X光散射技術
X光散射技術或X射線衍射技術（英語：X-ray scattering techniques）是一系列常用的非破壞性分析技術，可用於揭示物質的晶體結構、化學組成以及物理性質。這些技術都是以觀測X射線穿過樣品後的散射強度為基礎，並根據散射角度、極化度和入射X光波長對實驗結果進行分析。X光散射技術可在許多不同的條件下進行分析，例如不同的溫度或壓力。
發明
原理
X光的本質是一種電磁波，而電磁波能夠發生衍射，即繞開障礙物傳播。該方法利用的就是這個原理。之所以採用X光，是因為X光的波長與大多數分子或者晶胞大小相差不多，能夠在分子或晶體的微觀結構中發生衍射，同時也會被分子或者晶胞吸收一部分，而且穿透力適中，從而可以類似於穿透式電子顯微鏡那樣，通過接收經過分子之後的X光，而得到清晰的圖譜。
X光繞射技術
X光繞射（X-ray diffraction）技術可以用於研究分子的構象或形態。X光繞射技術是基於X光在穿過長程有序物質所發生的彈性散射。「繞射動力學理論」對晶體的散射現象給出了更為複雜的描述[1]。以下列出的是X光繞射的相關技術：
- 單晶X射線繞射：用於解析晶態物質中分子的整體結構，研究範圍可以從小的無機小分子到複雜的大分子，如蛋白質；可用單色性X光（德拜法）或連續波長X光（即「勞厄法」）進行研究。
- 粉末衍射：也是一種獲得晶體（微晶）結構的方法，所用樣品為多晶態或粉末固態晶體。粉末繞射通常用於鑑定未知物質，主要通過將衍射數據與繞射數據國際中心（International Centre for Diffraction Data，ICDD）中的繞射數據庫進行比較。這一技術或可用於鑑定非均一態的固體混合物，確定其中含量相對豐富的晶態物質；而且，當與網格修正技術（如Rietveld修正）連用時，還可以提供未知物質的結構信息。粉末繞射也是確定晶態物質晶系的常用方法，並可用於測定晶體顆粒的大小。
- 薄膜繞射。
- X射線極圖分析：用於分析和測定晶態薄膜樣品中晶態方位。
- X射線回擺曲線分析法：用於定量測量晶態物質的粒度大小和鑲嵌度散布。
散射技術
彈性散射
即使是非晶態物質（非長程有序），也可能可以用依賴於單色性X光的彈性散射的方法來研究：
- 小角X射線散射：在散射角2θ接近0°時，對樣品的X射線散射強度進行測量，以獲取納米到微米量級上的分子結構信息。[2]
- X射線反射率：用於分析和測定單層或多層薄膜的厚度、粗糙度和密度。[3]
- 廣角X射線散射：測量散射角2θ大於5°。
非彈性散射
實際應用
本方法對於化學和生物學的發展有着極大的貢獻。至2013年為止，通過此方法進行科研而獲得諾貝爾獎的科學家，就至少有6人。他們是
- 1914年，馬克斯·馮·勞厄（德國），獲得諾貝爾物理學獎。
- 1915年，布拉格父子（英國），獲得諾貝爾物理學獎。
- 1936年，彼得·德拜（英國/荷蘭），獲得諾貝爾化學獎。
- 1962年，奧森等3人[誰？]，獲得諾貝爾生理學或醫學獎。
- 1964年，艾倫·勞埃德·霍奇金（英國/埃及），諾貝爾化學獎。
- 1985年，赫伯特·豪普特曼等3人，諾貝爾化學獎。
單晶解析
參考文獻
- ^ （英文）Azároff, L. V.; R. Kaplow, N. Kato, R. J. Weiss, A. J. C. Wilson, R. A. Young. X-ray diffraction. McGraw-Hill. 1974.
- ^ （英文）Glatter, O.; O. Kratky. Small Angle X-ray Scattering. Academic Press. 1982 [2008-01-24]. （原始內容存檔於2012-02-11）.
- ^ （英文） Holy, V. et al. Phys. Rev. B. 47, 15896 (1993).
- ^ Sheldrick, G. M. A short history of SHELX. Acta Crystallographica Section A: Foundations of Crystallography. 2008-01-01, 64 (1) [2024-04-12]. ISSN 0108-7673. doi:10.1107/S0108767307043930. （原始內容存檔於2022-05-07） （英語）.
