C:\Documents And Settings\Pc\Desktop\Difraktometre çEşItleri Ve Veri Toplama

$Page 1: C:\Documents And Settings\Pc\Desktop\Difraktometre çEşItleri Ve Veri Toplama$
Difraktometre Geometrisi ve

Veri Toplama

Mayıs 2010

X-ışını kırınımı şu üç parametreye göre çeşitlenmektedir:

1. Örnek fazı: Tek kristal, toz veya katı parçası

2. Işınım: Tek renkli veya değişken dalga boylu

3. Detektör: Işınım sayacı veya fotoğraf filmi

Bu değişkenlere bağlı olarak şu XRD teknikleri bulunmaktadır:

1. Difraksiyon2. Debye-Scherrer3. Guinier4. Dönme - Salınım

5. Weissenberg6. Buerger7. Otomatik Difraksiyon8. Laue

Kristal Seçimi

Kristalin kalitesi ve boyutları önemlidir.

X-ışınının dalga boyuna ve buna bağlı olarak ta soğrulmasına göre kristalin ideal boyutları farklılık gösterir.

Lambert-Beer yasası ile kristalin ideal boyutlarının 2/μ olduğu söylenebilir.

Polarizasyon Mikroskobu:

Seçilen örneğin tek kristal olup olmadığına karar verilir. Doğal ışığı polarize edebilmek için, düzlemlerden sadece birindeki titreşime olanak verip, diğerlerini söndürmek gerekir. Bunun için kullanılan bir yöntem; doğal ışığı, kalsit kristallerinden yapılmış nikol prizmasından geçirmektir.

Doğal ışığı polarize hale getiren birinci nikol prizmaya polarizör, diğer prizmaya da analizör denir.

Eğer soğrulursa; ikinci prizmaya bakıldığında karanlık, kısmen soğrulursa yarı aydınlık, soğrulmadığı durumda da tam aydınlık bir alan gözlenir.

Bu aydınlık ve karanlık alanlar prizmaların konumlarına bağlıdır. Prizmalar birbirlerine dik iken karanlık, paralel iken aydınlık alanlar oluşur.

Nikol prizmasından elde edilen polarize ışık demeti, ikinci bir nikol prizmasından geçirildiğinde, ışık demeti bu prizma tarafından soğrulabilir veya soğrulmaz.

İyi bir inceleme için mutlaka nikoller birbirine dik konuma getirilmelidir.

Kristal Seçimi

Optikçe izotropik olan kübik kristaller dışındaki tüm kristaller optikçe anizotropiktir ve bu kristaller kutuplanmış ışığın düzlemini değiştirirler.

Seçilmiş olan örnek kutuplayıcı mikroskop altında döndürüldükçe örneğin karardığı, daha sonra tekrar aydınlandığı görülür. Bu sönümlenme 90° de bir gerçekleşiyorsa seçilen örneğin tek kristal olduğu, gerçekleşmiyor veya içerisinde kısmi aydınlıklar içerdiği görülüyorsa tek kristal olmadığı ya da ikiz kristal olabileceği söylenebilir.

Uygun kristal seçildikten sonra gonyometre başlığı üzerine takılır.

X-ışını Kaynakları

Katot Işınları

X-Işınları

-+

Bakır Anot

Tungsten Hedef Vakum Kabı

Isıtılmış TungstenFilament Katot

+-

Yüksek Voltaj Kaynağı

Döner Anotlu Üreteçler;

Sabit anotta elektronların çarptığı hedef alan dar ve hep aynıdır. Bu durum anot materyalinin daha çok ısınmasını ve tahribatını da beraberinde getirir.

Döner başlıklı anotlar ise bir kola monte edilmiş döner bir disk şeklindedirler.

Işınlama sırasında anot çok yüksek bir hızla (300-10000 devir/dakika) döndüğünden, katottan gelen elektronlar devamlı değişik yüzeylerle temas etmektedir. Böylece hedef yüzey alanı genişlemiş olur. Bu durum anotun ömrünü uzatır.

Işınım Çeşidinin Seçimi;

Kα çizgileri en yüksek şiddete sahiptir ve genellikle x-ışını kırınımı çalışmalarında kullanılırlar.

Uygulamada, üretilen x-ışınlarının dalga boyu seçimi, hedef metalin karakteristik Kα çizgilerinin değerleriyle sınırlıdır.

Hedef olarak kullanılan metallerden en yaygın olanları Bakır (Cu) ve Molibden (Mo)'dir. Bu iki metalin Kα geçişleri sırasıyla dalgaboyu 1.5ºA ve 0.7ºA olan ışınımlar üretirler.

X-ışını filmleri Molibden'e göre Bakır ışınımlarında daha iyi bir detektördür.

Diğer yandan kırınım sayaçları ve alan detektörlerinin çalışma prensibi, CCD (charged coupled device)'lere ya da bakırın Kα ışınımından daha güçlü ışınımlar için yüksek sayım etkisi olan fosfor teknolojisine dayanır. Bu da Molibden ışınımının neden tek kristal x-ışını kırınımında geniş ölçüde kullanıldığını açıklar.

Sinkrotron Işınımı;X-ışınları, sinkrotron ışınımı olarak bilinen kaynaklardan da üretilebilir.

Sinkrotron ışınımı, yüklü parçacıkların eğri yörüngeler üzerinde hareket ederken dışarıya yaydıkları enerjiden kaynaklanır.

