Diffractor monocristalino de raios XAtravés da detecção de sinais de dispersão elástica (difração) de raios-X e átomos de cristal, a análise da disposição atômica do cristal, o ângulo de ligação (com precisão de até 0,001 Å) e outras informações estruturais principais é um equipamento fundamental nos campos de materiais, química e biologia. A interferência de difração de nível elevado (como o nível de difração de n≥2, como a difração de nível 2 do raio Cu Kα) é sobreposta ao sinal de difração de nível baixo alvo, resultando em sobreposição de picos de difração, desvio de medição de força, que precisa ser eliminado por meio de "filtragem de hardware - regulação de parâmetros - correção de software" para garantir a precisão da análise estrutural.

Filtração de hardware: bloquear a geração de difração de nível superior a partir da fonte

Reduza a geração de sinais de alta ordem através da triagem de comprimentos de onda e níveis de difração de raios X por componentes ópticos dedicados:

Filtração precisa do monocromático: adicionar um monocromático de grafito entre a fonte de raios-X e a amostra (monocromático de cristal curvo comumente usado), usando as propriedades de reflexão de Prague do cristal para comprimentos de onda específicos, deixando apenas o comprimento de onda alvo (por exemplo, Cu Kα1 = 1,5406Å) passar, filtrando raios-X de outros comprimentos de onda (por exemplo, raios Cu Kβ, radiação contínua) - esses comprimentos de onda heterogêneos podem gerar difração de alto nível não alvo (por exemplo, difração de grau 1 de Kβ pode se sobrepôr à difração de grau 2 de Kα). A eficiência de reflexão do monocromático é ≥80%, a pureza do comprimento de onda pode chegar a 99,9%, reduzindo a base de interferência de nível superior da fonte.

Controle de fendas e rectificadores: definir uma série de fendas entre a amostra e o detector (por exemplo, fendas de dispersão, fendas anti-dispersão), controlar o ângulo de dispersão do feixe de raios X (geralmente ≤ 0,1 °), reduzir o sinal de dispersão não de difração de Praga; Em combinação com um rectificador (como um rectificador capilar), faça com que o feixe de raios-X entrem em amostras paralelas para evitar a difusão de sinais de difração de nível superior devido à difusão do feixe, garantindo que o detector receba apenas sinais na direção da difração alvo.

Otimização de parâmetros: inibição da detecção de sinais de difração de nível superior

Reduza a probabilidade de detecção errada de difração de ordem superior ajustando os parâmetros experimentais:

Escala de ângulo de difração e controle de passo: o ângulo de Prague (2θ) é calculado de acordo com os parâmetros da grade do cristal alvo, apenas dentro da faixa de 2θ da difração de baixa ordem do alvo (por exemplo, quando os raios Cu Kα analisam cristais de pequenas moléculas, 2θ é geralmente definido em 5°-70°, evitando a área de alta 2θ da difração de alta ordem); Ao mesmo tempo, reduza o comprimento do passo de varredura (por exemplo, 0,01 ° / passo) e aumente a resolução dos picos de difração, permitindo que os picos de difração de nível inferior e superior (se existirem) possam ser claramente separados, evitando erros de avaliação da intensidade resultantes da sobreposição.

Funcionalidade de resolução de energia do detector: escolha um detector com capacidade de resolução de energia (por exemplo, detector CCD, detector de matriz de pixels), aproveitando a diferença de energia de raios X de difração de diferentes níveis (energia de difração de alto nível = n × energia de baixo nível, n é o nível), definindo o limiar de energia durante a detecção (por exemplo, recebendo apenas sinais que correspondem à energia de baixo nível), eliminando automaticamente o sinal de alta energia de difração de alto nível. Precisão de resolução de energia de até 5eV, alta taxa de eliminação de sinal ≥ 95%.

Correção de software: eliminação dos efeitos residuais de difração de nível superior

Corrigir pequenas quantidades de interferência de difração de nível superior residual através de algoritmos de processamento de dados:

Adaptação e separação de picos de difração: ajuste de picos no mapa de difração detectado (função de pseudo-Voigt comumente usada), se houver sobreposição de picos de difração de baixa e alta ordem (manifestada como asimetria de picos ou picos de ombro), extrair dados de intensidade de difração de baixa ordem pura através da separação de intensidade e posição de dois picos; Ao mesmo tempo, combinando o cálculo dos fatores estruturais dos cristais (com base em modelos teóricos), verifique a racionalidade dos resultados de ajuste para garantir que a interferência de nível superior seja efetivamente retirada.

Correção de nível elevado no refinamento da estrutura: na fase de refinamento da estrutura cristalina (como o uso do software SHELXL), introduzir o "fator de correção de difração de nível elevado", calcular a intensidade teórica da difração de nível elevado de acordo com o comprimento de onda de raios X e os parâmetros da grade cristalina, depois de comparar com os dados experimentais, corrigir a intensidade de difração de nível baixo interferida; Ao mesmo tempo, o efeito de correção é monitorado pelo fator residual (R1, wR2), geralmente após a correção R1 ≤ 0,05, indicando que a interferência de nível superior caiu para a faixa aceitável.

Além disso, a preparação da amostra também precisa de auxílio: escolher uma amostra monocristalina de tamanho adequado (por exemplo, 0,1-0,5 mm) para evitar múltiplas difrações devido ao excesso de tamanho da amostra (fácil de gerar interferência de alto nível); Se a amostra estiver desorientada, fixar a orientação do cristal através de refrigeração a baixa temperatura (por exemplo, -173 ° C), reduzindo a flutuação do sinal de difração de alto nível devido a mudanças de orientação. Através dos métodos acima,Diffractor monocristalino de raios XO erro de força causado pela interferência de difração de alto nível pode ser controlado em ≤2%, garantindo a alta precisão da análise da estrutura cristalina.