基本原理
GID 的基本原理与 X 射线衍射（XRD）类似，都是基于 X 射线与物质相互作用产生的衍射现象。关键的区别在于入射角。在 GID 中，X 射线以非常小的角度（通常小于 5 度，甚至更小）掠入射到样品表面。这种小角度入射使得 X 射线主要与样品表面及近表面区域发生作用，从而增强了对表面结构的敏感性。
当 X 射线以掠入射角照射到样品表面时，会产生衍射。衍射 X 射线的角度和强度与材料的晶体结构和原子排列有关。通过分析衍射图谱，可以确定材料的晶体结构、晶格常数、晶粒大小、应力状态以及薄膜的厚度、密度和粗糙度等信息。
应用领域
GID 广泛应用于以下领域：
- 薄膜分析： GID 可以用于分析薄膜的晶体结构、取向、应力和组成。这对于半导体器件、光学涂层和磁性薄膜的研发至关重要。
- 表面分析： GID 对表面敏感，可以用来研究材料的表面结构、表面粗糙度和表面相。例如，可以用于研究纳米材料的表面结构。
- 材料表征： GID 还可以用于分析多层膜的结构，例如在硬质涂层和多层光学器件中。
- 应力分析： 通过测量衍射峰的位移和宽度变化，可以确定薄膜中的应力状态。
技术优势
与传统的 XRD 技术相比，GID 具有以下优势：
- 表面敏感性： 小入射角增强了对表面的探测能力，非常适合研究表面结构。
- 非破坏性： GID 是一种无损检测技术，不会破坏样品。
- 样品制备相对简单： GID 对样品形状和尺寸的要求相对宽松，不需要制备特殊样品。
然而，GID 也有一定的局限性，例如对样品定位的精确度要求较高，而且对于材料内部结构的探测能力不如 XRD。
结论
掠入射衍射（GID）是一种强大的表面敏感性 X 射线衍射技术，在材料科学和工程领域具有广泛的应用。 它通过利用小入射角增强了对样品表面及近表面结构的探测能力，为研究薄膜、表面和纳米材料提供了有力的工具。 GID 技术的应用，极大地推动了材料科学的发展。