Sinkrotron ışınımında, elektronlar ya da pozitronlar kapalı yörüngeler boyuncarelativistik hızlara kadar ivmelendirilirler.

Relativistik parçacıklar için yörünge yarıçapı enerji ile artmaktadır. Bu artışı dengeleyecek bir mıknatısın üretilebilmesi neredeyse imkansızdır.

Bu nedenle parçacığın her defasında küçük saptırıcı mıknatıslardan geçtiği fakat sabit yörüngede dolandığı, B manyetik alanı ile enerjinin eş zamanlı olarak arttığı hızlandırıcı fikri ortaya atıldı. 42

02

42

3

2

cmR

cEeP

Filtreler - Yönlendiriciler - Monokromatörler

Filtreler ile maddeye direkt gelen ışınımın istenmeyen dalgaboyları absorbe edilir. Böylece kırım deneyi için kullanılacak dalgaboylu ışınımın geçmesi sağlanır.

Bakır anottan üretilen beyaz ışınım

μm = kütle soğurma katsayısı

X-Işınlarının madde tarafından soğurulmasında "Beer yasası" geçerlidir.

xeI

I 0

I geçen ışının şiddeti

I0 gelen ışının şiddeti

x: filtre olarak kullanılan metalin kalınlığı

μ: lineer soğurma katsayısı

Lineer soğurma katsayısı, maddenin yoğunluğuna ve X-Işınlarının dalga boyuna bağlı olarak değişir. maddenin yoğunluğuna bağlı olduğu için kütle soğurma katsayısı, maddenin karakteristiğidir.

m


Eğer filtre saf bir elementse;

33 kZm eşitliği ile kısa dalgaboylu X-Işınların uzun dalgaboylu ışınlara göre daha az soğurulduğu görülebilir.

Burada fotonlar, filtrenin atomlarının K orbitalinden bir elektron koparmak için gerekli olan enerjiye karşılık gelen dalga boylarına sahiptirler. Böylece bu enerjiye ulaşıldığında filtreden güçlü ışınım soğrulmaları ortaya çıkar. Buna “ floresans ışınımı " denir.

Karakteristik çizgilerin yerlerinin atom numarasıyla değişmesi gibi soğrulmaçizgileri de elementlerin artan atom numarasıyla azalan dalga boylarına ilerler.


Genellikle tek elementten oluşan filtreler kullanılır. Çünkü X-Işınları üretmek için kullanılan anodun Kα ve Kβ pikleri arasındaki soğrulma eğrilerinin azaltılması istenir.

Sürekli çizgi: bakır anottan üretilen X-ışını spektrumudur. Nikelin soğrulma eğrisi, bakırın Kα ve Kβ pikleri arasındadır.

ZCu : 29

ZNi : 28 filtre olarak kullanılan metal


Monokromatörler (dalga boyu seçicileri), ışık kaynağından gelen polikromatik ışıktan tek bir dalga boylu monokromatik ışık elde edilmesini sağlayan düzeneklerdir.

Monokromatik (tek renkli ışık) Polikromatik (çok renkli ışık)

Filtrelemeden daha kullanışlıdırlar.

Bragg yasasına göre (2d sinθ = nλ) farklı dalgaboylarında ışınımlar kristal yüzeyine çarptıklarında, ışınlar dalgaboylarına bağlı (θ) açılarında saçılırlar.

Kristale gelen çok dalgaboylu ışından hangi dalgaboylu ışının çıkmasını istiyorsak, bu dalgaboyuna karşılık gelen θ açısı seçilmelidir.


Yönlendiriciler, X-ışını demetini yönlendirir, saçılmasını önler. Demeti mümkün olduğu kadar paralel tutar.

Tek Kristal Difraktometresi;• X-ışını kaynağı• X-ışını detektörü • Gonyometreden oluşur.

Gonyometre, verinin toplanması amacıyla difraktometreye monte edilmiş olan,kristalin değişik açılarla dönebilmesini sağlamak amacıyla difraktometrede bulunansistemdir. Kristali istenen Bragg açılarında (θ) x-ışınına maruz kalacak şekilde difraktometre merkezinde tutar.

En sık kullanılanları Euler Gonyometresi, Kappa Gonyometresi ve İki Eksenli Gonyometredir.

P noktası kırınım noktasıdır.

Modern difraktometreler ekvatoral geometri kullanır. Saçılan demet her zaman yatay düzlemde ölçülür.

Bu yatay düzlem, gelen x-ışınları ve detektörün kristal etrafındaki yörüngede dönüşüyle tanımlanır.

Detektör sadece bu düzlem üzerinde hareket edebilir ve gelen ışın demetiyle arasında 2θ açısı yapacak şekilde durur.

En çok kullanılan gonyometre çeşidi Euler gonyometresi dört eksenli difraktometrenin ortaya çıkmasına neden olmuştur.

Burada yörüngesi kristalle gonyometre başlığını taşır. Aygıt bir ana eksene sahiptir. Bu eksen ekvator eksenine diktir. Ekvator düzlemine dik olması nedeniyle gelen x-ışını demetine de diktir.

Platformun ana eksen buyunca dönmesi yörüngesiyle tanımlanır.

Gonyometre başlığının mil ekseni boyunca dönmesi ise yörüngesiyle ile tanımlanır.

