Laboratori di Diffrattometria rX - Camera di Lang
I Laboratori di Cristallografia del Dipartimento di Scienze della Terra e Geoambientali ospitano 5 camere di Lang: il modello 682-100 Picker Corporation, una CGR, il modello ME110ED della Rigaku Corporation e due Camere della ItalStructures.
È una tecnica d'immagine non distruttiva che permette di visualizzare e caratterizzare in modo univoco difetti strutturali estesi in cristalli quasi perfetti. La Camera di Lang è un dispositivo basato sulla diffrazione dei raggi X che permette di ottenere topografie rX (Lang, 1959).
Essa fornisce la configurazione spaziale dei difetti presenti in cristalli aventi dimensioni centimetriche e spessori tali da minimizzare l'assorbimento dei raggi X.
La formazione del contrasto di diffrazione dei difetti strutturali è dovuta a locali variazioni d'intensità e di direzione dei raggi diffratti legate ai campi di deformazione associati a dislocazioni, difetti di superficie e di volume.
Lo schema di funzionamento di una camera di Lang è il seguente:
un fascio di rX monocromatici emessi da una sorgente puntiforme e collimati da una fenditura f1 avente larghezza regolabile (12-150 μm) incidono su di un set di piani cristallografici posizionati secondo il corrispondente angolo di Bragg.
Il fascio diffratto impressiona una lastra fotografica Ilford L4 con emulsione nucleare a grana fine (0.1 μm), mentre il fascio trasmesso è bloccato da una fenditura mobile f2.
Il cristallo e la lastra fotografica vengono fatti traslare solidalmente in modo che il fascio incidente "bagni" l'intero volume del cristallo (topografia di traslazione).
La topografia rX è la tecnica più idonea per lo studio dei difetti strutturali presenti in interi volumi cristallini (qualche cm) e per questo è utilizzata in Scienze della Terra, Scienze dei Materiali e Gemmologia.
In Scienze della Terra lo studio della distribuzione spaziale dei difetti nonché la loro caratterizzazione fornisce informazioni utili in ambito minerogenetico.
Infatti, l'individuazione dei difetti di crescita consente di ripercorrere a ritroso le tappe di accrescimento dei minerali, di individuare i meccanismi di crescita operanti ed infine, di stabilire le relazioni esistenti tra la densità e la tipologia dei difetti stessi e l'evoluzione dell'ambiente di formazione.
Nell'ambito delle Scienze dei Materiali lo studio dei difetti strutturali estesi è indispensabile per una completa caratterizzazione di cristalli naturali e sintetici di interesse tecnologico a causa della stretta relazione esistente tra difetti e proprietà fisiche, queste ultime di particolare importanza per i dispositivi prodotti.
Nello studio di materiali gemmologici è possibile investigare con la Camera di Lang, in modo non distruttivo, anche cristalli tagliati come gemme per ottenere una mappa dei difetti assimilabile ad una sorta di "impronta digitale" delle stesse che consente di identificarle univocamente.
Inoltre, la tipologia di difetti, la loro densità e distribuzione consente, in alcuni casi, di distinguere le gemme sintetiche da quelle naturali.