Тиманюк В.А., Животова Е.Н. Биофизика

Подождите немного. Документ загружается.

571

æèòü ïîëÿ òàê, êàê ïîêàçàíî íà

ðèñ. 18.5.1. Çàðÿæåííûå ÷àñòèöû íå

áóäóò îòêëîíÿòüñÿ ïðè óñëîâèè

=×





[]qE q v B

. Îïðåäåëèâ ñêîðîñòü,

äàëåå ìîæíî âîñïîëüçîâàòüñÿ ëèáî

îäíèì ýëåêòðè÷åñêèì, ëèáî îäíèì

ìàãíèòíûì îòêëîíåíèåì îò ïðÿìî-

ëèíåéíîãî ïóòè è ïî åãî çíà÷åíèþ

ðàññ÷èòàòü q/m.

Ñõåìà ðàáîòû ïðîñòåéøåãî

ìàññ-ñïåêòðîãðàôà ïðåäñòàâëåíà

íà ðèñ. 18.5.2. Ïó÷îê èññëåäóåìûõ

èîíîâ ïîñëåäîâàòåëüíî ïðîõîäèò

÷åðåç ýëåêòðè÷åñêîå è ìàãíèòíîå

ïîëÿ. Â îäíîðîäíîì ýëåêòðè÷å-

ñêîì ïîëå êîíäåíñàòîðà èîíû îò-

êëîíÿþòñÿ â íàïðàâëåíèè íàïðÿ-

æåííîñòè



òåì ñèëüíåå, ÷åì ìåíüøå èõ ñêîðîñòü è áîëüøå

óäåëüíûé çàðÿä q/m. Â îäíîðîäíîì ìàãíèòíîì ïîëå (âåêòîð



íà-

ïðàâëåí ïåðïåíäèêóëÿðíî ïëîñêîñòè ÷åðòåæà) èîíû äâèæóòñÿ ïî äó-

ãàì îêðóæíîñòåé, ðàäèóñû êîòîðûõ òåì áîëüøå, ÷åì áîëüøå ñêî-

ðîñòü èîíîâ è

ìåíüøå èõ

óäåëüíûé çàðÿä

q/m. Ïîýòîìó â

ìàãíèòíîì ïîëå

ïó÷îê èîíîâ

ðàñùåïëÿåòñÿ íà

íåñêîëüêî ïó÷-

êîâ, êàæäûé èç

êîòîðûõ ñîîò-

âåòñòâóåò ñâîåìó çíà÷åíèþ q/m. Ìàãíèòíóþ èíäóêöèþ



ìîæíî

ïîäîáðàòü òàêîé, ÷òîáû èîíû ôîêóñèðîâàëèñü íà ôîòîïëàñòèíêå. Â

ðåçóëüòàòå ýòîãî íà ïëàñòèíêå îáðàçóåòñÿ ðÿä óçêèõ ïàðàëëåëüíûõ

ëèíèé, ñîîòâåòñòâóþùèõ ðàçëè÷íûì çíà÷åíèÿì óäåëüíûõ çàðÿäîâ

èîíîâ. Ñîãëàñíî ðèñ. 18.5.2, ëèíèÿ À

ñîîòâåòñòâóåò èîíàì ñ áîëü-

øèì óäåëüíûì çàðÿäîì q/m, à ëèíèÿ À

— èîíàì ñ ìåíüøèì q/m.

Áîëåå ÷óâñòâèòåëüíûìè ÿâëÿþòñÿ ìàññ-ñïåêòðîìåòðû — ïðèáî-

ðû ñ ýëåêòðè÷åñêîé ðåãèñòðàöèåé èîííûõ òîêîâ. Â ñòàòè÷åñêèõ, áî-

ëåå ðàñïðîñòðàíåííûõ, ìàññ-ñïåêòðîìåòðàõ èññëåäóåìûå èîíû äâè-

æóòñÿ â ïîñòîÿííûõ âî âðåìåíè ìàãíèòíûõ ïîëÿõ. Â äèíàìè÷åñêèõ

ìàññ-ñïåêòðîìåòðàõ óäåëüíûå çàðÿäû èîíîâ îïðåäåëÿþòñÿ ðàçëè÷-

íûìè ñïîñîáàìè: ïî âðåìåíè èõ ïðîëåòà îò èñòî÷íèêà äî êîëëåêòî-

ðà, ïî ïåðèîäó êîëåáàíèé â ïåðåìåííûõ ýëåêòðè÷åñêîì èëè ìàãíèò-

íîì ïîëÿõ, ïî ðåçîíàíñíûì ÷àñòîòàì è ò. ä.

