Ⅹ 線 回 折 装 置 に つ い て 機 器 分析 セ
1
.
タ
ン
勝敏 萎ま じめ に
材料化学や 結晶構造 解析 な どに 最 も 有 用 な 粉末 Ⅹ 線 回 折 ( ⅩR I))
い て 紹 介す る
2
岩船
ー
o
で何が わか る か
X R D
.
未 知 吻質 の 同定 が で き る
･
多形 を見 分 け る
･
法に つ
-
-
-
ことが でき る
-
物質の 種類
-
結晶 構 造 が わ か る
､
※
他 の 分析 で は 多形 を 見 分 け る こ と
-
は 困 難 で あ る が ⅩR D 法 で は 可 能
で ある
(例
※ 同 じ 化学的組 成 を持
結晶構造 解析 が 出来 る
･
-
-
つ
.
｡
ダイ ヤ モ
が 結晶構造 の 異な る も
粉末試料 で も リ
･
-
トベ ル
構 造解析 が 可 能 で あ る
3
.
ドと 黒 鉛 な ど)
ン
の
を 多形 と
い
う
a
ト解 析 に よ り 結晶
o
原理
結晶 に
Ⅹ 線 が 照 射 され る と
､
い に 干 渉 し あう
一
の
つ
まり
そ れ らが 互
o
個々
の原 子 によ
っ
に 強 め あ う場 合 に
の
い
､
て
散乱 された
Ⅹ
線は 互
み 回 折線 が 観察 され る
ⅩR D は 原 子 の 並 び 方 に 密接 な 関 係 が ある 情報 が 得 られ る
､
ように今
､
面( 原 子 が 平 面 的 に 並 ん
でい
る) 間 隔 d で 規則 正 し く 並 ん で
結晶 に Ⅹ 線 が 照 射 さ れ た 場合 の 回 折線 が 得 ら れ る 条件をま
プラ
ッ
``
グの 式
2 d.si
n
e
-
で 示 され て い る
n
”
九
｡
-
12
-
o
o
図
1
い
る
図
粉 末 ⅩR D
向 を向
場合 は
の
る)
い てい
の で
1
X
.
試料 全 体 に は 無数 の 結晶 子 が 存在 す る( あ ら ゆる 方
先 の 式 を 満 た し た 散 乱 線 は入 射 Ⅹ 線 の 進 行方 向 に 対
､
､
し て 2 0 の 広 が り の 円 錐状 の 回
す る も の が 粉 末 ⅩR I) で ある
生
+
繰回折図 の 原理
こす
折を 起
{,
赤道 に 沿
ニ の
っ
て 計数 管 を 走 査
｡
基 数週整
粉 末状 の 試 料 を 潮 定す る 際 に は 乳 鉢 な ど で 粒度 を 細 か く す る 必 要 が あ る
必
粒 度 の 違 い に よ っ て 強度 比 等 の 再 現 性 が な い こ とも あ る の で 注 意す る
}t
3 回の測
要 が あ る 図 2 は 軽 度 の 粗 い N a C l を詰 め替 え て 洞 じ サ ン プ )
o
,
o
定 を 行 っ た も の で ある
強度 が ば ら つ
いて い
る
が 測 定精 度 に影 響す る
る
の
がわかる
ので
､
こ の
o
直径 1 0
-
30
､
測定の 度 に ピ
よ う に 粉 末試 料 の 場合
il
m
ル ミ
ニ
位( 3 2 5
m
e s
h
-
､
ク の
相対
そ
軽度
の
以 下) が 適 当 で あ
｡
板状
に
区か ら 明 ら か な よ う に
o
コ
､
ン パ
ブ
ウ
ク 状 試料 の 場合 に は ア
ロ
ッ
ン
ド等 で 固 定 し て 測 定 す る
料表 面 の 平 面 度も 2! 1 0 0
m
m
｡
13
-
ロ
測 定 面をま試 料板 表 面 に
程 度必 要 で あ る
-
ウ ム 試料 板 や ブ
.
