シェラーの式とは

しぇらーのしき

XRDのピークの広がりから結晶子サイズを見積もる式 D = Kλ/(β cosθ)。βはラジアンの半値幅、Kは約0.9。

「シェラーの式」は、2分野の2問の練習問題に出てきます(材料分析(SEM・TEM・XRD・XPS), ナノ材料など)。

この用語の分野: 材料分析(SEM・TEM・XRD・XPS)

シェラーの式の練習問題に挑戦

XRDで 2θ = 38.2° に現れたピークの半値幅(装置による広がりを除いたもの)が0.40°だった。シェラーの式 D = Kλ/(β cosθ) で K = 0.9、λ = 0.15406 nm とすると、結晶子サイズはどれに最も近いか。

  1. A約0.37 nm
  2. B約25 nm
  3. C約21 nm
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正解:C. 約21 nm

半値幅はラジアンに直して β = 0.40 × π/180 ≈ 6.98×10⁻³ rad とし、θ には2θの半分の19.1°(cosθ ≈ 0.945)を使います。D = 0.9 × 0.15406/(6.98×10⁻³ × 0.945) ≈ 21 nm です。約0.37 nm はβを度のまま0.40として代入した誤り、約25 nm はθの代わりに2θの余弦 cos38.2° を使った誤りです。シェラーの式で求まるのは結晶粒そのものではなく、そろって回折する結晶子の大きさです。不均一なひずみもピークを広げるので、厳密にはウィリアムソン・ホール法などで両者を分けます。結晶子が大きくなると広がりが小さすぎて、精度よく求められなくなります。

解説の中の「シェラーの式」

「シェラーの式」が出てくる問題(2問)

  1. XRDで 2θ = 38.2° に現れたピークの半値幅(装置による広がりを除いたもの)が0.40°だった。シェラーの式 D = Kλ/(β cosθ) で K = 0.9、λ = 0.15406 nm とすると、結晶子サイズはどれに最も近いか。
  2. 粉末の比表面積を測るBET法の原理として正しいものはどれか。

関連する用語

XRD(X線回折) 比表面積 BET法 EDS(エネルギー分散型X線分光法) XPS(X線光電子分光法) SIMS(二次イオン質量分析法) 消滅則 SEM(走査電子顕微鏡) ブラッグの法則

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