Dissertação de Mestrado

Esta dissertação apresenta um estudo aprofundado do Espalhamento Múltiplo Difuso (EDM) de raios X, um fenômeno de segunda ordem que surge do re-espalhamento do espalhamento difuso (ED) por planos cristalinos. O trabalho desenvolve um modelo teórico inovador, que permite quantificar a intensidade do EDM a partir da distribuição de intensidades no espaço recíproco, considerando desvios que um cristal tem de uma rede cristalina perfeita, relacionados com dinâmicas vibracionais e defeitos da rede. O modelo proposto explora a construção de Ewald, uma ferramenta geométrica que conecta conceitos como cones de Bragg, o ED e a esfera de Ewald, para visualizar e modelar a intensidade do EDM. Simulações computacionais demonstram a capacidade do modelo em reproduzir imagens experimentais, considerando diferentes tipos de espalhamento e distribuições de intensidade no espaço recíproco, incluindo ED isotrópico e anisotrópico. A aplicação do modelo em amostra padrão de cobre revela o potencial do EDM como técnica de caracterização estrutural. É também apresentado um método generalizado para a construção de mapas tridimensionais do espaço recíproco, com potencial para ser aplicado em diversos experimentos de difração de raios X, contribuindo na análise de variações estruturais dos materiais. Em resumo, este trabalho explora o EDM de raios X, revelando seus fundamentos teóricos e demonstrando sua aplicabilidade na análise de materiais. Esse trabalho abre caminho para futuras pesquisas e aplicações do EDM em diferentes áreas da ciência dos materiais, com potencial para aprofundar nosso conhecimento sobre defeitos cristalinos e suas influências nas propriedades dos materiais.

This dissertation presents an in-depth study of Diffuse Multiple Scattering (DMS) of X-rays, a second-order phenomenon that arises from the re-scattering of Diffuse Scattering (DS) by crystal planes. The work develops an innovative theoretical model that allows the quantification of DMS intensity based on the intensity distribution in reciprocal space, considering deviations from a perfect crystal lattice, such as those related to vibrational dynamics and lattice defects. The proposed model explores the Ewald construction, a geometrical tool that connects concepts such as Bragg cones, DS, and the Ewald sphere, to visualize and model the DMS intensity. Computational simulations demonstrate the model's capability to reproduce experimental images, considering different types of scattering and intensity distributions in reciprocal space, including isotropic and anisotropic DS. The application of the model to a standard copper sample reveals the potential of DMS as a structural characterization technique. Also presented is a generalized method for constructing three-dimensional reciprocal space maps, with the potential to be applied in various X-ray diffraction experiments, contributing in the analysis of structural variations in materials. In summary, this work explores DMS of X-rays, revealing its theoretical foundations and demonstrating its applicability in materials analysis. This work opens a new avenue for future research and applications of DMS in different areas of materials science, with the potential to furthering our knowledge about crystal defects and their influence on material properties.