XRD investigations in geological and mineralogical fields

Význam tématu

X-ray difrakce (XRD) je klíčovou metodou pro identifikaci a kvantifikaci minerálních fází v geologickém materiálu. Umožňuje rychlé a přesné stanovení krystalických struktur a jejich zastoupení, což je zásadní při výzkumu sedimentů, hornin a dalších geologických vzorků.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem článku je představit využití stolního XRD systému ARL X’TRA Companion v mineralogii a geologii. Autor popisuje princip měření, přípravu vzorků, provedení fázové identifikace a kvantifikace pomocí Rietveldovy metody a demonstruje výsledky na konkrétních vzorcích hornin.

Použitá metodika a instrumentace

Stolní difraktometr ARL X’TRA Companion ve θ/θ Bragg-Brentano geometrii s 600 W rentgenkou (Cu nebo Co).
Semiconductor pixelový detektor s rozlišením 55×55 µm pro rychlý a vysoce rozlišený sběr dat.
Příprava vzorků: horniny drcené a mlety na ~100 µm prášek, pečlivá manipulace eliminuje preferenční orientaci.
Software a databáze: PROFEX (open source), MATCH!, MAUD/FULLPROF, ICDD nebo COD.

Hlavní výsledky a diskuse

Modelový vzorek obsahoval magnetit (15,5 %), křemen (52,6 %), annit (6,8 %), sekaninaite (2,9 %), anortit (15,3 %) a oligoklas (6,7 %).
Rietveldova analýza umožnila stanovení poměru Fe2+ (6,36 %) a Fe3+ (7,48 %) s celkovým obsahem železa 13,84 %.
Výsledky prokázaly vysokou přesnost kvantifikace minerálů i oxidačních stavů prvků.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a reprodukovatelná fázová analýza minerálů.
• Automatizace a dávkový režim pro vysokou propustnost.
• Jednoznačná identifikace díky otevřeným databázím a Rietveldově kvantifikaci.
• Integrace s LIMS pro efektivní správu dat a standardizaci výsledků.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Miniaturizace a rozvoj mikro-difrakce pro analýzu drobných inkluzí.
• Využití umělé inteligence pro automatickou identifikaci difraktogramů.
• Kombinace XRD a XRF pro komplexní mineralogicko-elementární charakterizaci.
• Vývoj přenosných XRD systémů pro terénní aplikace.

Závěr

ARL X’TRA Companion je robustní, uživatelsky přívětivý systém pro fázovou a kvantitativní analýzu minerálů v geologických vzorcích. Díky vysoké rychlosti, přesnosti a možnosti integrace je vhodný pro akademický výzkum i průmyslové aplikace.

Reference

• Berthier E. SMARTNotes #02: XRD investigations in geological and mineralogical fields. Thermo Fisher Scientific Inc., 2025.