Ðèñ. 18.5.1. Íàïðàâëåíèå ýëåêòðè÷å-

ñêîãî E



è ìàãíèòíîãî B



ïîëåé ïî

îòíîøåíèþ ê íàïðàâëåíèþ ñêîðîñòè



äâèæåíèÿ çàðÿæåííîé ÷àñòèöû

Ðèñ. 18.5.2. Ñõåìà ïðîñòåéøåãî ìàññ-ñïåêòðîãðàôà



§ 18.5. Ìàññ-ñïåêòðîñêîïèÿ

572

Ïðèíöèï ðàáîòû ìàññ-ñïåêòðîìåòðà. Èññëåäóåìîå âåùåñòâî, ïðåæäå

âñåãî, ïîäâåðãàåòñÿ èîíèçàöèè. Â ñëó÷àå æèäêèõ è òâåðäûõ âåùåñòâ

èõ ëèáî ïðåäâàðèòåëüíî èñïàðÿþò, à çàòåì èîíèçèðóþò, ëèáî æå

ïðèìåíÿþò ïîâåðõíîñòíóþ èîíèçàöèþ. Íîðìàëüíûé ìàññ-ñïåêòð

îòðàæàåò çàâèñèìîñòü ñîäåðæàíèÿ ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííûõ ÷àñ-

òèö, îáðàçóþùèõñÿ ïðè ýëåêòðîííîé áîìáàðäèðîâêå ìîëåêóë èññëå-

äóåìîãî ñîåäèíåíèÿ, îò èõ ìàññû. Ñàìî ñîåäèíåíèå äîëæíî ïðèñóò-

ñòâîâàòü â ïàðîîáðàçíîì ñîñòîÿíèè ïðè äîâîëüíî íèçêîì äàâëåíèè

(10

–2

—10

–5

Ïà) â èîííîì èñòî÷íèêå. Ïîëîæèòåëüíûå èîíû (ìîëåêó-

ëû è èõ îñêîëêè), îáðàçóþùèåñÿ â ðåçóëüòàòå ïîòåðè ìîëåêóëîé

ýëåêòðîíà ïðè ýëåêòðîííîì óäàðå (èîíèçàöèè), óñêîðÿþòñÿ ýëåêòðè-

÷åñêèì ïîëåì è îòêëîíÿþòñÿ â ìàãíèòíîì ïîëå. Íåïðåðûâíîå èçìå-

íåíèå îäíîãî èç ýòèõ ïîëåé ïðèâîäèò ê ôîêóñèðîâêå ïó÷êîâ èîíîâ

ðàçëè÷íûõ ìàññ íà ùåëè êîëëåêòîðà, è ñèãíàë ïîñëå ñîîòâåòñòâóþ-

ùåãî óñèëåíèÿ ðåãèñòðèðóåòñÿ. Ïîëÿðíîñòü ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ òà-

êîâà, ÷òî ïî íàïðàâëåíèþ ê ìàãíèòíîìó ïîëþ óñêîðÿþòñÿ òîëüêî

ïîëîæèòåëüíûå èîíû; âñå îòðèöàòåëüíûå ÷àñòèöû ïåðåìåùàþòñÿ â

îáðàòíîì íàïðàâëåíèè è òåðÿþòñÿ. Íåèîíèçèðîâàííûå ìîëåêóëû è

íåçàðÿæåííûå îñêîëêè íåïðåðûâíî îòêà÷èâàþòñÿ âàêóóìíûìè íàñî-

ñàìè.

Áëîê-ñõåìà ìàññ-ñïåêòðîìåòðà ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 18.5.3.

