Question

X ışını kırınımı nedir?

Answer 1

• X ışını kırınımı, X-ışınlarını karakteristik bir düzen içerisinde kıran her bir kristalin fazın kendine özgü atomik dizilimlerine bağlı olarak çalışan bir yöntemdir. Bu kırınım profilleri, her bir kristalin faz için bir nevi parmak izi gibi o kristali tanımlar. X ışını kristalografisi, kristalin atomik ve moleküler yapısını incelemek için kullanılan bir yöntemdir. Bu yöntem, kristalleşmiş atomların bir X-ışını demetindeki ışınların kristale özel çeşitli yönlerde kırınımı olayına dayanır.
• X ışını kırınımı, tuzlar, metaller, mineraller, yarıiletkenlerde olduğu kadar çeşitli inorganik, organik ve biyolojik moleküller de kristal oluşturabildiği için pek çok bilimsel alana temel teşkil etmiştir. Keşfinden itibaren ilk birkaç onyılda bu yöntem, muhtelif malzemelerin -özellikle de mineral ve alaşımların- atomlarının büyüklüklerini, kimyasal bağların uzunlukları ve türleri ile atomik ölçek farklarını bulmakta kullanılmıştır. Yöntem, aralarında vitaminler, ilaçlar, proteinler ve DNA gibi nükleik asitlerinde bulunduğu birçok biyolojik molekülün yapısını ve işlevini ortaya çıkarmıştır. X-ışını kristalografisi halen yeni malzemelerdeki atomik yapının tanımlanması ve farklı deneylere konu malzemeler arasındaki benzerliklerin anlaşılması için kullanılan başlıca yöntemdir.
• X ışını kırınımının temel prensibi, X-ışınlarının kristal yapıdaki atomlar tarafından saçılmasıdır. Bir X-ışını demetinin kırınımı, ışık, katı kristalin atomlarını çevreleyen elektron bulutu ile etkileşime girdiğinde meydana gelir. Bir katının periyodik kristal yapısından dolayı, onu eşit düzlemler arası mesafeye sahip bir dizi düzlem olarak tanımlamak mümkündür. Bu düzlemler Bragg düzlemleri olarak adlandırılır. Bir X-ışını demeti bu düzlemlere geldiğinde, bazı açılarda gelen ışınların saçılması sonucunda güçlü bir yansıma oluşur. Bu yansımalar Bragg yasası olarak bilinen bir denkleme uyar: nλ = 2d sin θ. Burada n tam sayıdır, λ X-ışınının dalga boyudur, d Bragg düzlemleri arasındaki mesafedir ve θ gelen ışının Bragg düzlemine göre yaptığı açıdır. Bu denklem sayesinde, yansımaların açısını ve dalga boyunu bilmek suretiyle Bragg düzlemleri arasındaki mesafeyi hesaplamak mümkündür.
• Bir X-ışını kırınım ölçümünde bir açıölçerin üzerine yerleştirilen kristal, yavaş yavaş döndürülürken X-ışınlarıyla bombardımana tabi tutulması neticesinde kırınıma uğrayan ışınlar yansımalar olarak bilinen düzenli aralıklarla dizilmiş bir spot deseni oluşturur. Değişik açılardan elde edilen iki boyutlu görüntüler, matematiksel Fourier dönüşüm yöntemi kullanılarak ve kullanılan nümunenin bilinen kimyasal verileriyle birleştirilerek kristaldeki elektronların üç boyutlu modeli elde edilir.