Аномальное рассеяние рентгеновских лучей

Аномальное рассеяние рентгеновских лучей ( AXRS или XRAS ) — это метод неразрушающего определения в рамках рентгеновской дифракции , в котором используется аномальная дисперсия , возникающая при выборе длины волны, находящейся вблизи края поглощения одного из составляющих. элементы выборки. Он используется в исследованиях материалов для изучения различий в структуре нанометровых размеров.

Факторы рассеяния атомов

В дифракции рентгеновских лучей коэффициент рассеяния f атома примерно пропорционален числу электронов, которыми он обладает. Однако для длин волн, близких к тем, при которых атом сильно поглощает излучение, коэффициент рассеяния претерпевает изменение из-за аномальной дисперсии. Дисперсия не только влияет на величину фактора, но и придает фазовый сдвиг при упругом столкновении фотона. Таким образом, коэффициент рассеяния лучше всего можно описать как комплексное число. ^[1]

f = f _o + Δ f' + i.Δ f"

Контрастное изменение

Аномальные аспекты рассеяния рентгеновских лучей стали объектом значительного интереса научного сообщества из-за доступности синхротронного излучения . В отличие от настольных источников рентгеновского излучения, которые работают на ограниченном наборе фиксированных длин волн, синхротронное излучение генерируется за счет ускорения электронов и использования ондулятора (устройства из периодически размещенных дипольных магнитов) для «покачивания» электронов на их пути, чтобы генерировать желаемая длина волны рентгеновских лучей. Это позволяет ученым варьировать длину волны, что, в свою очередь, дает возможность варьировать коэффициент рассеяния для одного конкретного элемента в исследуемом образце. Таким образом можно выделить конкретный элемент. Это известно как изменение контраста . Помимо этого эффекта аномальное рассеяние более чувствительно к любому отклонению от сферичности электронного облака вокруг атома. Это может привести к резонансным эффектам, связанным с переходами во внешней оболочке атома: резонансному аномальному рассеянию рентгеновских лучей .

Кристаллография белков

В кристаллографии белков аномальное рассеяние относится к изменению фазы дифрагирующих рентгеновских лучей, которая отличается от остальных атомов в кристалле из-за сильного поглощения рентгеновских лучей. ^[2] Количество энергии, которую поглощают отдельные атомы, зависит от их атомного номера. Относительно легкие атомы, обнаруженные в таких белках, как углерод, азот и кислород, не способствуют аномальному рассеянию на обычных длинах волн рентгеновских лучей, используемых в рентгеновской кристаллографии. ^[3] Таким образом, чтобы наблюдать аномальное рассеяние, тяжелый атом должен быть нативным для белка или должно быть создано производное тяжелого атома. Кроме того, длина волны рентгеновских лучей должна быть близка к краю поглощения тяжелого атома.

Список методов

Многоволновая аномальная дифракция (MAD)
Одноволновая аномальная дифракция (SAD)
Дифракционная аномальная тонкая структура (DAFS) сочетает в себе использование аномальной дифракции с тонкой структурой поглощения рентгеновских лучей (XAFS). ^[4]

Ссылки

^ Дифракция рентгеновских лучей в кристаллах, несовершенных кристаллах и аморфных телах. А. Гинье. Дувр 1994 г. ISBN 0-486-68011-8 оригинальная публикация 1963 г.
^ Глускер Дж. П. и др. (1994). Анализ кристаллической структуры для химиков и биологов. Вайли-ВЧ
^ Родос, Г. (2000). Кристаллография стала кристально ясной (2-е изд.). Сан-Диего: Академическая пресса.
^ Кавагути, Т; Фукуда, К; Токуда, К; Шимада, К; Ицубо, Т; Оиси, М; Мизуки, Дж; Мацубара, Э. (ноябрь 2014 г.). «Возврат к дифракционной аномальной тонкой структуре» . Журнал синхротронного излучения . 21 (Часть 6): 1247–51. Бибкод : 2014JSynR..21.1247K . дои : 10.1107/S1600577514015148 . ПМК 4211131 . ПМИД 25343791 .

Внешние ссылки

Аномальное рассеяние рентгеновских лучей на сайте skuld.bmsc.washington.edu. Ресурс, в основном ориентированный на кристаллографов.
Глоссарий PHENIX описывает методы, поддерживаемые широко используемой программой очистки PHENIX, включая MAD и SAD.

[1] Дифракция рентгеновских лучей в кристаллах, несовершенных кристаллах и аморфных телах. А. Гинье. Дувр 1994 г. ISBN 0-486-68011-8 оригинальная публикация 1963 г.

[2] Глускер Дж. П. и др. (1994). Анализ кристаллической структуры для химиков и биологов. Вайли-ВЧ

[3] Родос, Г. (2000). Кристаллография стала кристально ясной (2-е изд.). Сан-Диего: Академическая пресса.

[4] Кавагути, Т; Фукуда, К; Токуда, К; Шимада, К; Ицубо, Т; Оиси, М; Мизуки, Дж; Мацубара, Э. (ноябрь 2014 г.). «Возврат к дифракционной аномальной тонкой структуре» . Журнал синхротронного излучения . 21 (Часть 6): 1247–51. Бибкод : 2014JSynR..21.1247K . дои : 10.1107/S1600577514015148 . ПМК 4211131 . ПМИД 25343791 .

[1]

[2]

[3]

[4]