Difraktometrenin dört ekseninden ve kristale ait dönüşlerdir. yörüngesi milin dönüşü ile, 2θ yörüngesi de detektörün ana eksen boyunca dönmesi ile tanımlanır. Detektör difraksiyona uğrayan ışınların oluşturduğu düzlem yatay kalacak şekilde bu eksene düşey olan eksen etrafında döner. Herhangi bir kırınım için detektör Bragg kırınım açısına karşılık gelen bir konuma gelir. Bu hareketle ilgili dönme ekseni 2θ eksenidir.

Bruker-Nonius KappaCCD

Kappa Gonyometresinin Geometrisi

Saçılan Işınların Şiddetinin Ölçülmesi;

Kırınıma uğrayan ışınların şiddeti 3 farklı şekilde ölçülür;

1) Dönen Kristal Sabit Sayaç Yöntemi (ω taraması):

Sayaç uygun bir 2θ açısında dururken kristal difraktometre ekseni, kendi ekseni etrafında yansıma aralığı boyunca yavaş yavaş dönme hareketi yapar.

ω taraması

2) Dönen Kristal Dönen Sayaç Yöntemi (ω -2θ taraması):

Her bir yansıma durumu için kristal ve sayaç uygun şekilde çiftlenirler. Her ikisi de uyumlu biçimde difraktometre ekseni etrafında hareket ederler.

Kristale ait veriler bu şekilde toplanır.

ω - 2θ taraması

3) Sabit Kristal Sabit Sayaç Yöntemi:

Kristal maksimum şiddeti yansıtacak şekilde, sayaç ise bu şiddeti algılayacak konumda ayarlanır.

Net şiddeti elde etmenin en basit yolu BPB (background-peak-background) metodudur. Bu metot Δω genliğinin tam doğru olarak taranmasını sağlar.

Alan Detektörleri;

Protein ve diğer makro molekül kristallerden veri toplamak için kullanılan difraktometrelerde yaygın şekilde görülen iki boyutlu ve yer hassasiyetli detektörlerdir.

Geniş bir yüzeye sahiptir. Kristal küçük açılarda dönerken, farklı pozisyonlarda detektöre gelen kırınıma uğramış foton sayısını ve şiddetini ölçebilir.

Alan detektörlerinin bir avantajı da verileri çok yüksek hızla toplamasıdır.

Bazı Alan Detektörü çeşitleri;

• X-Işınları Filmleri• Televizyon Detektörleri• CCD (Charged Coupled Device) Detektörü• Multiwire (Çoktelli) Orantılı Sayaçlar• Image Plates (Görüntü Plakaları)

Stoe IPDS II Difraktometresinin Geometrisi Stoe Imaging Plate Diffraction System II

Özellikleri;

• Kristal –IP uzaklığı : 40-200mm

• Görüntü okuma zamanı: 200 s

• Piksel Sayısı: 1.1 milyon • Görüntü ömrü: 10 saat

• Max. 2θ: 77°

• Çapı: 340 mm.

• Görüntü verisi büyüklüğü: 2.2 Mb

• Doğrusal dinamik aralık: 1:105

• Cu, Mo, Ag için uygun

• 180 – 2700 °C arasındaki sıcaklıklarda çalışır.Kolimatör:

• 0.5 mm veya 0.8 mm iç çaplı metal tüptür.

• Monokromatize edilmiş x-ışınlarının sapmalarını azaltır.

• Genelde tek kristal x-ışını kırınımında 0.5 mm iç çaplı kolimatör kullanılır.

• Kristalin seçimi sırasında, kristal boyutlarının kullanılan kolimatörün iç çapından daha büyük olmamasına dikkat edilmelidir.

• İdeal kristal boyutları 0.2-0.3 mm arasındadır.

İki Eksenli Gonyometre:

• Euler Gonyometresi ve Kappa Gonyometresine göre daha basit kullanımı olan bir sistemdir.

• Birbirlerine 45º açı ile yerleşmiş olan Φ ve ω eksenlerinin ω açısı 0-180º, Φ açısı ise 0-360º dönebilirler. Gonyometre başlığı ise Φ ekseni üzerindedir.

Stoe IPDS II Difraktometresinde detektör olarak görüntü tabakası (imaging plate) kullanılmaktadır.

Görüntü tabakaları, kristal üzerine düşen x-ışınlarının yansımalarını tabakada görüntülemek için fosfor maddesini kullanır ve görüntüleme sırasında gerçekleşen olay optik uyarımlı ışınım olayıdır.

Alan detektörlü STOE IPDS II difraktometresinde Φ sabit tutulur ve w açısı değiştirilerek kırınıma uğrayan ışınların görüntü tabakasında kırınım deseni oluşturması sağlanır ve bu işlem w açısının belirli aralığındaki (örneğin 0-180º arasındaki) her değer için tekrarlanır.

Görüntü tabakasındaki kırınım deseni lazer ile taranarak okunur ve daha sonra görünür ışıkla görüntü tabakası silinir.

Bu şekilde w’nın tüm açıları için kırınım şiddetleri daha sonra işlenmek üzere kayıt altına alınır.

Görüntü tabakasının çalışma prensibi;

• X-ışını kristale gönderildiğinde oluşan yansımaların tabakada görüntülenmesinisağlayan madde fosfordur.

