सब्सट्रेट योगदान को दबाता है, जिससे यह सतह चरण संरचना, क्रिस्टल अभिविन्यास और तनाव राज्यों का विश्लेषण करने के लिए आदर्श हो जाता है।.

4ध्रुव आकृति (φ स्कैन):यह मोड नमूना के झुकाव (ψ) और घूर्णन (φ) कोणों को बदलते हुए डिटेक्टर को एक विशिष्ट विवर्तन शिखर पर तय करके पसंदीदा अभिविन्यास और क्रिस्टल संरचना को सटीक रूप से निर्धारित करता है।परिणामी तीव्रता वितरण (ध्रुव चित्र) स्पष्ट रूप से विशिष्ट क्रिस्टल विमानों के अभिविन्यास वितरण दिखाता है, जो कि एपिटाक्सियल वृद्धि और पॉलीक्रिस्टलाइन फिल्म बनावट का विश्लेषण करने के लिए महत्वपूर्ण है।

5छोटे कोण एक्स-रे फैलाव (SAXS):एसएएक्सएस नैनोस्ट्रक्चरल विशेषताओं (2-200 एनएम) की जांच करता है जैसे कि नैनोपोरेस, नैनो पार्टिकल्स एग्रीगेट और चरण-पृथक क्षेत्रों को बहुत कम कोण फैलाव (<5°) को मापकर।यह आकार के बारे में सांख्यिकीय जानकारी प्रदान करता है, आकार, संख्या घनत्व, और इन नैनो संरचनाओं के स्थानिक वितरण, सूक्ष्म संरचना और मैक्रोस्कोपिक फिल्म गुणों के बीच संबंधों में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं।

एक्सआरडी डेटा विश्लेषण व्यवस्थित प्रक्रियाओं का पालन करता है। सबसे पहले, चरण पहचान मानक डेटाबेस (जैसे, जेसीपीडीएस/आईसीडीडी) के साथ विवर्तन चोटी की तुलना करता है। इसके बाद,ब्रैग के समीकरण ग्रिट पैरामीटर की गणना करता है जबकि पीक चौड़ाई विश्लेषण (ईउदाहरण के लिए, शेरर समीकरण) अनाज के आकार का अनुमान लगाता है। रॉकिंग वक्रों के लिए, एफडब्ल्यूएचएम सीधे क्रिस्टल गुणवत्ता को इंगित करता है।ध्रुवीय आंकड़ों के लिए शिखर वितरण की सावधानीपूर्वक व्याख्या की आवश्यकता होती है ताकि उपमहाखंडीय संबंध या बनावट प्रकार निर्धारित किए जा सकेंएसएएक्सएस के आंकड़ों में नैनोस्ट्रक्चरल मापदंडों को निकालने के लिए विशेष फिटिंग मॉडल की आवश्यकता होती है।

पतली फिल्म एक्सआरडी डेटा का विश्लेषण करते समय, सब्सट्रेट विवर्तन चोटियों पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए, जिन्हें पहचाना और घटाया जाना चाहिए।और दोष सभी प्रभाव चोटी की स्थिति, चौड़ाई और तीव्रता, जिसे व्याख्या के दौरान व्यापक विचार की आवश्यकता होती है।