单晶衍射仪.ppt

* * 单晶衍射仪 主讲人：王越 1 晶体衍射发展简介 2 仪器使用原理 3 仪器构造 4 制样方法 5 操作方式 6 目 录 1 2 3 4 5 6 注意事项 晶体衍射发展简介 从晶体学的发展可分为古典和现代两个阶段。古典晶体学阶段，确定了14种空间点阵型式，导出32种宏观对称群，进而推导出230个空间群。1895年德国人Roentgen发现一种穿透力极强的射线，命名为X射线.1912年，M.Laue实现了X射线在晶体中的衍射，开创了现代晶体学阶段。 从1912年至30年代，Laue、Bragg，Pauling等对无机化学物的晶体结构做了大量的测定工作，获得了NaCl型、ZnS型、CsCl型、? 萤石(CaF2)、黄铁矿、方解石、尖晶石等典型晶体的精确结构数据。在此基础上，离子晶体结构理论得到发展，Goldschmidt、Pauling各自总结了一套离子半径。 40-50年代，开展了对有机化合物的晶体结构测定，特别是60年代开始至现在方兴未艾的蛋白质生物大分子结构的测定，对生命科学、环境科学、医药化学的发展，提供了有力的工具。 60年代随着计算机的发展，计算机控制的单晶衍射仪问世，衍射数据收集的速度、精度大大提高。四圆衍射仪和直接法的使用，大大改变了X射线晶体学的面貌。 80年代，国际上已建立了五大晶体学数据库 （1）剑桥结构数据库（The Cambridge structural Database, CSD ）（英国）； （2）蛋白质数据库（The Protein Data Bcmk PDB）（美国）； （3）无机晶体结构数据库（The Inorganic Crystal Structure Database ICSD）(德国)； （4）NRCC金属晶体学数据文件库（加拿大）； （5）粉末衍射文件数据库（JCPDS-ICDD）（美国） 。 晶体衍射发展简介 仪器使用原理 1、晶体的基本特征2、X射线的产生3、晶体的X射线衍射要素 晶体的基本特征 由于晶体中原子是周期排列的，其周期性可用点阵表示。而一个三维点阵可简单地用一个由八个相邻点构成的平行六面体（称晶胞）在三维方向重复得到。一个晶胞形状由它的三个边（a,b,c）及它们间的夹角（γ，α，β）所规定，这六个参数称点阵参数或晶胞参数。 描述晶胞结构的六个参数： a，b，c，α，β，γ 晶体结构与点阵的关系 晶体结构 = 点阵 + 结构基元 这样一个三维点阵也可以看成是许多相同的平面点阵平行等距排列而成的，这样一族平面点阵称为一个平面点阵族，常用符号HKL（HKL为整数）来表示。 立方 四方 斜方(正交) 三方 六方 单斜 三斜 七大晶系 晶体学点群是晶体结构中存在的点对称操作群，共有32种。 晶体具有空间点阵式的结构，晶体中存在的独立的宏观对称元素有：对称中心，镜面，轴次为1,2,3,4,6的旋转轴和4 次反轴等。 晶体学点群是指：把晶体中可能存在的各种宏观对称元素，通过一个公共点，按一切可能性组合起来，得到32种形式，和这些形式对应的对称操作群就是32种晶体学点群。 晶体学点群 在空间点阵中选择某一点作原点，并规定了单位a,b,c后,点阵单位就已确定。 1.点阵点指标uvw按下式定义： r =ua+vb+wc ，r为原点到该点阵点的矢量。 2.直线点阵指标的记号[uvw]，则由该直线点阵和矢量ua+vb+wc平行所规定。 3.平面点阵指标或晶面指标(hkl)，则由该平面和3个坐标轴相交的倒易截数互质的比值来规定。这里的截数是指该平面与坐标轴的交点和原点的距离，用点阵单位的长度作计数的单位。 1/r:1/s:1/t = h:k:l 点阵点、直线点阵和平面点阵的指标 晶体结构具有空间点阵式的周期结构,点阵结构的空间对称操作群称为空间群.所以空间群是晶体学空间对称操作的集合。 将点操作和平移操作组合在一起，可得到螺旋旋转（包括纯旋转），滑移反映和旋转倒反（或旋转反映）三类复合操作，以及这些复合操作的对称元素出现的位置。 空间群可分为点式空间群和非点式空间群两大类。点式空间群14空间点阵型式基础上，将230和点群进行组合得到的。非点式空间群可在点式空间群的基础上，将其中的旋转轴和逐一地换成同形的镜面对称元素，替换后，抛弃其中不可能的组合，把其中相同的归并到一起。 空间群的推导和表达 用于晶体结构测定的X射线波长约0.5-2.5?，与晶体内原子间距大致相当。这种X射线，通常在真空度约10~4Pa的X射线管内，由高压加速的电子冲击阳极金属靶产生，常用的靶材有Cu靶，Mo靶和Fe靶。 X射线与可见光一样，有直进性、折射率小、穿透力强。当它射到晶体上