X線解析にて、試料の回転とは・・・

質問

シリコンを粉末状にした物をX線回折装置にて同定分析しました。その際、試料を回転させながらX線を照射するのですが、回転させる軸は決まっているのでしょうか？３軸それぞれによる回転によって試してみたのですが、どれも違う結果が得られました。一つはシリコンを示したのですが、後の二つはてんで見当違いの物を示しました。どうしてなのでしょうか？

回答No.1

Yo-Na-C · ベストアンサー

粉末試料を回転させながら回折パターンを記録する場合の、最も一般的な方法は・・・
(1)試料表面に対する法線が、Ｘ線源－試料位置－検出器の3点で作られる平面内を向かせる
(2)試料表面に対する法線を、Ｘ線源－試料位置－検出器がなす角の中心に向かせる
(3)この法線を中心として、試料を回転させる
だと思います。

回転させても試料表面がある平面に保たれることから、このような回転を「面内回転」と呼びます。
また、回転可能な3軸とはφ・χ・ω軸だと思いますが、このうちのφ軸がこれに相当しますので、φ回転とも呼ばれます。

このような回転を加えることで、粉末1つぶ1つぶの大きさのばらつきによる各ピークの強度のブレを解消することができます。(粉末が充分に細かく、大きさが揃っていないと、ICDDカードに載っているような強度比でピークが得られないのです。)

見当違いのパターンが得られた回転では、試料であるシリコン粉末以外の部位、例えば試料ホルダー(シリコンを充填したもの)や、試料台(試料ホルダーを支えているもの)にＸ線が当たってしまっていないでしょうか？

3軸が動かせるということで、高度な回折装置をお持ちだと思います。(通常の粉末専用装置では、ω軸しか回転しませんので・・・。)
多くの軸が動くことで、かえってセッティングが難しいと思います。
まず回転中心とＸ線照射位置がずれないことをよく確認し、その後上の(1)(2)(3)を満たす位置に各軸を移動させて、測定を行ってください。

上手くいくとよいですね。

補足

質問に応えて頂き、ありがとうございます。まだ解らないことがあるので、できたら教えてください。ちなみにうちで使用している装置の検出器は、湾曲形のPSPCを採用しているようです。（150°あります）
　質問なのですが、なぜφ回転だと粉末一粒一粒の大きさのバラツキによる各ピークの強度のブレを解消できるのでしょうか？照射面積の変化の有無でしょうか？それと、通常の装置がω軸しか回転しないのなら、定性分析はできないのではないでしょうか？