Transcript X光單晶繞射儀(Single Crystal X

X光單晶繞射儀
(Single Crystal X-ray Diffrationmeter)
自從Rontgen 於 1895 年發現X射線以來，於波
長在(1Å)附近，穿透力大，空間解析度高。利
用此光源可以做各種的分析，小至分子中原
子的距離，鍵結型態 ; 大至人體各部位的透視。
在這裡，我們將對前者即單晶繞射原理部份，
做一介紹。

由於在晶體中，結晶面間的距離與 X光的波
長的數量級相當。當光源照射在一組平行結
晶面(HKL)上時，兩鄰近面在入射及繞射光
之光程差為波長的整數倍時，會呈現加乘效
應，即符合Bragg公式 2dsin θ = nλ 的關係 ;
其中，d 為鄰近兩平行面的距離 ; θ為入射光
與平面的夾角，λ 為光源的波長，n為任意整
數。



當光程差是λ的整數倍時，呈現加成效應 ;
而若光程差是λ的非整數倍時，視為削減效
應。由此，可預期繞射峰只在特定的θ產生。
為滿足Bragg繞射公式，必須滿足下列兩個
條件。
第一、入射光、繞射光與晶體平行面之法
線這三個向量需在同一平面。
第二、欲測面的法線平分入射光與繞射光
的夾角。

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對第一點而言，若樣品為粉末，則無須擔心，
因為各粉末顆粒應是亂向的(random
orientation)，即任何一組平行面均會符合第
一條件的位向。因此只要將偵測器以晶體樣
品為中心，從入射光的方向為起點做圓周運
動即可得到光譜。一般稱為二環繞射(一環
為轉動晶體之ω ，另一環轉動偵測器之 2θ )
典型的粉末繞射圖譜。
每一個波峰(peak)經指標化(index)後即得
(HKL) ，所得數據為 dHKL(或θ HKL及 λHKL)。



但若樣品為單晶時，為滿足上述第一條件，
需將欲測面的法線向量調到入射光與繞射光
(detector)的平面上。
最直接的方法是利用三個互相垂直並交錯在
同一點(此點即為晶體的位置)的轉動軸，每
個軸均有轉三百六十度的自由度。這部份我
們稱之為測向儀(goniometer)。
通常以由，ω ，Φ ，χ環來表示。除此之外，
當然尚需偵測器轉動之2θ 環，所以單晶繞射
儀又稱為四環繞射儀。

除了粉末繞射中之θHKL，λHKL之外，還多了
nHKL代表繞射峰 HKL 面之法線向量。即面
的位向。通常用ωHKL，χHKL，ΦHKL 三個角
度來表示。因為這個是三度空間的數據，
數目遠比粉末繞射的數據多得多。
2200
(a)
2000
1800
1600
(b)
1400
Intensity
1200
(c)
1000
800
600
(d)
400
200
0
-200
0
10
20
30
40
50
2 theta
60
70
80
90