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Refletividade de raios X, algumas vezes conhecida como refletividade especular de raios X, refletometria de raios X, ou XRR, é uma técnica analítica sensível à superfície utilizada em química, física e ciência dos materiais para caracterizar superfícies, filmes finos e de multicamadas.^[1][2][3][4] É relacionada a técnicas complementares de refletometria de nêutrons e elipsometria. A ideia por trás da técnica é refletir um feixe de raios X em uma superfície plana; e então medir a intensidade de raios X refletidos na direção especular (ângulo refletido igual ao ângulo de incidência). Se a interface não é perfeitamente suave e nivelada, então a intensidade refletida vai se desviar do valor de refletividade, previsto pela lei de Fresnel. Essa diferença pode ser analisada para obter o perfil de densidade da interface normal à superfície.

Essa técnica parece ter sido utilizada pela primeira vez com raios X pelo professor Lyman G. Parratt, da Universidade de Cornell, em um artigo da Physical Review em 1954.^[5] O trabalho inicial de Parratt's explora a superfície de vidro revestida com cobre. Mas, desde então, a técnica tem sido estendida para uma vasta gama de interfaces sólidas ou líquidas.

A relação matemática básica que descreve reflectividade especular é bastante simples. Quando uma interface não é perfeitamente plana, mas apresenta um perfil de densidade eletrônica média dada por ${\displaystyle \rho _{e}(z)}$, então a refletividade pode ser aproximada por:^[6]

${\displaystyle R(Q)/R_{F}(Q)=\left|{\frac {1}{\rho _{\infty }}}{\int \limits _{-\infty }^{\infty }{e^{iQz}\left({\frac {d\rho _{e}}{dz}}\right)dz}}\right|^{2}}$

Onde ${\displaystyle R(Q)}$ é a refletividade, ${\displaystyle Q=4\pi \sin(\theta )/\lambda }$, ${\displaystyle \lambda }$ é o comprimento de onda dos raios X, ${\displaystyle \rho _{\infty }}$ é a profundidade de penetração no material e ${\displaystyle \theta }$ é o ângulo de incidência. Tipicamente, pode-se então utilizar esta fórmula para comparar modelos parametrizados do perfil de densidade média na direção z, com a refletividade de raios X medida e, em seguida, variar os parâmetros até o perfil teórico corresponder as medidas.

Para filmes com múltiplas camadas, a refletividade de raios X pode mostrar oscilações com comprimento de onda, análogo ao efeito de Fabry-Perot. Estas oscilações podem ser utilizadas para inferir espessuras de camada e outras propriedades, por exemplo, usando o formulação matricial de Abeles.

Referências

• Jean Daillant, Alain Gibaud (2009). X-ray and Neutron Reflectivity: Principles and Applications. Berlim: Springer. doi:10.1007/978-3-540-88588-7 
• Alexei Erko, Dr. Mourad Idir, Dr. Thomas Krist, Professor Alan G. Michette (2008). Modern Developments in X-Ray and Neutron Optics. Berlim: Springer. doi:10.1007/978-3-540-74561-7  !CS1 manut: Nomes múltiplos: lista de autores (link)
• Jens Als-Nielsen, Des McMorrow (2011). Elements of Modern X-ray Physics 2ª ed. [S.l.]: Wiley 
• M. Tolan (1999). X-Ray Scattering from Soft-Matter Thin Films. [S.l.]: Springer. doi:10.1007/BFb0112834