• Kullanılan fosfor, Eu+2 (Europium) iyonu katkılandırılmış BaFBr dür.

• Görüntünün oluşmasını sağlayan fiziksel olay optik uyarımlı ışıldamadır.

Optik uyarımlı ışıldama mekanizması enerji seviye diyagramıyla açıklanabilir.

Fosfor x-ışınına maruz kaldığında, soğurulan x-ışını enerjisinin bir kısmını geçici olarak depolar.

X-ışını ile aydınlatılmasıyla, fosfordaki Eu+2 iyonları iletkenlik bandına elektron salar ve Eu+3 iyonlarına dönüşür.

İletkenlik bandında kısa bir süre kalabilen elektronlar F merkezlerinin (renk merkezleri) yarı kararlı seviyelerinde tutulur.

F merkezleri elektronların halojen iyonunun boş örgüsüne sıkışmasıyla oluşur. Bu işlemler görüntü tabakasında görüntülerin oluşması içindir.

Tabakada oluşan görüntüler He-Ne lazeriyle taranır.

Görüntü tabakası kendi ekseni etrafında dönerken, lazer okuma başlığı yukarıdan aşağı doğru tabakadaki tüm görüntüleri okur ve bunları fotoçoğaltıcı tüpe gönderir.

Fotoçoğaltıcı tüpte bu veriler belli bir zamanda integre edilir.

İntegre edilmiş piksel şiddetler bilgisayar sistemine aktarılır ve burada kartezyen koordinatlara dönüştürülür.

Bir kristalin yapı analizi için difraktometre ile kristal sistemine göre ortalama 180-360° arasında tabakanın görüntüsü alınır.

Görüntülerin tabaka üzerinden silinmesi işlemi görünür ışıkla yapılır.

F merkezlerinde tutulan elektronlar, görünür ışık uyarılması ile tekrar iletkenlik bandına geçerler, Eu+3 iyonlarına dönüşürler ve bu durumda fazla kalamayıp, tekrar Eu+2 iyonlarına dönüşürler.

Eu+2 iyonlarındaki elektronların 5d enerji seviyesinden 4f enerji seviyesine geçişinde ışıldama meydana gelir. Bu olaya optik uyarımlı ışıldama denir.

RIGAKU DİFRAKTOMETRESİNİN GEOMETRİSİ

Rigaku difraktometresi, 1951 yılında Yoshihiro Shimura tarafından bulundu. Bu icat

1952 yılında dünyanın ilk dönen anot x-ışını jeneratörüyle ilk otomatik kayıt eden x-

ışını difraktometresi olarak ortaya çıktı.


Çeşitleri;

1) Rigaku Ultima IV X-Işını Difraktometresi:

Cihaz bakır hedefli X-ışını tüpüne ve tüpteki ani sıcaklık değişimlerini kontrol eden su soğutucusuna sahiptir.

Cihazda, monokromatize X-ışını elde edilmesini sağlayan, yüksek çözünürlükte Grafit Monokromatör kullanılmaktadır.

Ultima IV XRD cihazında bulunan çapraz ışın optik mekanizması (CBO), yeni bir ayar ve düzenleme yapılmaksızın, odak ya da paralel ışın geometrisinde çalışabilme imkanı sağlar.

Rutin olarak kullanılan "Bragg-Brentano odak ışın geometrisi" yöntemi ile iyi kristallenmiş ve düzgün yüzeyli örneklerden oldukça güçlü kırınım bantları elde edilmesine karşın; yüzeyi pürüzlü, zayıf kristallenmiş örneklerin ve özellikle ince filmlerin faz tanımlamalarında "Paralel odak ışın geometrisi" kullanılmaktadır.

Uygulama Alanları; Rigaku Ultima IV X-Işını Kırınım cihazı oldukça geniş bir uygulama alanına sahiptir:

• Jeolojide minerallerin ve kayaçların tanımlanmasında

• Metal ve alaşım analizlerinde

• Seramik ve çimento sanayiinde

• İnce film kompozisyonu tayininde

• Polimerlerin analizinde

• İlaç endüstrisinde belli bir malzeme içindeki polimorfların ve safsızlıkların tespitinde

• Arkeolojide, tarihi yapıları oluşturan


Optik Mekanizması

a. X-ışın tüpü

b. Otomatik kapatıcı

c. Çapraz ışın optik sistemi

d. Sollar slit

e. Örnek tutucu

f. Sollar slit

g. Güç azaltıcı

h. Dedektör

ı. Düzlem-içi ünite


2) Rigaku D/Max-2200/PC Difraktometresi:


• Cu kaynaklı X ışını tüpü ve tüpün ani sıcaklık değişimlerini kontrol eden su soğutucusuna (Thermo NESLAB,M 100) sahiptir.

• Cihazda monokromatize X-ışını elde edilmesini sağlayan Grafit Monokromatör kullanılmaktadır.

• Maddenin X-Işını Kırınım Deseni verilerinin Jade 7 yazılım programında bulunan, PDF kart numaralarına sahip yaklaşık 120.000 civarında madde ile karşılaştırılması sonucu Kalitatif Mineral Analizi yapılmaktadır.

• Metaller, alaşımlar, çimento, kil ve kayaç türünde maddeler, kaplama malzemeleri, seramikler, organik maddeler, inorganik polimerler, heterojen katı karışımlar, böbrek taşı, vb. maddeler ile içeriği bilinmeyen bir malzemenin içerdiği bileşik veya element tayini için kullanılmaktadır.

