X射線衍射法
| X射線衍射法 |
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概念X射線法晶體學是一門利用X射線來研究晶體中原子排列的學科。更準確地說，利用電子對X射線的散射作用，X射線晶體學可以獲得晶體中電子密度的分布情況，再從中分析獲得原子的位置信息，即晶體結構。(以下論述以高分子材料的X射線晶體學為主)由於所有的原子都含有電子，並且X射線的波長範圍為0.001-10納米(即0.01-100埃)，其波長與成鍵原子之間的距離(1-2埃附近)可比，因此X射線可用於研究各類分子的結構。但是，到目前為止還不能用X射線對單個的分子成像，因為沒有X射線透鏡可以聚焦X射線，而且X射線對單個分子的衍射能力非常弱，無法被探測。而晶體(一般為單晶)中含有數量巨大的方位相同的分子，X射線對這些分子的衍射疊加在一起就能夠產生足以被探測的信號。從這個意義上說，晶體就是一個X射線的信號放大器。X射線晶體學將X射線與晶體學聯繫在一起，從而可以對各類晶體結構進行研究，特別是蛋白質晶體結構。
目錄
簡介
根據X射線穿過物質的晶格時所產生的衍射特徵，鑑定物質成分與結構的方法。利用晶體對X射線的衍射效應，研究晶體的內部結構，最終確定出不同的或相同的原子在晶胞內的位置(即原子的排列方式)。它包括:①根據晶體的晶形、勞埃圖以及某些物理性質(如壓電性、旋光性等)，確定出晶體的晶系和對稱型;②根據回擺圖或旋轉圖測定出晶胞參數;③根據晶體化學組成及其密度和晶胞參數，計算出單位晶胞內分子數，從而算出單位晶胞內各種原子的數目;④對魏森堡圖或回擺圖進行指標化，即對照片上每一衍射點確定其晶面指標的過程，然後根據衍射系統消光的特點定出衍射群，再結合其他性質定出空間群;⑤根據衍射點的指標和對應每一衍射點的衍射強度，並通過對強度數據進行一系列修正，還原為結構振幅;⑥再根據這許多由實驗得到的結構振幅資料，或運用直接法(求出其相角)，或結合晶體化學原理運用試差法(反覆假設試用結構)，最終確定出每個原子在單位晶胞內的坐標。X射線衍射技術已經成為研究粘土礦物(尤其是研究泥岩和碳酸鹽岩中的粘土礦物)的最重要手段，並且也是研究各種自生礦物的重要手段，並能對泥、頁岩中自生礦物和碎屑礦物做定量分析，此外還可以用於固體有機質的顯微結構與變質程度的研究，這些都是其他分析手段的弱點。
評價
X射線衍射法是一種研究晶體結構的分析方法，而不是直接研究試樣內含有元素的種類及含量的方法。當X射線照射晶態結構時，將受到晶體點陣排列的不同原子或分子所衍射。X射線照射兩個晶面距為d的晶面時，受到晶面的反射，兩束反射X光程差2dsinθ使入射波長的整數倍時，即2dsinθ=nλ(n為整數)，兩束光的相位一致，發生相長干涉，這種干涉現象稱為衍射，晶體對X射線的這種折射規則稱為布拉格規則。θ稱為衍射角(入射或衍射X射線與晶面間夾角)。n相當於相干波之間的位相差，n=1，2…時各稱0級、1級、2級……衍射線。反射級次不清楚時，均以n=1求d。晶面間距一般為物質的特有參數，對一個物質若能測定數個d及與其相對應的衍射線的相對強度，則能對物質進行鑑定。[1]