Difractómetro monocristalino de rayos XAl detectar señales de dispersión elástica (difracción) de rayos X y átomos de cristal, el análisis de la información estructural central de los cristales, como la disposición Atómica y el ángulo de enlace largo (precisión de 0001), es un equipo clave en los campos de materiales, química y biología. Las interferencias de difracción de alto orden (como el orden de difracción de n ≥ 2, como la difracción de segundo orden de los rayos Cuk alfa) se superponen a la señal de difracción de bajo orden del objetivo, lo que resulta en picos de difracción superpuestos y desviaciones de medición de intensidad, que deben eliminarse conjuntamente a través de "filtrado de hardware - Regulación de parámetros - corrección de software" para garantizar la precisión del análisis estructural.

I. filtrado de hardware: bloquear la generación de difracción de alto orden desde la fuente

A través de componentes ópticos especiales, se seleccionan las longitudes de onda de rayos X y los niveles de difracción para reducir la generación de señales de alto orden:

Filtro de precisión del monocromador: instalar un monocromador de grafito (comúnmente monocromador de cristal curvo) entre la fuente de rayos X y la muestra, utilizando las características de reflexión de Praga del cristal a una longitud de onda específica, dejando pasar solo la longitud de onda objetivo (por ejemplo, cukα = 15406), filtrando los rayos X de otras longitudes de onda (por ejemplo, cukbeta, radiación continua) - estas longitudes de onda heterogéneas son propensas a producir difracciones de alto orden no objetivo (por ejemplo, la difracción de primer nivel de kbeta puede superponerse a la difracción de segundo nivel de kalfa). La eficiencia de reflexión del monocromador es ≥ 80%, y la pureza de la longitud de onda puede alcanzar el 99,9%, reduciendo la base de interferencia de alto orden desde la Fuente.

Control de renderizado y colimador: establecer una serie de renderizado entre la muestra y el detector (como renderizado de divergencia, renderizado anti - dispersión) para controlar el ángulo de divergencia del haz de rayos X (generalmente ≤ 0,1 °) y reducir la señal dispersa de difracción no praga; Cooperar con un colimador (como un colimador capilar) para que el haz de rayos X se introduzca en la muestra en un haz paralelo, evitando la difusión de señales de difracción de alto orden causadas por la divergencia del haz, y asegurarse de que el detector solo reciba señales de la dirección de difracción del objetivo.

II. optimización de parámetros: supresión de la detección de señales difractivas de alto orden

Al ajustar los parámetros experimentales, se reduce la probabilidad de detección errónea de la difracción de alto orden:

Rango de ángulo de difracción y control de paso: calcular el ángulo de Praga (2theta) de acuerdo con los parámetros de celosía del cristal objetivo y escanear solo dentro del rango de 2theta de la difracción de orden bajo del objetivo (por ejemplo, cuando los rayos cu k Alfa analizan cristales moleculares pequeños, 2theta generalmente se establece en 5 ° - 70 °, evitando La región de 2theta alto de la difracción de orden alto); Al mismo tiempo, se reduce el paso de escaneo (por ejemplo, 0,01 ° / paso), se mejora la resolución del pico de difracción, se puede separar claramente el pico de difracción de orden bajo y Alto (si existe), y se evita el error de juicio de intensidad causado por el superposición.

Función de resolución de energía del detector: seleccione detectores con capacidad de resolución de energía (como detectores cc, detectores de matriz de píxeles), utilice la diferencia de energía de rayos X de diferentes niveles de difracción (energía de difracción de alto orden = n × energía de bajo orden, n es el orden), establezca un umbral de energía al detectar (por ejemplo, solo reciba señales que coincidan con la energía de bajo orden) y elimine automáticamente las señales de alta energía de difracción de alto orden. La precisión de resolución energética puede alcanzar 5ev, y la tasa de eliminación de señales de alto orden es ≥ 95%.

III. corrección de software: eliminación de los efectos residuales de difracción de alto orden

A través del algoritmo de procesamiento de datos, se corrige la interferencia de difracción de alto orden de un pequeño número de residuos:

Ajuste y separación de la forma del pico de difracción: ajuste de la forma del pico del mapa de difracción detectado (función pseudo - Voigt comúnmente utilizada), si hay superposición de picos de difracción de orden bajo y Alto (que se manifiestan como asimetrías de forma del pico o picos de hombro), separando la intensidad y ubicación de los dos picos mediante el ajuste, Se extraen datos de intensidad de difracción de orden bajo puro; Al mismo tiempo, combinado con el cálculo de los factores estructurales del cristal (basado en el modelo teórico), se verifica la racionalidad de los resultados de ajuste para garantizar que la interferencia de alto orden se desprenda efectivamente.

Corrección de alto orden en el refinamiento estructural: en la etapa de refinamiento de la estructura cristalina (como el uso del software shell), se introduce un "factor de corrección de difracción de alto orden", se calcula la intensidad teórica de la difracción de alto orden de acuerdo con la longitud de onda de rayos X y los parámetros de celosía, y después de comparar con los datos experimentales, se corrige la intensidad de difracción de bajo orden perturbada; Al mismo tiempo, el efecto de corrección se monitorea a través del factor residual (r1, wr2), que generalmente R1 ≤ 0,05 después de la corrección, lo que indica que la interferencia de alto orden ha caído al rango aceptable.

Además, el proceso de preparación de la muestra también requiere una cooperación auxiliar: se seleccionan muestras monocristalinas de tamaño adecuado (como 0,1 - 0,5 mm) para evitar múltiples difracciones causadas por el tamaño excesivo de la muestra (propensas a interferencias de alto orden); Si la muestra tiene una orientación desordenada, la orientación cristalina se fija mediante enfriamiento a baja temperatura (por ejemplo - 173 ° c), lo que reduce las fluctuaciones de las señales de difracción de alto orden causadas por cambios de orientación. A través de los métodos anteriores,Difractómetro monocristalino de rayos XEl error de intensidad causado por la interferencia de difracción de alto orden se puede controlar en ≤ 2%, lo que garantiza una alta precisión en el análisis de la estructura cristalina.