Técnicas de espalhamento de raios X

Padrão de difração de raios X formados quando um feixe de raio X é focalizado sobre uma amostra cristalina, neste caso uma proteína. Cada ponto é formado devido à interferência construtiva dos raios X espalhados quando atravessam o material cristalino.

Técnicas de espalhamento de raios X são uma família de técnicas analíticas não destrutivas o qual revela informações sobre a estrutura dos cristais, composições químicas, propriedades físicas dos materiais e filmes estreitos. Essas técnicas são baseadas em observações da intensidade de espalhamento dos feixes de raio X que atingem uma amostra como uma função da incidência, ângulo de espalhamento, polarização e comprimento de onda ou energia.

A difração de raios X é geralmente considerado um subconjunto do espalhamento de raios X, onde o espalhamento elástico de um objeto cristalino tem como resultado padrões contendo pontos estreitos analisados por cristalografia de raios X (como mostrado na figura). Entretanto, ambos espalhamento e difração são fenômenos que estão relacionados e sua distinção nem sempre pode ser feita. Desta maneira, o clássico texto de Guinier de 1963 titulado por "Difração de raios X em cristais, cristais imperfeitos e corpos amorfos", diz respeito à difração que não estava claramente restrita aos cristais naquele momento.

Técnicas de espalhamento

Espalhamento elástico

• Difração de raios X ou mais especificamente, difração de raios X a grandes ângulos (Wide-angle X-ray diffraction, WAXD).
• Espalhamento de raios X a baixos ângulos (Small-angle X-ray scattering, SAXS), analisa estruturas na faixa de nanômetros para micrômetros medindo a intensidade de espalhamento em ângulos de 2θ próximos de 0°.
• Espalhamento de raios X a grandes ângulos (Wide-angle X-ray scattering, WAXS), uma técnica que se concentra ângulos de dispersão de 2θ maiores que 5°.

Espalhamento Inelástico (Inelastic X-ray scattering, IXS)

Em IXS a energia e o ângulo de espalhamento inelástico de raios X são monitorados, dando o fator de estrutura dinâmica S(q,ω). A partir disso, muitas propriedades dos materiais podem ser obtidas, propriedades específicas dependendo da escala de energia transferida. A tabela abaixo, lista técnicas adaptadas de . Espalhamento inelástico de raios X possuem fases intermediárias e então em princípio são úteis para cristalografia de raios X. Em prática, transferência de raios X de baixas energias incluem pontos de difração devido ao espalhamento elástico, e transferência de raios X de altas energias contribuem para o ruído de fundo nos padrões de difração.

Técnica	Energia típica incidente (keV)	Faixa de energia transferida (eV)	Informação em:
Espalhamento Compton	100	1,000	Forma de superfície de fermi
Ressonante IXS (RIXS)	4-20	0.1 - 50	Estrutura eletrônica e excitações
Não ressonante IXS (NRIXS)	10	0.1 - 10	Estrutura eletrônica e excitações
Espalhamento de raios X Raman	10	50 - 1000	Estrutura da camada de absorção, ligação e valência
Alta resolução IXS	10	0.001 - 0.1	Dinâmica atômica e dispersão de phonon

Referências