ッ
一
ク 韓 料破
致させ 試
i けl
二
(L a) 1 ti￣
28 000
”
∽
G
L
U
磁
'
紳) 2 I.r,: = ､<i
ヰ朗
f
r n
100 00
くe ) =
'
.
,
白川
0
封 折角 2 t-) (
図2
.
80
60
40
2O
粗 い 粒子 のN
aC
t'
)
幡 淵起 した勘 糾 川 純 朴
亘⊥ 登坂 旦 星座塵立法
旦 二 ⊥ 遡 塵室 里 見 塞
_
こ
あ ら か じめ 測 定す る試 料 が 何 で ある か わ か
っ
き る 場合 に は 既知物質 の Ⅹ 線 回 折図 と 比 較す る
て い る 場合や そ れ が 予 想 で
の
が簡 単で ある
も
:,
'ま た
数
､
個 の 面 間隔 の 懐 か ら 既知 の 健 と 比 較す る ハ ナ ワ ル ト 放 が あ り こ れ 繊 那[
強 度 の 強 い も の か ら純 に並 べ た 3 本 の 線を 面 間隔 の 順 に 故 端 た 分将 来 ( 2 0
-
､
㌦
-
o 5 Å の 面 間隔 が 6 3
.
の
回折線 に
目的
の
また
ア}t フ
,
つ
いて d
物質 と な る
､
群 に 分煉 され て
値と 強度比 が ほ ぼ
か ら 検索 を 行
い
'
を c) ) す
a
u
､
致す る も の が 見 つ か れ ば
一
ペ
それ が
､
化 合椀名 が
鴻 定 し た 化 合物 名 が あ ら か じ め わか
っ
て い る 場合 に は
る 索引書 か ら調
べ
て 比 較す る こ と が 出来 る
ァ ベ ッ
ト順 に 載 っ て
ト法で 調
ハ
ナ
こ
と がわか る
ワ ]t
,
て
o
い
酸 化 鉄 を測 定 し た 結果 を 図 3 に 示 す
る
る)
い
べ
る
こ
｡
と に よ り ( a) 糾 はそ れ ぞ れ F
､
｡
-
14
n
-
e :1
0
4
と F
e
O
であ
2 00 0
(b)F
(
∽
a
e3
0
4
U
蛋
ヰ封
r n
1 000
( a) F
0
図
5
-
2
3
全く 同 じ 組 成 で あ
炭素 C
と アナ タ
4
の
価数
の
Q
(
o
)
異 なる 酸化鉄
の
回折 図
形 を見分ける
.
ス
鉄
,
80
60
40
回 折 角2
20
O
e
-
ゼ
､
モ ン
な どが そ の 例 で ある
5 に
図
,
siO
2
来る
o
ドと 鼎鉛 と 無 定形 炭 素 酸化 チ タ ン T i O i の ル チ ル
ガラ
酸イヒケ イ 素 S i O 2 の 石 英 と ク リ ス ト バ ライ トと シ リ カ
ダイ ヤ
の
て 隻) 結 晶構 造 を 異 に す る も の が あ る
っ
示す
o
･
､
ニ こで
｡
同 じ Ti O
2
捻 Ti O
であ
で も 同 じ よう に 石 英と ク リ
っ
2
と Si O
てもルチル
2
に
つ い
測 定 した 例 を 図
て
構造 と ア ナ タ
-
ゼ構造
ト バ ラ イ ト を明 確 に 見 分 け る
ス
と が出
こ
o
6 008
(
∽
TiO
a
くj
蚕
@
r m
(
2
ル
チ
ル
構嘩
4 000
(アナタ
Ti O
2 0 ()0
-
2
ゼ 横磯
0
20
回 折 角2
図
4
.
結晶 構 造
-
60
50
40
3 0
15
の
-
0
(
o
異 な 石n
70
)
O
2
の
回折 図
､
80
石英
1 0 0 00
(
∽
CL
u
<
蘇
潔
5 000
クリ
トパ ティ ト
ス
0
20
30
図
臥ニ 乱
+
5
藍盈墜造盤近
40
回折角 2
50
0(
o
60
)
結晶 構造 の 異 な 礎iO
.
