第十章 单晶培养与衍射实验优秀PPT.ppt

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1、第十章 单晶培养与衍射实验第一页，本课件共有29页结构解析结构解析一般步骤一般步骤第二页，本课件共有29页10.1 培养单晶的一般方法培养单晶的一般方法10.1.1 溶液结晶法溶液结晶法缓慢蒸发或冷却缓慢蒸发或冷却控制成核和生长速度控制成核和生长速度干净光滑的容器干净光滑的容器溶解度适中的溶剂溶解度适中的溶剂无震动无震动不蒸干不蒸干第三页，本课件共有29页10.1.2 界面扩散法界面扩散法 适于两种反应适于两种反应物分别溶于两种物分别溶于两种不太互溶的溶剂，不太互溶的溶剂，产物单晶会在界产物单晶会在界面处生长。面处生长。10.1 培养单晶的一般方法培养单晶的一般方法第四页，本课件共有29页10

2、.1.3 蒸气扩散法蒸气扩散法 不良溶剂缓慢扩散进入化合物的良溶剂溶液中。不良溶剂缓慢扩散进入化合物的良溶剂溶液中。10.1 培养单晶的一般方法培养单晶的一般方法第五页，本课件共有29页10.1.4 凝胶扩散法凝胶扩散法若若L和和M快速反应（快速反应（a）单管覆盖（）单管覆盖（b）插管（）插管（c）U形管形管常用硅酸钠胶、四甲氧基硅胶、明胶和琼脂等。常用硅酸钠胶、四甲氧基硅胶、明胶和琼脂等。10.1 培养单晶的一般方法培养单晶的一般方法第六页，本课件共有29页10.1.5 水热法、溶剂热法和升华法水热法、溶剂热法和升华法 水热法和溶剂（有机）热法适于难溶物。程水热法和溶剂（有机）热法适于难溶物

3、。程控降温很重要。控降温很重要。升华法适用于易升华物。升华法适用于易升华物。10.1 培养单晶的一般方法培养单晶的一般方法第七页，本课件共有29页10.2 单晶的挑选与安置单晶的挑选与安置10.2.1 挑选原则挑选原则 准直器内径与晶体大小相当，晶体刚好可沐浴准直器内径与晶体大小相当，晶体刚好可沐浴在在X光束里。一般固定靶光束里。一般固定靶CCD：纯有机物：纯有机物0.10.5mm，金属配合物和金属有机化合物，金属配合物和金属有机化合物0.10.4mm，纯无机化合物，纯无机化合物0.050.2mm。有强吸收效应的晶体，选（或切割成）小的接近有强吸收效应的晶体，选（或切割成）小的接近球形或立方体

4、的。球形或立方体的。越重越小越轻越大：越重越小越轻越大：2/2080倍偏振立体倍偏振立体显显微微镜镜下挑下挑选选，涂油切。，涂油切。第八页，本课件共有29页10.2.2 安置安置 玻璃丝比晶体细，顶头粘，不稳定晶体包粘合玻璃丝比晶体细，顶头粘，不稳定晶体包粘合剂（低温时可包凡士林）或卡在毛细管里，加剂（低温时可包凡士林）或卡在毛细管里，加母液封两端。母液封两端。10.2 单晶的挑选与安置单晶的挑选与安置第九页，本课件共有29页10.2.3 对心对心 使晶体中使晶体中心与准测角心与准测角器中心重合，器中心重合，对保证数据对保证数据质量至关重质量至关重要要耐心、耐心、细致。细致。第十页，本课件共有

5、29页10.3 CCD面探测器与数据收集面探测器与数据收集四圆衍射仪结构示意图四圆衍射仪结构示意图第十一页，本课件共有29页Bruker SMART APEX IIBruker SMART APEX II型单晶型单晶X-X-射线衍射仪射线衍射仪第十二页，本课件共有29页第十三页，本课件共有29页第十四页，本课件共有29页第十五页，本课件共有29页X指向指向入射入射X-射射线的方向线的方向第十六页，本课件共有29页第十七页，本课件共有29页第十八页，本课件共有29页第十九页，本课件共有29页10.3.1 面探测器衍射仪的工作原理面探测器衍射仪的工作原理CCD面探测器面探测器charge coup

6、led device area detector（直径（直径62mm）薄膜磷光材料通过光学纤维直接与薄膜磷光材料通过光学纤维直接与CCD芯片耦芯片耦联，经电子器件将被联，经电子器件将被X射线激活的荧光快速转化射线激活的荧光快速转化为数字化衍射强度。为数字化衍射强度。此类衍射仪相当于固定此类衍射仪相当于固定角的四角的四圆圆衍射衍射仪仪。CCD保保护护：不：不间间断断电电源保源保证证冷却效果。冷却效果。10.3 CCD面探测器与数据收集面探测器与数据收集第二十页，本课件共有29页10.3.2 面探测器的数据收集面探测器的数据收集 根据（根据（3个方位共个方位共36张照片）张照片）100个以上衍射点

