X射线衍射仪在晶体结构测定中扮演着至关重要的角色。以下是实验操作与数据分析的简要指南:
实验操作
样品制备:样品需要被制成适合衍射仪测量的形态。对于单晶,样品应尽可能透明且无裂纹;对于粉末样品,则需要均匀分散。
仪器设置:在操作X射线衍射仪前,必须详细阅读使用说明书,并经过专业培训。检查环境条件,如室温、湿度,并确保电源电压稳定。
样品放置:将样品放置在样品座中,并确保样品表面与样品台齐平。对于单晶,可能需要进行晶体的定向。
数据收集:开启X射线源,对样品进行扫描。数据收集过程中,需要注意X射线的强度和样品的曝光时间,以确保数据的质量和样品的安全。
数据监测:在数据收集过程中,需要监控X射线管的状态,确保X射线的正确输出,并在测试结束后关闭X射线源。
数据分析
数据预处理:收集到的衍射数据需要进行预处理,包括背景扣除和衍射峰的识别。
晶胞参数和空间群的确定:通过衍射数据确定晶胞参数和空间群,这是结构解析的前提。
结构因子计算:利用衍射数据计算结构因子,这是解决晶体结构的关键步骤。
相角确定:由于衍射实验只能测得衍射强度而无法直接得到相角,因此需要通过如直接法、Patterson法等方法来确定相角。
结构模型构建:根据结构因子和相角构建初始结构模型,并通过最小二乘法进行优化。
Rietveld精修:对于粉末衍射数据,使用Rietveld方法对结构模型进行精修,以提高结构模型的准确性。
验证与修正:通过计算结构的R值等指标来验证结构模型的合理性,并进行必要的修正。
X射线衍射仪的使用和晶体结构的测定是一个复杂的过程,涉及到精确的操作和深入的数据分析。上述指南仅为简要概述,实际操作中需要根据具体情况进行调整和优化。