3) Rigaku R-Axis Difraktometresi


Rigaku R-Axis Rapid-S X-ray Tek Kristal Difraktometre cihazı, bir ileri teknoloji

ürünüdür.

Silindirik dedektör (cylindrical IP) teknolojisi ile; moleküllerin yüksek hassasiyet,

çözünürlük ve hızda tek kristal yapıları incelenir.

Küçük moleküllerin molekül yapılarının çözümü, arıtılması ve molekül modelleme

işlemleri “Crystal Structure” programı kullanılarak yapılmaktadır.

Dedektör: Dikey dönüstürücü eksenli silindirik IP

Dedektör Çapı: 127.44 mm

2θ Aralığı: -600 / 1440

Aktif Bölge: 460 mm× 256 mm

Pixel Büyüklüğü: 100µm×100µm, 100µm×150µm veya 200µm× 200µm

Özellikleri;

BRUKER DİFRAKTOMETRESİNİN GEOMETRİSİ

• APEX II QUAZAR

• APEX II ULTRA

• APEX DUO

• SMART BREEZE

Cu, Mo, Ag ışınımları kullanılabilir.

Su soğutma sistemine ihtiyaç duymaz.

CCD detektör kullanılır.

Mo ışınımı kullanılır.

3 eksenli gonyometreye sahiptir.


Mo ve Cu ışınımı kullanılır.


Hafif atom içeren bileşiklerin analizinde kullanışlıdır.


Su soğutma sistemine ihtiyaç yoktur.

Yüksek seviyede veri kalitesi sağlar.

BRUKER DİFRAKTOMETRESİNİN GEOMETRİSİ

• KAPPA APEX

• SMART X2S

• SMART APEX II

Mo ışınımı kullanılır.


Çok hassas ve hızlı CCD detektör kullanılır.

En iyi seviyede data kalitesi sağlar.

Tam otomatik şekilde çalışır.

Soğutma sistemine sahiptir.

Kullanımı basit, hızlı ve etkindir.



Mikrokristallerde veya zayıf kırınım durumlarında bile kaliteli veri sağlar.

• BRUKER AXS D8 ADVENCE MODEL

Yüksek gerilim jeneratörü 20kV-60kV ve 6mA-80mA aralığında full otomatik ve bilgisayar kontrollü olarak çalışma kapasitesine sahiptir.

Yüksek gerilim ve x-ışınları tüpü su soğutmalı olup, sıcak yükselmelerine ve su basıncı düşmelerine karşı otomatik korumalıdır.

Sistem x-ışını kaçaklarına karşı korumalı olan, özel kabin içerisindedir.

Sistem kesintisiz ve düzenli otomatik kesintisiz güç kaynağı ile beslenmekte olup, elektrik kesilmesi durumunda cihazın en az 2 saat süreyle çalışmasını sağlamaktadır.

Sistem seramik x-ışınları tüpüyle donatılmış olup, değişik dalga boylarında x-ışını üretimi için Cu, Mo veya Cr seramik tüpler kullanılmaktadır.

Sistem de monokromatize x-ışını elde etmek amacıyla grafit monokromatör veya filtreler kullanılmaktadır.

Örneklerin özelliğine veya isteğe bağlı olarak değişik yarık genişliğine sahip slitler kullanılabilmektedir.

Örnekten kırınıma uğrayan x-ışınları NaI(Tl) tipi sintilasyon dedektörü ile toplanmakta ve sisteme bağlı bulunan bilgisayar ünitesi yardımıyla değerlendirilmektedir.

• X-ışınlarının örnek üzerine odaklanması Bragg-Brentano geometrisini esas almaktadır.

• Difraktometre ölçüm çapı 435, 500 ve 600 mm çaplı değerlere sahip olup, ara değerlere ayarlamak da mümkün olabilmektedir.

• Difraktometre konumu ölçülen örneğe bağlı olarak yatay ve düşey olabilmektedir.

• Difraktometre konfigürasyonları tüp çeşidine bağlı olarak θ - θ veya θ - 2θ olarak seçilebilmektedir.

• Ölçümler isteğe bağlı olarak “hızlı ölçüm” konumunda da yapılabilmektedir.

• Örneğin ölçüm aralığı 2θ cinsinden –110 ile 168 °açı aralığında yapılabilmektedir.

• Standart ölçüm modunda ölçüm süresi 60 dakikadır.

Gonyometre Özellikleri;

Angle range : 360°

Max. usable angular range : -110° < 2θ < 168°

Angle positioning : Stepper motors with optical encoders

Smallest addressable increment : 0,0001°

Reproducibilitr : ±0,0001°

Maximum angular speed : 30 °/s

OXFORD KIRINIMI

XcaliburTM GeminiTMSupernovaTM PX ScannerTM SupernovaTM

XcaliburTM E Gemini A Ultra

OXFORD DİFRAKTOMETRESİNİN GEOMETRİSİ

Küçük Molekül Protein Molekülleri

1) XcaliburTM

Küçük Moleküller İçin:

Xcalibur E: Modern kimya kristalografi laboratuvarlarında bu difraktometre tek dalga

boylu sistemler için küçük molekül kristalografisinde en popüler seçimdir.

• Genellikle molibden ışını kullanılmasıyla birlikte bakır ışını kullanımı da mevcuttur.

