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X線回折【えっくすせんかいせつ】

X線回折とは、X線を照射すると結晶格子内の原子の周りにある電子によって散乱、干渉し回折する現象。その結晶構造を反映したパターンが発生する。物質特有の回折パターンを示すため、様々な分析装置に用いられている。

関連した単語

X線回折の原理とブラッグの法則

結晶にX線を照射すると、原子分子の配列状態によって物質特有のパタ ー ン を 示 す 。 こ の 回 折 パ タ ー ン か ら 物 質 を 構 成 す る 成 分 の 格 子 定 数dを 得 る 事 が 出 来 る 。 X線 が 単 色 の 場 合 、 散 乱 X線 は 干 渉 し 特 定 の 方 向へ回折X線が生じる。回折X線が強めあう方向は、隣り合う面(例えば結晶格子内の第1面と2面)の間隔によって生じる行路差に依存している。原子間の間隔をd(格子定数)、X線の入射角の補角をθとした場合、行路差は2dsinθとなる。2dsinθが入射するX線の波長λの整数倍の時にだけ回折が起こる。つまり、 nλ=2dsinθが成り立つ。この式をブラッグの法則と呼ぶ。少しでもずれると強め合うことはなく回折は起きない。

X線を応用した分析手法

【粉末X線回折法】 粉 末 X線 回 折 法 と は X線 回 折 の 原 理 を 用 い て 、 物 質 固 有 の 回 折 パ ター ン か ら 構 成 し て い る 成 分 の 格 子 定 数 を 始 め 、 様 々 な 情 報 を 得 る 分 析方法である。試料を非破壊で測定でき、粉末状、絶縁物の分析が可能である。得られる情報としては、未知物質の同定、結晶性や配向性、歪み量や応力などが挙げられる。試料は細かく均一な粒子であればある程、回折パターンがシャープに出てくる。そのため測定前に均一な粒子であることが望ましい。【単結晶X線回折法、X線トポグラフ法】 単結晶X線回折法とは、単結晶を測定試料とした分析方法である。単結晶に単色X線を照射すると、回折X線がスポット状に得られる。回折X線強度を測定、解析することで結晶中の電子密度分布が得られ、そこから結晶中の原子の配列が分かる。低分子からタンパク質等の生体高分子まで、化合物分子の立体構造を同定することが可能である。また単結晶の方位測定にも応用されており、シリコンウェーハなどの単結晶内部の不純物や編析や積層欠陥など直接観察することも可能である。これはX線トポグラフ法と呼ばれ、半導体の分野でも用いられている分析手法である。

問題

あ る 単 結 晶 に 対 し て X線 回 折 測 定 を 行 い 、 波 長 3.5×10-10mの X線 を 照射したところ、入射角の補角40°で最初の強い回折パターンを示した。この場合の格子間隔dを求めよ。

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