eng
Выпуск #6/2021
Анализ кристаллической структуры органического порошкового материала с помощью оптической системы высокого разрешения
Просмотры: 866
Анализ кристаллической структуры органического порошкового материала с помощью оптической системы высокого разрешения*
Введение
Большинство известных сегодня кристаллических структур решено на монокристаллах. Однако, в ряде случаев получить монокристалл не представляется возможным. В последние годы точность порошковых рентгеновских дифрактометров значительно улучшилась так, что стало возможным проводить анализ кристаллической структуры с использованием порошковых образцов. В этой работе продемонстрирован пример проведения структурного анализа на основе дифрактограммы порошкового образца.
Материалы
В качестве анализируемого образца выбран порошок γ-индометацина. Его кристаллическая решетка относится к триклинной сингонии, для которой характерны три базовых вектора разной длины (a, b, c), все углы между которыми (α, β, γ) не прямые, из-за чего многие дифракционные линии перекрываются. Следствием такого перекрытия является трудность в определении параметров кристаллической решетки из порошковой дифрактограммы.
Оборудование и измерения
Измерения проводили на автоматическом многофункциональном рентгеновском дифрактометре SmartLab Rigaku в медном излучении с использованием сменных оптических компонент, таких как: изогнутый Ge(111)-монохроматора Йоханссона, эллиптическое зеркало СВО-Е для фокусировки рентгеновского пучка на детекторе через образец (в схеме съемки «на просвет»), а также оптики СВО типа зеркала Гёбеля для формирования параллельного пучка. Юстировку всех оптических компонент проводили в автоматическом режиме по максимумам интенсивностей прямого рентгеновского пучка. В качестве системы детектирования использовали высокоскоростной линейный полупроводниковый детектор D / teX Ultra250 (256 каналов, ширина канала 75 мкм). Обработку данных проводили с помощью программного обеспечения SmartLab Studio II.
Результаты исследования
На рис. 1 показано наложение дифрактограмм, полученных с использованием разных оптических систем. Первая (красного цвета) – получена в геометрии параллельного пучка, оптика СВО, содержащей линии Kα1 и Kα2 рентгеновского спектра. Вторая (синего цвета) – получена в сфокусированном пучке в комбинации Ge(111)-монохроматора и зеркала CBO-E, обеспечивающей чистый Кα1-спектр.
Сравнительный анализ показывает, что в чистом Кα1‑спектре прекрасно разделяются и проявляются мельчайшие дифракционные линии, которые было трудно обнаружить, используя традиционную оптическую геометрию параллельного пучка. Кристаллическая структура была успешно решена благодаря улучшениям в качестве полученных данных.
Исходная структура была решена с использованием эволюционного алгоритма в прямом пространстве, сопряженного с методом Ритвельда для последующего уточнения структуры.
Сравнение кристаллических структур, полученных на порошковом образце и монокристалле, показало хорошее совпадение (рис. 2).
Подготовили А. В. Пучков, И. Б. Гуртовая
по материалам: http://www.rigaku.com/applications.
Введение
Большинство известных сегодня кристаллических структур решено на монокристаллах. Однако, в ряде случаев получить монокристалл не представляется возможным. В последние годы точность порошковых рентгеновских дифрактометров значительно улучшилась так, что стало возможным проводить анализ кристаллической структуры с использованием порошковых образцов. В этой работе продемонстрирован пример проведения структурного анализа на основе дифрактограммы порошкового образца.
Материалы
В качестве анализируемого образца выбран порошок γ-индометацина. Его кристаллическая решетка относится к триклинной сингонии, для которой характерны три базовых вектора разной длины (a, b, c), все углы между которыми (α, β, γ) не прямые, из-за чего многие дифракционные линии перекрываются. Следствием такого перекрытия является трудность в определении параметров кристаллической решетки из порошковой дифрактограммы.
Оборудование и измерения
Измерения проводили на автоматическом многофункциональном рентгеновском дифрактометре SmartLab Rigaku в медном излучении с использованием сменных оптических компонент, таких как: изогнутый Ge(111)-монохроматора Йоханссона, эллиптическое зеркало СВО-Е для фокусировки рентгеновского пучка на детекторе через образец (в схеме съемки «на просвет»), а также оптики СВО типа зеркала Гёбеля для формирования параллельного пучка. Юстировку всех оптических компонент проводили в автоматическом режиме по максимумам интенсивностей прямого рентгеновского пучка. В качестве системы детектирования использовали высокоскоростной линейный полупроводниковый детектор D / teX Ultra250 (256 каналов, ширина канала 75 мкм). Обработку данных проводили с помощью программного обеспечения SmartLab Studio II.
Результаты исследования
На рис. 1 показано наложение дифрактограмм, полученных с использованием разных оптических систем. Первая (красного цвета) – получена в геометрии параллельного пучка, оптика СВО, содержащей линии Kα1 и Kα2 рентгеновского спектра. Вторая (синего цвета) – получена в сфокусированном пучке в комбинации Ge(111)-монохроматора и зеркала CBO-E, обеспечивающей чистый Кα1-спектр.
Сравнительный анализ показывает, что в чистом Кα1‑спектре прекрасно разделяются и проявляются мельчайшие дифракционные линии, которые было трудно обнаружить, используя традиционную оптическую геометрию параллельного пучка. Кристаллическая структура была успешно решена благодаря улучшениям в качестве полученных данных.
Исходная структура была решена с использованием эволюционного алгоритма в прямом пространстве, сопряженного с методом Ритвельда для последующего уточнения структуры.
Сравнение кристаллических структур, полученных на порошковом образце и монокристалле, показало хорошее совпадение (рис. 2).
- Оборудование и программное обеспечение, рекомендованные для проведения измерений
Автоматический многофункциональный рентгеновский дифрактометр SmartLab Rigaku;
- Ge(111)-монохроматор Йоханссона;
- эллиптическое многослойное рентгеновское зеркало CBO-E;
- высокоскоростной 1D-детектор высокого разрешения D / teX Ultra250;
- программное обеспечение SmartLab Studio II.
Подготовили А. В. Пучков, И. Б. Гуртовая
по материалам: http://www.rigaku.com/applications.
Отзывы читателей
