2021年03x射线衍射实验.ppt

第三章 X-射线衍射实验
一、单晶的培养
晶体的生长和质量主要依赖于晶核形成和生长的速率
晶核形成的快就会形成大量微晶，并易出现晶体团聚
生长的速率太快会引起晶体出现缺陷
为了避免这两个问题常需“摸索”和“运气”
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1. 溶液里晶体的生长
最常用的方法: 冷却或蒸发化合物的饱和溶液
要点：缓慢结晶、不能让溶剂完全挥发
措施：
干净光滑的器皿
清洁稳固的环境
合适的溶剂
适宜的温度
2. 溶液界面扩散法（liquid diffusion)
两种方法：
A、B分别为两种反应物溶于两种不同的溶剂所形成的溶液
A或B为待结晶化合物的溶液，而另一为惰性溶剂
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3. 蒸汽扩散法（vapor diffusion)
A、B分别为两种对目标物溶解度不同的溶剂，目标物溶解于溶解度大的A中，溶解度小的溶剂B的蒸汽慢慢扩散A中，降低目标物的溶解度，使之不断结晶出来
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4. 凝胶扩散法(diffusion)
或将反应物之一置于凝胶中，另一种的溶液进行扩散（a）；或将两种反应物制成溶液，从不同方向向凝胶中扩散（b、c）
a
b
c
常用的凝胶有：硅酸钠、四甲氧基硅胶、明胶和琼脂等
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(hydrothermal method and solvothermal method)
特别难溶的化合物可用此法，重要的技巧是控制好温度
6. 升华法(sublimation)
能长出好的晶体，但应用较少。
二、晶体的挑选和安置
1．晶体的挑选
大小是一个重要因素。理想的尺寸取决于：晶体的衍射能力和吸收效应程度（决定于晶体所含元素的种类和数量）；所用射线的强度和探测器的灵敏度（仪器的配置）
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光源所带的准直器的内径决定了X射线强度一致区域的大小，晶体的尺寸一般不能超过准直器的内径（~）。对于CCD，晶体合适的尺寸是：~，~，~
品质好的晶体，应该是透明、没有裂痕、表面干净、有光泽、外形规整
要选三个方向尺寸相近的（否则对衍射的吸收有差别），过大的可以用解剖刀切割，切割时要用惰性油或凡士林
2．晶体的安置
通常也叫粘晶体，安置前一般最好先要观察其是否稳定
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晶体的安置方法
a
b
c
d
a 将晶体粘在玻璃絲上的正确做法
b 要晶体上包上一层胶等保护晶体
c 将晶体装在密封的毛细玻璃管中
d 将晶体粘在玻璃絲上的不正确做法
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三、数据的收集
1．面探测器衍射仪的原理
X-射线面探器，是电荷藕合器件探测器(charge coupled device detector)，简称CCD探测器
原理如同电视摄像机或数码照相机，不过其含有薄膜磷光材料，被X射线激活后，可发射可见荧光，磷光材料通过光学纤维与CCD芯片耦连，从而这些荧光经过电子器件快速地转化为衍射强度相应的数字信号，供计算机直接处理
CCD安装在保留θ园的转动装置上，样品装在保留φ、ω园的转动装置上（χ园固定），以便驱动它们通过相对转动，对X射线的散射形成的各种取向曝光
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2．面探测器的数据收集
基本程序是：首先旋转照相----查看晶体的质量；接着测晶胞参数；最后收集数据
收集数据时必须考虑的可变参数有：晶体与探测器间的距离、每次曝光过程中晶体转动的角度、扫描角度、晶体与准直器内径的大小、曝光时间、收集数据的范围和扫描方式等。一般说仪器缺省值可满足大部分要求
晶体与探测器的距离d
d值在45mm~55mm之间就可满足大部分要求，一般都是固定在50mm
d值太小，衍射点太密，会重叠，背景噪声也会增加；太大，记录的衍射强度会降低
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扫描角度
通常讲，越小越好，超过1°就很难解出结构来，但太小会太费机时，°°之间选择， °
准直器与晶体的大小
，晶体的尺寸太大，就需要切割，尤其是那些吸收强的晶体，尽可能选用体积小（~）、外观均衡的晶体，以减少吸收效应
曝光时间
并非越长越好,一般控制在5至10s,原因是