单晶X射线读书报告.docVIP

单晶X射线分析技术及其应用 本学期通过对单晶X射线课程的学习，我了解了单晶X射线分析技术的应用及其原理、流程，课程结束后对此感到兴趣浓厚。但由于课时安排有限，我未能充分理解吸收所学内容。因此利用课余时间我查阅了相关书籍，并认真的对单晶X射线分析的原理、方法以及应用做了总结。下面浅显的介绍下我对单晶X射线分析技术有关知识的理解。 单晶X射线结构分析是一门以物理学为基础、以计算数学为手段来研究晶体结构和分子几何的交叉学科，成为当前认识固体结晶物质微观结构的最强有力、最常用的研究方法。 单晶结构分析流程： 单晶衍射仪的结构和工作原理 单晶衍射仪的结构： 一般X射线衍射仪主要由三个部分构成：X射线发生装置、测角装置、控制及数据处理系统，不同X射线衍射仪的主要区别在于测角装置的差异。 X射线发生装置：主要包括X射线管、高压发生器、冷却系统和真空系统。X光管根据结构分封闭式和可拆式。封闭式X光管为高真空玻璃绝缘管，管壁开有X射线窗口，由于阳极冷却速度慢，而限制了其输出功率，一般为2～3kV。可拆式X光管，阳极为真空的扁圆柱，内部通冷却水，工作时阳极绕轴旋转，电子轰击部位不断变换，提高了功率输出，功率可达20kV，从而X射线的强度增加，对于衍射能力弱或晶体小的样品可获得衍射数据。 控制及数据处理系统：主要用于仪器各种条件的设定、数据的储存及处理解析。四园单晶衍射仪是最早实现由计算机控制的大型分析仪器，其作用是控制仪器的运行和数据结晶学的计算，随着计算机的发展，新型的仪器配有工作站，还可用于结构的解析等。CCD配备有更先进的计算机控制系统，同时衍射图像还可以直接显示在屏幕上更加有利于分析研究。 测角装置：包括测角仪、样品座、单色器、探测器。测角仪是衍射仪的心脏，其制造精度直接引响值的测量精度；探测器是将衍射强度的测量值转换为适用数据处理的形式，从原始的胶片记录方式变化为现在的数据记录。 四圆测角仪及其坐标系：四圆测角仪是四圆单晶衍射仪的核心部件，它具有加工精度高且四个圆的旋转轴交于一点的特点。组成衍射仪的四个圆分别称为、、、圆。圆：是测角仪头上绕安置晶体的轴自转的圆，旋转角称为角； 圆：是安置测角头的垂直大圆，测角头可在此圆上运动，其轴是水平方位的，望远镜固定在该圆上，旋转角称为角； 圆：是带动垂直的圆转动的圆，旋转角称为角； 圆：是与圆同轴、带动计数器转动的圆，用于测量角，并收集强度。 圆和圆的作用是调节晶体的取向，使晶体的某一组点阵面转到合适的位置，使其衍射线处于水平面上；圆和圆是使晶体旋转到能使该点阵面产生衍射的位置，并使衍射线进入探测器。 四圆共有3个轴，这三个圆与入射线在空间上于一点，晶体安放在交点上，望远镜的十字中心与节点一致。 CCD测角仪：CCD测角仪与四圆测角仪十分相似，但由于其探测器为平面，为了获得三维空间的衍射数据，不必要所有的轴都能转动，因而圆固定在54.74°。 单晶衍射仪的工作原理： 四圆测角仪是根据布拉格方程及反射球的集合关系设计的。 探测器接收到衍射 计算出其倒易点坐标 求的倒易晶胞及取向矩阵 计算所有倒易点坐标 测得所有倒易点的衍射强度 四圆单晶衍射仪是逐点收集衍射数据，四圆数据收集的多少与晶胞的大小有关，虽然数据精度高，但数据收集时间长，一般要20-50个小时，对于部分晶体反而得不到高质量的可用于结构解析的强度数据。由于合成物质的大量出现和结构解析速度的提高，提高强度数据的收集方法便出现了，这就是面探技术。面探技术目前主要分为IP和CCD两种。其特点是同一时间可记录探头面积内所有衍射点的强度及及坐标，而衍射点的多少取决于晶体的晶胞大小、对称、X射线的波长和探头的面积，有的可达200余个。IP是用一种特殊的感光材料制成一定形状大小的面，当有衍射点打到上面便可以感光，然后用激光探测器读取接收到衍射强度转换为光电子数，同时清楚原有的记录，可重复多次使用。CCD则是直接将接收到的衍射强度数据转换为光电子数，并记录其位置。CCD代表表面探测技术的发展趋势。 单晶衍射仪CCD的操作步骤： 开机： 严格按照仪器的操作指南进行，注意冷却水的开关、流量和压力。获得已知波长、强度稳定的X射线光源。 晶体的安装与选择： 确保用于单晶衍射的样品代表要鉴定的物相，从晶体的形状、颜色、解理和其他分析方法上给与保证。 上机的样品尽可能选择或切割成球形的单晶体或晶体碎片，无裂痕、透明，表面干净有光泽，直径大小在0.1-0.7mm，也可为板状、片状、柱状、针状等，偏光显微镜下观察具均匀一致消光位。用强力胶将其粘在一定长度和直径的玻璃丝顶端，并将其安装在仪器的测角头上，对一些在空气中容易变化的晶体还要用玻璃管或其他方式使其与空气隔绝封闭。 按照仪器的程序将样品调节至测角仪的中心。 拍摄旋转图：排除非晶（无射线