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X 光單晶繞射儀 ( Single Crystal X-ray Diffrationmeter )

X 光單晶繞射儀 ( Single Crystal X-ray Diffrationmeter ). 自從 Rontgen 於 1895 年發現 X 射線以來，於波長在 (1 Å ) 附近，穿透力大，空間解析度高。利用此光源可以做各種的分析，小至分子中原子的距離，鍵結型態 ; 大至人體各部位的透視。在這裡，我們將對前者即單晶繞射原理部份，做一介紹。.

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X 光單晶繞射儀 ( Single Crystal X-ray Diffrationmeter )

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  1. X光單晶繞射儀(Single Crystal X-ray Diffrationmeter) 自從Rontgen 於 1895 年發現X射線以來，於波長在(1Å)附近，穿透力大，空間解析度高。利用此光源可以做各種的分析，小至分子中原子的距離，鍵結型態 ; 大至人體各部位的透視。在這裡，我們將對前者即單晶繞射原理部份，做一介紹。

  2. 由於在晶體中，結晶面間的距離與 X光的波長的數量級相當。當光源照射在一組平行結晶面(HKL)上時，兩鄰近面在入射及繞射光之光程差為波長的整數倍時，會呈現加乘效應，即符合Bragg公式 2dsin θ = nλ的關係 ; 其中，d 為鄰近兩平行面的距離 ; θ為入射光與平面的夾角，λ 為光源的波長，n為任意整數。

  3. 當光程差是λ的整數倍時，呈現加成效應; 而若光程差是λ的非整數倍時，視為削減效應。由此，可預期繞射峰只在特定的θ產生。為滿足Bragg繞射公式，必須滿足下列兩個條件。 • 第一、入射光、繞射光與晶體平行面之法線這三個向量需在同一平面。 • 第二、欲測面的法線平分入射光與繞射光的夾角。

  4. 對第一點而言，若樣品為粉末，則無須擔心，因為各粉末顆粒應是亂向的(random orientation)，即任何一組平行面均會符合第一條件的位向。因此只要將偵測器以晶體樣品為中心，從入射光的方向為起點做圓周運動即可得到光譜。一般稱為二環繞射(一環為轉動晶體之ω，另一環轉動偵測器之 2θ )典型的粉末繞射圖譜。 • 每一個波峰(peak)經指標化(index)後即得 (HKL) ，所得數據為 dHKL(或θHKL及 λHKL)。

  5. 但若樣品為單晶時，為滿足上述第一條件，需將欲測面的法線向量調到入射光與繞射光(detector)的平面上。但若樣品為單晶時，為滿足上述第一條件，需將欲測面的法線向量調到入射光與繞射光(detector)的平面上。 • 最直接的方法是利用三個互相垂直並交錯在同一點(此點即為晶體的位置)的轉動軸，每個軸均有轉三百六十度的自由度。這部份我們稱之為測向儀(goniometer)。 • 通常以由，ω ，Φ ，χ環來表示。除此之外，當然尚需偵測器轉動之2θ環，所以單晶繞射儀又稱為四環繞射儀。

  6. 除了粉末繞射中之θHKL，λHKL之外，還多了 nHKL代表繞射峰 HKL 面之法線向量。即面的位向。通常用ωHKL，χHKL，ΦHKL三個角度來表示。因為這個是三度空間的數據，數目遠比粉末繞射的數據多得多。

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