Ìàññ-ñïåêòðîìåòð îáû÷íî ñîäåðæèò óñòðîéñòâî äëÿ ïîäãîòîâêè

èññëåäóåìîãî âåùåñòâà 1; èîííûé èñòî÷íèê 2, ãäå ýòî âåùåñòâî

÷àñòè÷íî èîíèçèðóåòñÿ è ïðîõîäèò ôîðìèðîâàíèå èîííîãî ïó÷êà;

Ðèñ. 18.5.3. Áëîê-ñõåìà ìàññ-ñïåêòðîìåòðà:

1 — óñòðîéñòâî äëÿ ïîäãîòîâêè èññëåäóåìîãî âåùåñòâà; 2 — èîííûé èñòî÷íèê; 3 — ìàññ-àíà-

ëèçàòîð; 4 — ïðèåìíèê èîíîâ; 5 — óñèëèòåëü; 6 — ðåãèñòðèðóþùåå óñòðîéñòâî; 7 — ÝÂÌ; 8 —

ñèñòåìû ýëåêòðè÷åñêîãî ïèòàíèÿ; 9 — óñòðîéñòâà, ñîçäàþùèå è ïîääåðæèâàþùèå âûñîêèé âà-

êóóì â èîííîì èñòî÷íèêå è àíàëèçàòîðå (ïóíêòèðîì îáâåäåíà âàêóóìèðîâàííàÿ ÷àñòü ïðèáîðà)

Ãëàâà 18. Ôèçè÷åñêèå ìåòîäû àíàëèçà ëåêàðñòâåííûõ ñðåäñòâ

573

ìàññ-àíàëèçàòîð 3, â êîòîðîì ïðîèñõîäèò ðàçäåëåíèå èîíîâ ïî ìàñ-

ñàì, òî÷íåå, ïî âåëè÷èíàì

/mq

; ïðèåìíèê èîíîâ 4, ãäå èîííûé òîê

ïðåîáðàçóåòñÿ â ýëåêòðè÷åñêèé ñèãíàë, êîòîðûé óñèëèâàåòñÿ óñèëè-

òåëåì 5 è ðåãèñòðèðóåòñÿ. Â ðåãèñòðèðóþùåå óñòðîéñòâî 6, ïîìèìî

èíôîðìàöèè î êîëè÷åñòâå èîíîâ (èîííûé òîê), èç àíàëèçàòîðà ïî-

ñòóïàåò òàêæå èíôîðìàöèÿ î ìàññå èîíîâ. Ìàññ-ñïåêòðîìåòð ñîäåð-

æèò ñèñòåìû ýëåêòðè÷åñêîãî ïèòàíèÿ 8 è óñòðîéñòâà 9, ñîçäàþùèå

è ïîääåðæèâàþùèå âûñî-

êèé âàêóóì â èîííîì èñòî÷-

íèêå è àíàëèçàòîðå. Èíîãäà

ìàññ-ñïåêòðîìåòð ñîåäèíÿþò

ñ ÝÂÌ 7.

Ïðè ëþáîì ñïîñîáå ðå-

ãèñòðàöèè èîíîâ ñïåêòð

ìàññ, â êîíå÷íîì ñ÷åòå,

ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé çàâèñè-

ìîñòü èîííîãî òîêà I îò

ìàññû ò (ðèñ. 18.5.4). Íà-

ïðèìåð, â ìàññ-ñïåêòðå

ñâèíöà êàæäûé èç ïèêîâ

èîííîãî òîêà ñîîòâåòñòâóåò

îäíîçàðÿäíûì èîíàì èçîòî-

ïîâ ñâèíöà. Âûñîòà êàæäîãî

ïèêà ïðîïîðöèîíàëüíà ñîäåðæàíèþ èçîòîïà â ñâèíöå. Îòíîøåíèå

ìàññû

èîíà ê øèðèíå ïèêà íàçûâàåòñÿ ðàçðåøàþùåé ñïîñîáíîñòüþ

ìàññ-ñïåêòðîìåòðà

∆

. (18.5.4)

Èíîãäà ðàçðåøàþùåé ñïîñîáíîñòüþ íàçûâàþò çíà÷åíèå òîé íàè-

áîëüøåé ìàññû, ïðè êîòîðîì äâà ïèêà, îòëè÷àþùèåñÿ ïî ìàññå íà

åäèíèöó, ðàçðåøàþòñÿ äî çàäàííîãî óðîâíÿ. Ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî ìàññ-

ñïåêòðîìåòð ñ R äî 10

èìååò íèçêóþ ðàçðåøàþùóþ ñïîñîáíîñòü,

ïðè =

10 ...10R

— ñðåäíþþ, =

10 ...10R

— âûñîêóþ.

