四圓衍射儀

四圓衍射儀（four-circle diffractometer）是一種測量單晶X射線衍射強度的儀器。它使用一個計數器（如蓋革-米勒計數器）測量一個衍射光束（或斑點）的強度。

基本介紹

• 中文名：四圓衍射儀
• 外文名：four-circle diffractometer
• 簡單定義：測量單晶X射線衍射強度的儀器
• 特徵：使用計數器測量衍射光束的強度

結構性能

四圓衍射儀使用一個計數器測量衍射光束的強度。一個單晶的衍射點可有幾百到上萬個。計數器總是保持在水平面上，但可通過旋轉測角頭上的晶體的方位使得要測量的每一個衍射點落在水平面上。測角頭與計數器的方位由(χ,ω,2θ,φ)四個歐拉角確定，故稱為四圓衍射儀。χ角可以在0—360度範圍內調節測角頭的旋轉軸方向，而φ角是測角頭上的旋轉角，可進一步在0—360度範圍內調節晶體及其衍射點的方位。2θ角可調節計數器測量的衍射光束與入射X射線之間的夾角，即布拉格角。ω角可調節測角頭繞垂直於水平面的旋轉軸的旋轉。同時，在測量衍射強度時對ω角進行掃描，一般範圍很小，在0.5—5度左右。四圓衍射儀有一個固定的光學中心，四個歐拉角旋轉軸都相交於光學中心。所以，當晶體被精確調節在光學中心時，測量衍射強度的實驗過程中的任何歐拉角旋轉都不會移動晶體的空間位置。這樣就保證入射X射線總是穿過晶體。

發展歷史

四圓衍射儀是由美國的T.福納斯於1955年發明的。早期是用於測量蛋白質單晶的衍射強度，後來被廣泛用於研究有機分子的晶體結構。由於測量時必須預先計算出每一個衍射點的4個歐拉角，四圓衍射儀很早就實現了由計算機控制的自動化。這使得單晶衍射強度的測量速度和精度大大超過了當時通常使用的曝光像片底片的記錄方法 。四圓衍射儀使得“直接法”（一種由衍射強度推算相位的數學方法）在解析小分子晶體學相位問題中的套用成為可能。由於其他測量X射線衍射強度的探測儀的出現，如成像板、CCD等面探測儀，四圓衍射儀現已不被廣泛使用 ，但大多數現代衍射儀都套用四圓衍射儀的設計原理。