X光散射技术

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这幅图所显示的是晶体的X光衍射花样,所用晶体为一蛋白质晶体。图中的每一个黑点反映为一个衍射点,这些衍射点是由被晶体散射的X光相互干涉而形成。

X光散射技术X-ray scattering techniques)是一系列常用的非破壞性分析技術,可用於揭示物質的晶體結構、化學組成以及物理性質。人的肉眼可接受的可見光之波長範圍為400~800nm,也就是說遠小於這個尺度的分子、原子、原子核以及電子,是無法用可見光來”看”到其存在的影像。也因此要使用波長夠短的光,才能夠觀察到原子尺度的世界。X光的波長介於0.1~100Å之間,因此若是要觀察原子尺度的世界,X光將是最佳的選擇。但是 X 光因為波長短所以相對的穿透性也高,因此無法像傳統光學顯微鏡一樣利用凸透鏡折射聚焦的方式,直接的”看”到原子存在之情況,必須利用單晶 X 光繞射的方法才能夠對原子所處的環境加以觀察。而这些技术都是以观测X射线穿过样品后的散射强度为基础,并根据散射角度、极化度和入射X光波长对实验结果进行分析。X光散射技术可在許多不同的條件下進行分析,例如不同的溫度壓力

單晶具有三維週期性重複的特性,是由原子聚集成原子團再堆疊形成固定規則排列的晶體,若是原子團與原子團之間有清楚的界線,且相互之間是以較弱的作用力結合則稱為分子晶體(molecular crystal),若是原子團與原子團之間並沒有清楚的界線,相互之間的結合力都一樣強則稱為固態晶體(solid state crystal)。對於X光而言單晶提供了具備週期性特性的光柵,因此根據繞射原理可以產生有意義的單晶X光繞射數據。

X光繞射技术[编辑]

X光繞射(X-ray diffraction)技术可以用于研究分子构象或形态。X光繞射技术是基于X光在穿过长程有序物质所发生的弹性散射。“繞射动力学理论”对晶体的散射现象给出了更为复杂的描述[1]。以下列出的是X光繞射的相关技术:

  • 单晶X射线繞射:用于解析晶态物质中分子的整体结构,研究范围可以从小的无机小分子到复杂的大分子,如蛋白质;可用单色性X光或连续波长X光(即“劳厄法”)进行研究。
  • 粉末衍射:也是一种获得晶体(微晶)结构的方法,所用样品为多晶态或粉末固态晶体。粉末繞射通常用于鉴定未知物质,主要通过将衍射数据与繞射数据国际中心(International Centre for Diffraction Data,ICDD)中的繞射数据库进行比较。这一技术或可用于鉴定非均一态的固体混合物,确定其中含量相对丰富的晶态物质;而且,当与网格修正技术(如Rietveld修正)连用时,还可以提供未知物质的结构信息。粉末繞射也是确定晶态物质晶系的常用方法,并可用于测定晶体颗粒的大小。
  • 薄膜繞射。
  • X射线极图分析:用于分析和测定晶态薄膜样品中晶态方位。
  • X射线回摆曲线分析法:用于定量测量晶态物质的粒度大小和镶嵌度散布。

散射技术[编辑]

弹性散射[编辑]

即使是非晶态物质(非长程有序),也可能可以用依赖于单色性X光的弹性散射的方法来研究:

非弹性散射[编辑]

非弹性散射的X射线的能量和角度被监测时,相关的散射技术就可以用于探测物质的能带结构

参考文献[编辑]

  1. ^ (英文)Azároff, L. V.; R. Kaplow, N. Kato, R. J. Weiss, A. J. C. Wilson, R. A. Young. X-ray diffraction. McGraw-Hill. 1974. 
  2. ^ (英文)Glatter, O.; O. Kratky. Small Angle X-ray Scattering. Academic Press. 1982. 
  3. ^ (英文) Holy, V. et al. Phys. Rev. B. 47, 15896 (1993).

參見[编辑]

外部連結[编辑]