X線回折による結晶の観察について

質問

X線を物質に当てると電子がX線と同じ振動数で揺すられて入射X線と同じ振動数の電磁波を出し、これが多くの電子に対して起こり波長が同じなので干渉し合うというのが回折ですよね。
そこで質問ですが、この回折は何による光（電磁波）と何による光で起こった回折現象なんでしょうか。使っている参考書だと入射X線が散乱、散乱、と散乱という言葉が繰り返されているのですが、電子に衝突して散乱されて波長が長くなった（コンプトン散乱）X線同士が干渉して、強め合った点がラウエ法の実験で回折点となっているのですか？それとも電子が揺すられた事によって放射された電磁波同士が干渉しているのですか？（散乱X線-散乱X線なのか、電子からの放射電磁波-放射電磁波なのかという意味です）

後もう１つ質問したいのですが、X線での背面ラウエ法でどうして方位などが分かるのでしょうか。光の回折実験のように試料からイメージングプレートまでの距離とラウエ斑点の並び方や斑点の間隔から、試料の原子間距離（格子面間隔）は解析できるような気はするのですが、実際はそうではなく結晶の対称性や方位まで分かってしまうのが理解できません。試料原子の並び方や逆格子ベクトルの向きからそこに回折点が現れるのはまだ良いのですが、晶帯や斑点から方位や回転対称が求まるのかが何度本を読んでもイマイチ掴めないです。

どなたか丁寧にご教授お願いします。

回答No.3

rnakamra

#2の回答の補足の前半への回答

>波の干渉は間隔に依存すると思うのですが、なぜ格子定数が違っても斑点の位置が変わらないのでしょうか。

散乱角の大きさはその面への入射角のみに依存します。X線とその面がなす角がθであれば散乱角は2θでなければならない。
もちろん、同じ波長ではBraggの条件を満たさないが、ラウエ法では連続X線を用いることで別の波長がBraggの条件を満たし同じ散乱角の回折が強めあいます。

回答No.2

rnakamra

>使っている参考書だと入射X線が散乱、散乱、と散乱という言葉が繰り返されているのですが、電子に衝突して散乱されて波長が長くなった（コンプトン散乱）X線同士が干渉して、強め合った点がラウエ法の実験で回折点となっているのですか？それとも電子が揺すられた事によって放射された電磁波同士が干渉しているのですか？（散乱X線-散乱X線なのか、電子からの放射電磁波-放射電磁波なのかという意味です）

質問者は"散乱"というとコンプトン散乱を思い描くようですが、X線回折の場合での散乱はトムソン散乱を意味します。トムソン散乱とは質問者のいうところの放射電磁波のことです。

>X線での背面ラウエ法でどうして方位などが分かるのでしょうか。光の回折実験のように試料からイメージングプレートまでの距離とラウエ斑点の並び方や斑点の間隔から、試料の原子間距離（格子面間隔）は解析できるような気はするのですが、実際はそうではなく結晶の対称性や方位まで分かってしまうのが理解できません

ラウエ法で面間隔を解析することはできません。なぜならラウエ法では白色X線、つまり連続波長分布を持つX線を使用しますので波長が特定できないため面間隔がわからないのです。たとえば、二つの格子定数の異なるFCCの結晶をラウエ法で観察すると同じパターンが得られます。格子定数の違いでスポットの位置が変わることはない。(使用する波長の範囲の関係でスポットの有無に違いが出ることはある)
むしろラウエ法は対称性などの情報を投影したものが得られます。

補足

回答有難うございます。

波の干渉は間隔に依存すると思うのですが、なぜ格子定数が違っても斑点の位置が変わらないのでしょうか。

また回折解析で用いるグレニンガー図やステレオ投影図の見方や原理が分からないって言う方が近いです。なぜ奇妙な曲線のウルフネット上で示される斑点から方位や、(100)(110)(111)の３点で晶帯が多く交わり、傾きが求まるのでしょうか

回答No.1

spring135

＞X線を物質に当てると電子がX線と同じ振動数で揺すられて入射X線と同じ振動数の電磁波を出し、これが多くの電子に対して起こり波長が同じなので干渉し合うというのが回折ですよね。

何だか基本的なところがずれているようです。

基本原理を学習してからもう一度考えてください。

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/X%E7%B7%9A%E5%9B%9E%E6%8A%98

補足

回答有難うございます。
X線が電子に当たるとX線は電子にエネルギーを与えて波長が長くなって散乱するコンプトン散乱光と、電子が２次の波源となって放射した光がトムソン散乱光と呼ぶで合ってますか？

私がどうも理解出来ないのは現象そのものというより、解析で用いるグレニンガー図やステレオ投影図の見方や構造が分からないって言う方が近いです。なぜ奇妙な曲線のウルフネット上で示される斑点から方位や、(100)(110)(111)の３点で晶帯が多く交わり、傾きが求まるのでしょうか