• Tek dalga boylu X-ışını arttırıcı kaynağı ( EnhanceTM (Mo or Cu) X-ray source) ve 92

mm Eos CCDdetektörü ile 4 eksenli kappa gonyometresinden oluşur.

• En hızlı ve en duyarlı CCD detektöre sahiptir.

• Tamamen radyasyon geçirmez cam kabin içerir.

• Veri toplama ve veri işleme bilgisayar yazılımı Crysalis PRO ile yapılır.

• İsteğe bağlı AutoChemTM tam otomatik yapı çözüm ve arıtma yazılımı

• İsteğe bağlı Cryojet veya Helijet dondurucu cihazı kullanılabilir.

Xcalibur E günden güne kristal yapı çözümünde ve yüksek çözünürlüklü

elektron yoğunluğu çalışmalarında en iyi difraktometre seçimidir. Xcalibur

E’nin bu özellikleri yüksek yoğunluklu bir X –ışını arttırıcı kaynağının

eklenmesiyel çift dalga boylu sisteme genişletilebilir.

2) Gemini A Ultra;

Dünyanın en popüler ikili dalga boyu sistemidir.

Sağ önde molibden arttırıcı, sol arkada ultra bakır arttırıcı ve sağda Atlas CCD

ile Gemini A Ultra Dedektörü

• Geniş etkin bir alana sahip (Ø135m) AtlasTM CCD detektöründen

oluşur.

• Molibden ve bakır olmak üzere iki tane x –ışını arttırıcı kaynaktan

oluşur.

• 4 eksenli kappa gonyometresi üzerine kurulmuştur.

• Molibden arttırıcı x- ışını kaynağı küçük molekül deneyleri için idealken,

Ultra x-ışını arttırıcı yüksek şiddette bakır x-ışını demeti sağlar. Bu

durumda zayıf kırınım örnekleri için uygundur.

Xcalibur & Gemini

Sistem: Xcalibur E ve Gemini A Ultra tek kristal kırınım sistemlerine dönüşü

içeren anahtara sahiptir. Her sistem yaklaşık 1 m2 ‘lik alan kaplar ve

radyasyon geçmesine karşı camla kaplı bir dolaptan oluşur.

Gemini A Ultra birbirinden bağımsız iki tane yüksek voltaj ve hava

soğutucu x-ışını üreticisi içerir. Xcalibur E’de ise yalnızca bir tane benzer

üretici bulunur. Bununla birlikte Xcalibur E özellikleri tamamen çift

dalgaboylu sisteme geliştirmek için hazırlanmıştır.

Gemini A Ultra ve Xcalibur E

bilgisayar kontrollü LCD sistem

monitörü ve bir tane X ışını tüpü

suyu soğutucu birimi içerir.

Sistem kontrol bilgisayarı Crysalis

PRO yazılım programını da içinde

bulundurur.

Kappa Gonyometresi;

Xcalibur E ve Gemini A Ultra sistemi yüksek açısal çözünürlükte Mo ve Cu

dataları sağlayan 4 eksenli kappa gonyometresi içerir.

Gonyometre muhafaza edilmiş sistem içinde özel LCD monitörü ile bağlantı

kuran 120Х büyüteçli video mikroskopu ve döndürülebilir demet durdurucusu

içerir.

θ eksen detektörü bütün oxford kırınım CCD’lerinde bulunur ve örneğin

detektörden olan uzaklığını deneye uygun hale getirmek için hızlı ve kolay

bir şekilde ayarlanmasını sağlar.

Tek Dalgaboylu X-ışını Kaynağı (Enhance X Ray Source)

Tek dalgaboylu X ışını kaynağı arttırıcı

molibden ya da bakır olabilir. Maksimum

şiddet verecek şekilde dizayn edilir.

Özellikleri;

1)Uzun ince seramik X-ışını tüpü ( 2.2-

3kW)

2) Hızlı toplamayı sağlayan x ışını

radyatör kapağı (shutter)

3) Monokromotor ışın sağlar.

4) Tek kılcal kolimatörlerden oluşur.(0.3-

1 mm)

Çift Dalgaboylu X-ışını Kaynağı (Enhance Ultra X Ray Source)

Bir molibden arttırıcı ile ultra bakır arttırıcı

yanyana monte edilmiştir.

Çok katlı bir optik içeren bir seramik tüp

yüksek şiddette bir x-ışını demeti sağlar.

Özellikleri;

1)2.2 kW bakır sırlanmış tüp

2) Yaklaşık 300 mikron demet boyutu

3) Multi Layer x –ışını optiği

4) Anodun 5kW’lık bir dönüşüyle kıyaslanabilir

data

CCD Detektörleri

Oxfor kırınımı 1992’den beri CCD detektörleri üretiyor ve satıyor. Bütün

dedektörler bir difraktometre sisteminde x –ışını kırınımı için önemli bir yer

almaktadır. Modern CCD dedektörleri dizayn edilirken birçok faktör göz

önünde bulundurulur.

Hız: ‘Duty cycle ‘ (görev zamanı), CCD çiplerinin çıktısını alan , dataları

sayısallaştıran ve dataları toplama aletlerine yazan bir zamandır. Oxfor

kırınımının Atlas ve Eos dedektörlerinin ‘duty cycle’ ı 512x512 pixel mod

içinde 0.28 saniyedir.

