Röntgen-Monokristall-DiffractorDurch die Erkennung der elastischen Streuung (Diffraktion) von Röntgenstrahlen und Kristallatomen ist die Analyse von Kernstrukturinformationen wie der Atomalanordnung des Kristalls, der Bindungswinkel (Genauigkeit von bis zu 0,001 Å) eine Schlüsselausrüstung in den Bereichen Materialien, Chemie und Biologie. Hochstufendiffraktionsstörungen (z. B. Diffraktionsstufe n≥2, z. B. Diffraktionsstufe 2 von Cu Kα-Strahlen) werden auf das Zieldiffraktionssignal der niedrigen Stufe überlagert, was zu einer Überlappung der Diffraktionsspitzen und einer Abweichung der Festigkeitsmessung führt, die durch "Hardware-Filterung - Parameterregulierung - Software-Korrektur" beseitigt werden muss, um die Genauigkeit der Strukturanalyse zu gewährleisten.

1. Hardware-Filterung: Blockieren der Generation von hochgradigen Diffraktionen von der Quelle

Reduzieren Sie die Signalgeneration der hohen Ordnung durch die Prüfung von Röntgenwellenlängen und Diffraktionsstufen durch spezielle optische Komponenten:

Präzise Filterung des Monochromers: Fügen Sie einen Graphitmonochromer zwischen der Röntgenquelle und der Probe ein (häufig verwendete Biegekristall-Monochromer), nutzen Sie die Prager-Reflexionseigenschaften des Kristalls auf bestimmte Wellenlängen, lassen Sie nur die Zielwellenlänge (z. B. Cu Kα1 = 1,5406Å) durchlaufen und filtern Sie Röntgenstrahlen anderer Wellenlängen (z. B. Cu Kβ-Strahlen, kontinuierliche Strahlung) - diese Mischwellenlängen erzeugen leicht nicht-Zieldiffraktionen der hohen Ordnung (z. B. Die Diffraktion der Stufe 1 von Kβ kann sich mit der Diffraktion der Stufe 2 von Kα über Die Reflexionseffizienz des Monochromers beträgt ≥80%, die Wellenlängenreiheit kann bis zu 99,9% erreichen und die hohe Störungsbasis von der Quelle reduzieren.

Schlitz- und Rectifikatorsteuerung: Einrichten einer Reihe von Schlitzen zwischen der Probe und dem Detektor (z. B. Dispersionsschlitz, Anti-Dispersionsschlitz), Steuern des Dispersionswinkels des Röntgenstrahls (in der Regel ≤ 0,1 °) und Verringern des nicht-Prager-Diffraktionssignals; Zusammen mit einem Strahlenrichter (z. B. Kapillarrechtrichter) stellen Röntgenstrahlen parallele Strahleneinstrahlproben dar, um die Diffraktionssignalverbreitung der hohen Reihe durch die Strahleneinstrahlung zu vermeiden und sicherzustellen, dass der Detektor nur Signale in der Richtung der Zieldiffraktion empfängt.

Parameteroptimierung: Unterdrückung der Erkennung von hochgradigen Diffraktionssignalen

Reduzieren Sie die Wahrscheinlichkeit, dass eine hohe Diffraktion falsch erkannt wird, indem Sie die experimentellen Parameter anpassen:

Diffraktionswinkelbereich und Schrittsteuerung: Berechnen Sie den Prag-Winkel (2θ) basierend auf den Gitterparametern des Zielkristalls und scannen Sie nur im Bereich 2θ der niedrigen Diffraktion des Ziels (z. B. bei der Analyse kleiner molekularer Kristalle durch Cu Kα-Strahlen wird 2θ normalerweise auf 5 °-70 ° eingestellt, um den hohen 2θ-Bereich der höheren Diffraktion zu vermeiden); Gleichzeitig reduzieren Sie die Scanschrittlänge (z. B. 0,01 ° / Schritt) und erhöhen Sie die Auflösung der Diffraktionsspitzen, so dass die niedrigen und hohen Diffraktionsspitzen (falls vorhanden) deutlich getrennt werden können, um eine Intensitätsfehlerkennung durch Überlappung zu vermeiden.

Detektor-Energieauflösungsfunktion: Wählen Sie einen Detektor mit Energieauflösungsfähigkeit (wie CCD-Detektor, Pixel-Array-Detektor), nutzen Sie die Differenzen in der Röntgenenergie verschiedener Diffraktionsstufen (hohe Diffraktionsenergie = n × niedrige Energie, n ist die Stufe), setzen Sie bei der Detektion eine Energieschwelle ein (z. B. empfangen Sie nur ein Signal, das mit der niedrigen Energie übereinstimmt), entfernen Sie automatisch das hohe Energiesignal der hohen Diffraktion. Die Genauigkeit der Energieauflösung kann bis zu 5 eV erreichen und die hohe Signalabschlussrate ≥ 95%.

Software-Korrektur: Beseitigung der verbleibenden Diffraktionseffekte

Korrektur einer geringen Anzahl von verbleibenden hochgradigen Diffraktionsstörungen durch Datenverarbeitungsalgorithmen:

Diffraktionsspitzenform-Anpassung und Trennung: Spitzenform-Anpassung des detektierten Diffraktionsdiagramms (häufig verwendete Pseudo-Voigt-Funktion), wenn es eine Überlappung zwischen niedrigen und höheren Diffraktionsspitzen gibt (manifestiert sich als Spitzenform-Asymmetrie oder Schulterspitzen), durch die Trennung der Intensität und Position der beiden Spitzen, um reine niedrige Diffraktionsintensitätsdaten zu extrahieren; Gleichzeitig kombiniert mit der Berechnung der strukturellen Faktoren des Kristalls (basierend auf einem theoretischen Modell), um die Rationalität der angepassten Ergebnisse zu überprüfen und sicherzustellen, dass hochrangige Störungen effektiv entfernt werden.

Korrektur der hohen Stufe in der Konstruktionsreparation: In der Phase der Konstruktionsreparation (z. B. mit der SHELXL-Software) wird der "Korrekturfaktor der hohen Stufe der Diffraktion" eingeführt, die theoretische Intensität der hohen Stufe der Diffraktion basierend auf der Röntgenwellenlänge und den Kristallgitterparametern berechnet und nach dem Vergleich mit den experimentellen Daten die untergeordnete Diffraktionsintensität korrigiert; Gleichzeitig wird der Korrektureffekt durch den Restfaktor (R1, wR2) überwacht, normalerweise nach der Korrektur R1 ≤ 0,05, was darauf hindeutet, dass die hohe Störung auf den akzeptablen Bereich zurückgegangen ist.

Darüber hinaus muss die Probenvorbereitung auch unterstützt werden: Wählen Sie eine Monokristallprobe in geeigneter Größe (z. B. 0,1-0,5 mm), um eine Vielfache Diffraktion zu vermeiden, die durch eine zu große Probe verursacht wird (leicht hohe Störungen zu erzeugen); Wenn es eine Orientierungsunordnung in der Probe gibt, wird die Orientierung des Kristalls durch eine Tieftemperaturkühlung (z. B. -173 ° C) festgelegt, um die Schwankungen des hochgradigen Diffraktionssignals durch Orientierungsänderungen zu reduzieren. Durch die oben genannten Methoden,Röntgen-Monokristall-DiffractorDie durch hohe Diffraktionsstörungen verursachte Intensitätsfehler kann auf ≤2% kontrolliert werden, um eine hohe Genauigkeit der Kristallstrukturanalyse zu gewährleisten.