7、在个以上衍射点在衍射仪测角器直角坐标系中的位置，对其进行指标化衍射仪测角器直角坐标系中的位置，对其进行指标化（indexing），由倒易点阵得到晶胞参数及），由倒易点阵得到晶胞参数及取向矩取向矩阵阵（orientation matrix：33，规定了三个倒易轴，规定了三个倒易轴在测角器直角坐标系中的分量和取向，包含了定在测角器直角坐标系中的分量和取向，包含了定义倒易晶胞及其空间取向的基本数据。据此可计义倒易晶胞及其空间取向的基本数据。据此可计算每一倒易点阵点的位置，指导整个数据收集过算每一倒易点阵点的位置，指导整个数据收集过程。）程。）一般按软件缺省设置可满足大多数晶体衍射数据的一般按软件缺省

8、设置可满足大多数晶体衍射数据的收集。收集。10.3 CCD面探测器与数据收集面探测器与数据收集第二十一页，本课件共有29页CCD image第二十二页，本课件共有29页可能影响衍射数据质量的参数：可能影响衍射数据质量的参数：(Mo K)晶体与探测器间的距离晶体与探测器间的距离d：50mm（4555mm）扫描角度：扫描角度：0.3（0.20.3）曝光时间：曝光时间：0.3mm以上含金属化合物以上含金属化合物 510s 小晶体、大晶胞、衍射弱小晶体、大晶胞、衍射弱 2030s收数据范围：正交以上晶系收收数据范围：正交以上晶系收球球 一般收半球以上一般收半球以上 max 30（Mo K）10.3 C

9、CD面探测器与数据收集面探测器与数据收集第二十三页，本课件共有29页10.4 数据的还原与校正数据的还原与校正10.4.1 Lp校正校正 Lp=(1+cos22)/sin2 10.4.2 标准不确定度（计数统计误差）标准不确定度（计数统计误差）第二十四页，本课件共有29页10.4.3 吸收校正吸收校正 是否需做吸收校正取决于是否需做吸收校正取决于大小、晶体大小大小、晶体大小和形状。和形状。越大、偏离球（立方体）形越明越大、偏离球（立方体）形越明显显，吸收校正越重要。吸收校正越重要。10.4 数据的还原与校正数据的还原与校正X-射线通过针状晶体的不同路径示意图射线通过针状晶体的不同路径示意图第二

10、十五页，本课件共有29页10.4.3.1 数字或晶面指标化吸收校正（数字或晶面指标化吸收校正（numeric or face-indexed absorption correction）该法需测定晶体外形各晶面的指标，计算各晶面与晶该法需测定晶体外形各晶面的指标，计算各晶面与晶体中一人为指定点的距离，依据晶体的体中一人为指定点的距离，依据晶体的做校正。因面做校正。因面探衍射探衍射仪带电仪带电子子摄摄像像头头方便方便观观察晶面，并可自察晶面，并可自动进动进行晶面指行晶面指标标化，适于数字吸收校正。化，适于数字吸收校正。10.4 数据的还原与校正数据的还原与校正用于数字吸收校正的用于数字吸收校正的

11、晶面指标化典型例子晶面指标化典型例子第二十六页，本课件共有29页10.4.3.2 empirical absorption correction 最常用。最常用。CCD对上千个点各对上千个点各自在不同位置上进行自在不同位置上进行48次次测量，吸收校正效果更佳测量，吸收校正效果更佳。10.4 数据的还原与校正数据的还原与校正从不同方位扫描一个棱柱状晶从不同方位扫描一个棱柱状晶体测量得到的衍射强度变化体测量得到的衍射强度变化第二十七页，本课件共有29页10.4.3.3 Multiscan Absorption Correction 对选定的一批点在不同方向做多次扫描，作对选定的一批点在不同方向做多

12、次扫描，作为吸收校正的依据。为吸收校正的依据。CCD最常用的一种吸收校最常用的一种吸收校正方法，可同时考虑晶体在收数据过程中因风正方法，可同时考虑晶体在收数据过程中因风化或潮解引起的强度衰减。化或潮解引起的强度衰减。10.4 数据的还原与校正数据的还原与校正第二十八页，本课件共有29页10.4 数据的还原与校正数据的还原与校正10.4.3.4 衍射数据质量的检查与评估衍射数据质量的检查与评估1.每个非氢原子是否约占每个非氢原子是否约占173的体的体积积；2.数据是否达到数据是否达到 hmas/a kmax/b lmax/c；3.数据分辨率是否达到要求：数据分辨率是否达到要求：MoK，2max至少至少45，最好大于最好大于50(d=0.70.8)；4.独立可独立可观观察衍射点数是否超察衍射点数是否超过过独立衍射点数的独立衍射点数的50%；5.等效衍射点等效衍射点强强度是否接近，若度是否接近，若Rint 10%表明吸收校正表明吸收校正没做好，或定没做好，或定错错晶系或晶体晶系或晶体质质量差；量差；6.吸收校正的参数是否合适，按晶体尺寸吸收校正的参数是否合适，按晶体尺寸计计算算max和和min，若，若max 5 或或 (max min)2，需重做吸收校正。，需重做吸收校正。7.晶胞参数的晶胞参数的标标准偏差是否准偏差是否较较小。小。第二十九页，本课件共有29页