Duyarlılık: Yansıma şiddetlerini ölçme yateneği Detective Quantum

Efficiency (DQE) olarak adlandırılır. Oxford kırınımının CCD dedektörleri

yansımanın gücüne bağlı olarak 0.6’dan 0.85 aralığında yüksek bir DQE’ye

sahiptir. (burada sınır1 ‘dir) yani şiddetli ve zayıf yansımaların her ikiside

ölçülürken olağanüstü bir duyarlılıkla iletilir.

Verim: Elektronların x-ışını fotonlarına dönüşme oranı verim olarak

nitelendirilir. Oxford kırınım dedektörleri Eos ve Atlas sırasıyla 330e/x-ışını

ve 180e/x-ışını molibden kazanımı sağlar ve bunlar CCD’nin günümüzde

mevcut en yüksek kazançlarıdır.

Hassaslık: Her bir x- ışını şiddetinin dijital sinyal olarak dönüşümüyle

ilişkilidir. Kalın telli bitlerin sayısı ne kadar çoksa (yazılım yok) engellenen

dataların dijitalleştirilme sayısı o kadar çoktur ve sonuç olarak buradan

yüksek hassasiyette data toplanır. Atlas ve Eos 18 sert kablolu bit ile en

yüksek hassasiyette mevcut CCD dedektörleridir.

Dinamik Alan: Bu aynı alan üzerinde zayıf ve güçlü yansımaları aynı anda

ölçebilme yeteneğidir. Atlas ve Eos’un dinamik alanı 50’den büyük ve eşittir.

Bu durum herhangi bir CCD dedektörünün en yüksek değeridir.

ATLAS DETEKTÖRÜ

Atlas CCD, geniş etkin alan boyutu

(Ø135mm) ve detektör duyarlılığının ideal

bir kombinasyonunu sunar.

Özellikleri;

1)Etkin alan (Ø135mm)

2) Hız 0.28 s (duty cycle)

3) Duyarlılık %40

4) Kazanç 180 e/ x-ışını (Mo)

5)Hassaslık 18 bit (hard wired)

6) Düşük gürültü

EOS DETEKTÖRÜ (Electro – Optical Systems)

Eos yüksek hassasiyetle ve hızlı ‘duty cyc’

ile en yüksek kazancı bir araya getirir. Tek

dalgaboylu molibden uygulamalarında en iyi

seçimdir.

Özellikleri;

1)Aktif alan 92 mm diagonal

2) Hız 0.28 s (duty cycle)

3) Duyarlılık %40

4) Kazanç 330e/x-ışını

5) Hassaslık 18 bit( hard wired)

6) Düşük gürültü

Cryalis PRO Yazılımı

1) Otomatik Kristal Görüntüleme: Crysalis PRO ‘nun önemi otomatik kristal

görüntüleme, data toplama ve yazılım birimi stratejisidir. Tipik bir kristal

için deney öncesinde beş dakikadan daha kısa bir sürede kristal kalitesini

değerlendirmek için kayıt alınır. İlk data işleminden Crysalis PRO kristal

kalitesini değerlendirir ve kullanıcıya birim hücre hakkında ve tüm data

toplama için önerilen zaman ve çözüm aralığında hesaplanan şiddet

hakkında bilgi verir.

2) Hızlı Strateji Yazılımı: Deney öncesinde Crysalis PRO strateji yazılımı hızlı

ve yüksek kalitede data toplamak için uygun koşulları hesaplar. Kristalin

yönelimi ve birim hücresi üzerine bağlı kalarak bütün stratejileri

hesaplamak yerine önceden belirlenmemiş stratejileri kullanır. Kullanıcı

zaman ve çözünülürlük çeşitliliğini içeren hedeflerin en uygun genişliğini

bulmayı kontrol eder. Buna ek olarak sınırlamalar ve kısıtlamalarda

yapılabilir.

3) Otomatik ve Eş zamanlı Data İndirgeme:

Data toplamanın başlaması ile otomatik olarak en iyi data kalitesini elde

edebilmek için uygun parametrelerle data indirgeme işlemi yapılır. Data

indirgeme data toplamayla eş zamanlı olduğu zaman data işleme daima

mevcuttur.

4) Absorpsiyon Düzeltme Yeteneği:

Otomatik data indirgeme ve işlemenin bir bölümü olarak deneysel

absorbsiyon düzeltmesi dataya uygulanır.

Özellikleri;

• İleri seviyede birim hücre bulma

• Uzay grubu belirleme

• İkizlenme

• Uygunsuzluk

• Uzaktan alet kontrolü ( x-ışını üreticisi)

• Aksiyel fotoğraf

• Yüksek basınç

• Hassasiyetlik

5) Uzman Kristalografik Aletler:

Otomatik rutini sağlamasının yanında CrysalisPRO problemli ve standart

olmayan kristal yapıların çözümleri için yüzlerce alete ve işleve sahiptir.

CrysalisPRO data çıktılarını HKLF formatında verir ve OLEX2, SHELX programlarında

ve MOSFLM VE XDS içeren data indirgeme programlarında kullanılır.


SüpernovaTM

Süpernova MovaTM adında yüksek şiddette molibden x –ışını mikro kaynağı ve

NovaTM adında yüksek şiddette bakır x –ışını mikro kaynağına sahiptir. Yüksek

performansta ccd dedektörlerine sahiptir.