Îñîáåííîñòè ïðèìåíåíèÿ ìàññ-ñïåêòðîìåòðèè ê àíàëèçó îðãàíè-

÷åñêèõ ñîåäèíåíèé (ëåêàðñòâåííûõ ïðåïàðàòîâ). Ëåòó÷åñòü ñîåäèíå-

íèÿ ÿâëÿåòñÿ ðåøàþùèì ôàêòîðîì â ìàññ-ñïåêòðîìåòðèè. Ïóòåì

íåñëîæíûõ õèìè÷åñêèõ ïðåâðàùåíèé ìîæíî ðàñøèðèòü îáëàñòü

ïðèìåíåíèÿ ìåòîäà. Î÷åíü ÷àñòî óäàåòñÿ ïåðåâåñòè ñîåäèíåíèå,

ñàìî ïî ñåáå íåäîñòàòî÷íî ëåòó÷åå, â òàêîå ïðîèçâîäíîå, êîòîðîå,

ñîõðàíÿÿ âñå ñóùåñòâåííûå ÷åðòû ñòðîåíèÿ èñõîäíîé ìîëåêóëû,

îáëàäàåò âìåñòå ñ òåì äîñòàòî÷íûì äàâëåíèåì ïàðà.

×òîáû ïîëó÷èòü âîñïðîèçâîäèìûé ìàññ-ñïåêòð, íåîáõîäèìî

ñëåäèòü çà êîíöåíòðàöèåé ñîåäèíåíèÿ, òî åñòü çà åãî äàâëåíèåì

Ðèñ. 18.5.4. Ìàññ-ñïåêòð ñâèíöà

§ 18.5. Ìàññ-ñïåêòðîñêîïèÿ

574

â èîííîì èñòî÷íèêå. Åñëè ñèñòåìó íàïóñêà ïîìåñòèòü â ïå÷ü, òî

ìîæíî äîáèòüñÿ òðåáóåìîãî äàâëåíèÿ ïàðà ó ìíîãèõ ñðàâíèòåëüíî

ñëîæíûõ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, åñëè òîëüêî îíè íå ñîäåðæàò

ñëèøêîì áîëüøîãî ÷èñëà ïîëÿðíûõ ãðóïï. Äëÿ âåùåñòâ òîãî òèïà,

ñ êîòîðûìè âñòðå÷àþòñÿ â õèìèè ïðèðîäíûõ ñîåäèíåíèé, âåðõ-

íèì ïðåäåëîì ÿâëÿåòñÿ òåìïåðàòóðà 200 °Ñ, âûøå êîòîðîé íå âñå-

ãäà óäàåòñÿ èçáåæàòü ïèðîëèòè÷åñêèõ ðåàêöèé, óñëîæíÿþùèõ èí-

òåðïðåòàöèþ ìàññ-ñïåêòðà.

Âïîëíå ïðèãîäíûé ìàññ-ñïåêòð ìîæíî ïîëó÷èòü è îò ñðàâíè-

òåëüíî íåëåòó÷èõ ñîåäèíåíèé, åñëè èõ èñïàðÿòü íåïîñðåäñòâåííî

â èîííîì èñòî÷íèêå. Êàê ïðàâèëî, ëþáîå ñîåäèíåíèå, êîòîðîå

ëåãêî ïåðåãîíÿåòñÿ èëè ñóáëèìèðóåòñÿ ïðè òåìïåðàòóðå ñèñòåìû

íàïóñêà è äàâëåíèè ïîðÿäêà 1,3—2,6 Ïà, äàåò õîðîøèé ìàññ-ñïåêòð.

Ïîñëå îïûòà ïðèáîð íóæíî äëèòåëüíîå âðåìÿ îòêà÷èâàòü ïå-

ðåä òåì, êàê ââåñòè â íåãî íîâûé îáðàçåö (äëÿ óäàëåíèÿ ñëåäîâ

âåùåñòâà).

Êîëè÷åñòâî âåùåñòâà, òðåáóåìîå äëÿ ïîëó÷åíèÿ ïðàêòè÷åñêè

ïðèãîäíîãî ìàññ-ñïåêòðà, â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè çàâèñèò îò ïðè-

åìîâ è ñïîñîáîâ ââåäåíèÿ ýòîãî âåùåñòâà â ìàññ-ñïåêòðîìåòð.

