پراش پرتو ایکس و نوترون
از آنجا که طول موج پرتوهای ایکس و نوترون با فواصل بیناتمی مطابقت دارد، این پرتوها به طور همدوس از صفحات بلوری پراکنده میشوند و الگوهای پراش حاصل، موقعیتهای اتمی را در شبکه بلوری آشکار میسازند.
Definition
پراش پرتو ایکس و نوترون تکنیکهایی هستند که ساختار بلوری را با اندازهگیری جهتها و شدتهای تابش پراکنده شده به طور همدوس از آرایه اتمی تناوبی تعیین میکنند؛ تداخل سازنده زمانی رخ میدهد که شرط براگ یا، به طور معادل، شرط لاوه، بردار پراکندگی را به یک بردار شبکه متقابل مرتبط کند.
Scope
این موضوع به پراش پرتوهای ایکس و نوترون توسط بلورها میپردازد: قانون بازتاب براگ و شرط معادل لاوه، عوامل ساختار و فرم اتمی که شدت پیکها را تعیین میکنند، ساختار کره اوالد، و اطلاعات مکمل حاصل از پراکندگی پرتو ایکس (حساس به چگالی الکترونی) و پراکندگی نوترون (حساس به هستهها و گشتاورهای مغناطیسی). این مبحث هندسه شبکه متقابل موضوعات مرتبط را به تعیین تجربی ساختار پیوند میدهد، در حالی که جزئیات ابزار دقیق را به حوزههای کاربردی واگذار میکند.
Core questions
- چرا برای وقوع پراش، طول موج پروب باید با فاصله بیناتمی قابل مقایسه باشد؟
- چگونه قانون بازتاب براگ و شرط لاوه بیانیههای معادل از یک فیزیک هستند؟
- چه چیزی شدت یک پیک پراش را تعیین میکند و عامل ساختار چیست؟
- چگونه پراکندگی پرتو ایکس و نوترون اطلاعات مکملی درباره الکترونها، هستهها و اسپینها ارائه میدهند؟
Key concepts
- قانون براگ و شرط لاوه
- عامل ساختار و عامل فرم اتمی
- ساختار کره اوالد
- پراکندگی پرتو ایکس از چگالی الکترونی
- پراکندگی نوترون از هستهها و نظم مغناطیسی
Key theories
- قانون پراش براگ
- دبلیو. ال. براگ پراش را به عنوان بازتاب از صفحات شبکه موازی مدلسازی کرد، با تداخل سازنده زمانی که اختلاف مسیر برابر با یک عدد صحیح از طول موجها باشد، که شرط سادهای را ارائه میدهد که زیربنای تعیین ساختار بلوری است.
Clinical relevance
پراش روش اصلی برای تعیین ساختار اتمی مواد و زیستمولکولها است؛ بلورنگاری پرتو ایکس ساختارهای DNA، پروتئینها و ترکیبات بیشماری را مشخص کرده است، در حالی که پراش نوترون به طور منحصر به فرد اتمهای سبک را مکانیابی میکند و ساختارهای مغناطیسی را حل میکند.
History
مشاهده پراش پرتو ایکس از یک بلور توسط فون لاوه در سال ۱۹۱۲ هم ماهیت موجی پرتوهای ایکس و هم ماهیت شبکهای بلورها را اثبات کرد؛ فرمولبندی قانون بازتاب توسط براگها در سال ۱۹۱۳ این روش را کمی کرد، و پراش نوترون پس از در دسترس قرار گرفتن منابع راکتور در دهه ۱۹۴۰ دنبال شد.
Key figures
- Max von Laue
- William Lawrence Bragg
- William Henry Bragg
Related topics
Seminal works
- bragg1913
- ashcroft1976
Frequently asked questions
- چرا برای تصویربرداری از بلورها از پرتو ایکس و نه نور مرئی استفاده میشود؟
- پراش به طول موجی نیاز دارد که با فاصله مورد نظر برای تفکیک قابل مقایسه باشد؛ فواصل بیناتمی حدود یک آنگستروم است که با پرتو ایکس و نوترونهای حرارتی مطابقت دارد اما هزاران برابر کوچکتر از طول موجهای نور مرئی است.
- چه زمانی پراش نوترون بر پرتو ایکس ترجیح داده میشود؟
- نوترونها از هستهها به جای الکترونها پراکنده میشوند، بنابراین اتمهای سبک مانند هیدروژن را به خوبی تشخیص میدهند و به گشتاورهای مغناطیسی حساس هستند، که آنها را برای مکانیابی عناصر سبک و نقشهبرداری از ساختارهای مغناطیسی که پرتو ایکس عمدتاً از دست میدهد، ایدهآل میسازد.