Özellikleri:

1)4 eksenli kappa gonyometresi

2) Mo & Cu x –ışını kaynağı içerir.

3) 135 mm Atlas, 92 mm Eos CCD dedektörü içerir.

4) CrysalisPRO data toplama ve işleme yazılımı

5) AutoChem otomatik yapı çözümü ve arıtımı

6) İsteğe bağlı sıvı nitrojen dondurucu aleti ( 90-300K), ve sıvı helyum aleti

HelijetTM (10-10K)


Mova mikro kaynağı;Özellikleri;

1)Mo dalgaboylu, 50W x-ışını mikro

kaynağı

2) Mikro layer x-ışını optiği


Nova mikro kaynağı;Özellikleri;

1)Cu dalgaboylu 50W x-ışını mikro kaynağı

2) Multi layer x-ışını optiği



AutoChem Software:

Otomatik olarak Olex2

programıyla kristal yapı

çözümü ve arıtımı yapar. Bu

program Patterson , direk

yöntemler ya da charge

flipping yapı arıtım

yöntemlerini kullanır. 2000

ypıdan fazla kullnılmıştır.

Yapı testleri 15 saniyenin

altında tamamlanır.

Veri Toplama

O

G

Ko

Ks

r = 2/

Tek dalga boylu ışınım ile kırınım deneyi yapılacak olursa, yarıçapı 1/λ olan basit bir Ewald Küresi kullanılır.

Bragg yansıma koşuluna göre; x-ışınları veya uygun hızda parçacık demeti bir kristal üzerine düşünce atomlar tarafından saçılmaya uğratılır.

Saçılan ışınlardan dalga boyu değişmemiş olanlar kırınım yoluyla girişim olayını meydana getirirler.

Işınlar farklı yollar katettikten sonra detektöre ulaşırlar. Bu ışınlar arasındaki yol farkı x-ışını dalga boyunun tam katına eşit ise bu ışınlar aynı fazda girişim yaparak birbirlerini şiddetlendirirler ve detektörde maksimum şiddet algılanır.

Eğer yol farkı dalga boyunun tam katları kadar değilse girişim gelişi güzel fazlarda oluşur ve detektörde algılanan şiddet azalır.

Sadece optik yansıma kanununa uyan doğrultularda girişim olabilir. Ard arda iki tabakadan gelen saçılmış ışınların maksimum genlikli bir girişim meydana getirebilmesi için bunların yol farklarının demetin dalga boyunun tam katı olması gerekir.

Bragg Yasası: nλ = 2dhklsinθ

Bu formülü geometrik bir çizimde dalga boyuna bağlayabiliriz. Çapı (2/λ) olan bir çemberde, kristal M noktasında bulunsun. Kristalin bir düzlemi hkl olsun. AO x-ışını, MP doğrultusunda bir yansıma vermiş olsun.

X- ışını demetinin kristal içinden geçtikten sonra küreyi terk ettiği O noktası kristalin ters örgüsünün başlangıç noktası olarak alınır.

Laue Tekniği; (θ sabit, λ değişken)

Kristal sabit pozisyonda tutulurken, kristal üzerine oldukça geniş aralıkta dalga boyuna sahip x-ışını demeti gönderilir.

Bu teknikte x-ışınlarının geliş açısı ve düzlemlerin arasındaki uzaklık hangi dalga boyu ile girişim sağlıyorsa o dalga boyu ile ilgili maksimumlar oluşur.

Bu nedenle kırınım deseni film üzerinde oluşan parlak girişim spotları şeklinde oluşur.

Bu teknik elektronik düzenek endüstrisinde kristal yönelimlerini belirlemede çok faydalı olmaktadır. Bu, Laue deseninin simetri özellikleri çalışılarak sağlanmaktadır.

Kristal yapısının mükemmelliği ile ilgili bilgilere ise lekelerin koyuluğundan ulaşılır.


Döner Kristal Metodu; (λ sabit, θ değişken)

Monokromatik x-ışını kullanılırken, kristal sabit eksen etrafında döner.

θ, belirli bir düzlemden maksimum yansıma elde edilinceye kadar değiştirilir.

Maksimum yansımanın elde edildiği noktada θ açısı ve λ dalga boyu bilindiğinden, Bragg denklemi kullanılarak düzlemler arasındaki d uzaklığı hesaplanabilir.

Tek Kristal Kameraları;

1) Silindirik Film Kameraları

Kristal yapıların çözümlenmesi, yani birim hücre içindeki atomların koordinatlarının bulunması, x-ışınlarının bütün rasyonel düzlemlerden yansıyan şiddetlerinin ölçülmesini gerektirir.

Tek kristallerde kırınım yöntemlerinden biri de Weissenberg yöntemidir.

2) Presesyon Kamerası

Örgü düzleminin görüntüsünü hiçbir şekilde bozulmaya uğramadan verir.

Presesyon fotoğrafları örgü düzleminin simetrisini oldukça net bir şekilde ortaya koyar.

Böylece kolay ve çabuk bir biçimde birim hücre parametreleri hesaplanabilir.

Filmdeki noktalar arası uzaklık, x-ışını ve kristalin dalga boyuyla orantılıdır.

Education

C:\Documents And Settings\Pc\Desktop\Difraktometre çEşItleri Ve Veri Toplama