70
2
の
回 折図
･
従来 は 単結晶 で な けれ ば結晶構造 の 解析 は 嫁 しか
っ
たが
解析 が登 場 した こ と によ り 多結晶体 の 構造解析 が 可 能 に な
ル
ト解析を
ま 測 定鍍 果 と
る方 法 で あり
プロ
､
計算 し た パ タ
､
ファ
イ
6
.
べ
る と 精度 は 少 し低 い が
物 を 得 られ な い 物 質 に 適 用 され て い る
-
っ
-
た
ト
リ
｡
ベ ル
ー
ト
ト
ベ
と を比 較 し て 結晶構 造 を 解析 す
ル 解 析法 と も 呼 ばれ て い る
よる 解析結果 は 単結 晶 法 に 比
な い 物質や単
ン
ー
リ
､
｡
､
リ
ト
ー
ベ ル
ト法 に
単結 晶 が 育成 で き
o
X R I) の 構 成
ⅩR D は Ⅹ 線発 生 装置
ら構成 され て
x
は
ニ
汝メ
タ
-
-
､
計数記録 回 路
､
高B ; 電源
､
Ⅹ 線管 球 と 組 立式 Ⅹ 轟 管球
制御 回 路 か らな る
が あり
､
か け られ る の で 襲 い 回 折 し か 得 られ なら､ 試 料 の
ゴ
ニ
オメ
タ
ー
Ⅹ
｡
､
計数 回 路
チ
レ
シ
ョ
ンカ
ウンタ
ー
( S C ) な どが あ る
-
16
-
｡
使
､
o
計数管 に は 気
体 の 電 離作 用 を利 用 し た 比 例 計 数管( P C ) や 固 体 の 蛍光作 用 を 利 用 し た
-
､
｡
記 録 計な どか ら な り
､
い るが
測定 に は 適 し て
は 回折 角 2 0 を 測 定 す る た め の 測 角 着 で あ る
計数 記 録 回 路 は 計 数管
線 管球 に
後者 は 前 者 よ り も 高負 荷 を
用 時 は 真 空 ポ ン プ で 高真 空 に 保 た な けれ ば な ら な い
ー
聯御演 算 装置 か
､
o
線 発 生 装置 は Ⅹ 線管 球
封入型
､
い る
ゴ
､
シ ン
制御 演算装置 は 測 定 装 置 の 制 御
か らな る
ー
タ
-
リガク 電機
ー
ゲ
鍋
:
60kV
2 500
縦型 広 角 ゴ
精度
2
測角
オメ
ニ
-
ュ
タ
:
.
-
:
3
ー
,
2 00
m
A(1 蝕 W )
匝‡転/ 分
タ
-
度
o 02
:
検 出器
.
ン ビ
線 発 生 装置
Ⅹ
:
ト
ッ
定格
･
コ
業
工
回 転対 極型 強力
タ
演算 を 行 う
度塵
過
･
の
｡
L
8
測 定デ
､
-
シ ン
＋14 5
チ
レ
度
タ
ンカ
ウ
ン
に 設 置 され て
い
る X 線 回 折 装置 は 共 同利 用 で あり
ー
シ
ョ
ー
おわり に
当機糖 分析 セ
ン
タ
-
､
年間 2 0 0 0 時 間程 度 の 高 い 稼働 率 を 毎年維 持 し て い る ま た 工 学 弧 理
学部 歯学部 自然科学 研 究 科 な ど の 多 く の 部 局 で 利用 され て い る
o
､
o
､
､
当 装置 は 導 入 し て か ら 1 5 年 が 経 過 し て お り 現 在 更 新 申請中 で あ る
く参 考資料)
1
2
泉英 治飽
.
.
加 藤誠 軌
,
イヒ学 同人( 1 9 9 6)
機器 分析 の 手 引 き ( 第 2 旗)
内 田 老 鶴 国( 1 9 9 1)
Ⅹ 繰 回 折分析
,
,
-
17
-
a
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