X線回折（えっくすせんかいしょつ）

X線回折の原理

X線回折は、X線が結晶などの周期的な構造を持つ物質に照射された際に、回折現象を起こすことを利用する。X線は、物質中の原子核と相互作用し、散乱される。この散乱されたX線が干渉し合うことで、特定の方向に強め合ったり弱め合ったりする。この干渉パターンを解析することで、物質の原子配列や結晶構造を決定することができる。

X線回折の種類

X線回折には、主に以下の種類がある。

• ラウエ法: 単結晶を用いて、結晶の対称性を調べる手法。
• 回転法: 単結晶を回転させながらX線を照射し、回折パターンを記録する手法。高精度な構造解析が可能。
• 粉末回折法: 粉末試料を用いて、結晶構造や格子定数を調べる手法。試料調製が容易。
• 異常回折法: X線の波長を吸収端付近に調整することで、特定の元素の原子位置を特定する手法。

X線回折の応用

X線回折は、様々な分野で応用されている。

• 材料科学: 金属、セラミックス、半導体などの結晶構造解析。
• 化学: 分子構造解析、反応機構の解明。
• 生物学: タンパク質、DNA、RNAなどの生体高分子の構造解析。
• 地質学: 鉱物の同定、地球内部構造の解明。
• 医薬品開発: 医薬品候補化合物の構造解析、結晶多形制御。
• 非破壊検査: 材料の内部欠陥の検出、応力評価。

X線回折装置

X線回折装置は、X線源、試料ステージ、検出器などで構成される。X線源としては、通常、銅やモリブデンなどの金属ターゲットに電子線を照射することで発生するX線が用いられる。検出器は、X線の強度を測定し、回折パターンを記録する。