×òîáû ïîëó÷èòü â áàëëîíå îáúåìîì ïðèáëèçèòåëüíî 3 ë (ñðåä-

íèé îáúåì áîëüøèíñòâà âûïóñêàåìûõ ïðèáîðîâ) äàâëåíèå ïîðÿä-

êà 1,3 Ïà, òðåáóåòñÿ ïðèìåðíî 1 ìêìîëü âåùåñòâà. Îäíàêî â íåêî-

òîðûõ ñëó÷àÿõ ïðè èíòåðïðåòàöèè ñïåêòðà íåèçâåñòíîãî ñîåäèíåíèÿ

ïðèõîäèòñÿ ïðèíèìàòü âî âíèìàíèå ñðàâíèòåëüíî ìàëûå ïèêè,

êîòîðûå ìîæíî ðàçëè÷èòü òîëüêî â äîñòàòî÷íî èíòåíñèâíîì ñïåêò-

ðå, êîòîðûé, â ñâîþ î÷åðåäü, çàâèñèò îò êîíöåíòðàöèè ìîëåêóë

â èîííîì èñòî÷íèêå. Êðîìå òîãî, ïðîöåññû âûäåëåíèÿ ÷ðåçâû÷àéíî

ìàëûõ êîëè÷åñòâ âåùåñòâà è èõ ââåäåíèå â ìàññ-ñïåêòðîìåòð ÷àñòî

ïðèâîäèò ê íåèçáåæíîìó çàãðÿçíåíèþ îáúåêòà ïðèìåñÿìè, êîëè-

÷åñòâî êîòîðûõ ìîæåò äàæå ïðåâûñèòü êîëè÷åñòâî èññëåäóåìîãî

ñîåäèíåíèÿ.

Òåì íå ìåíåå êîëè÷åñòâî âåùåñòâà, òðåáóåìîå äëÿ ïîëó÷åíèÿ

ïðèãîäíîãî äëÿ èíòåðïðåòàöèè ìàññ-ñïåêòðà, ìåíüøå, ÷åì äëÿ

ïîëó÷åíèÿ äðóãèõ òèïîâ ñïåêòðîâ. Ïðàêòè÷åñêè îáû÷íî íå ïðåâû-

øàåò 1 ìã.

Èñïîëüçîâàíèå â ìàññ-ñïåêòðîìåòðèè èññëåäóåìîãî âåùåñòâà

â âèäå ðàçáàâëåííûõ ðàñòâîðîâ ïðîáëåìàòè÷íî. Âïðûñêèâàíèå

áîëüøîãî êîëè÷åñòâà ïðîáû ïðèâåäåò ê ïîâûøåíèþ äàâëåíèÿ â èîí-

íîì èñòî÷íèêå, êîòîðûé ïåðåñòàíåò íîðìàëüíî ðàáîòàòü. Äðóãèìè

ñëîâàìè, ñóùåñòâóåò âåðõíèé ïðåäåë îáùåãî êîëè÷åñòâà ââîäèìî-

ãî â ïðèáîð âåùåñòâà, è åñëè èññëåäóåìûé êîìïîíåíò ïðèñóòñòâó-

åò â ñëèøêîì íèçêîé êîíöåíòðàöèè, òî â íàáëþäàåìîì ìàññ-ñïåêòðå

áóäóò ïðåäñòàâëåíû î÷åíü ñèëüíûå ïèêè ðàñòâîðèòåëÿ è ÷ðåçâû-

÷àéíî ñëàáûå ïèêè ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà. Î÷åâèäíî, ÷òî â òà-

Ãëàâà 18. Ôèçè÷åñêèå ìåòîäû àíàëèçà ëåêàðñòâåííûõ ñðåäñòâ

575

êèõ ñëó÷àÿõ ñëåäóåò èëè ñêîíöåíòðèðîâàòü ðàñòâîð, èëè, ÷òî åùå

ëó÷øå, ïîëíîñòüþ óäàëèòü ðàñòâîðèòåëü.

Ïðè ðàñøèôðîâêå ìàññ-ñïåêòðîâ íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü õàðàê-

òåð âîçìîæíûõ çàãðÿçíåíèé âåùåñòâà. Îñîáåííî òùàòåëüíî ñëåäó-

åò èçáåãàòü çàãðÿçíåíèÿ îáðàçöîâ ñìàçî÷íûìè ìàñëàìè, âàêóóì-

íîé ñìàçêîé, ñèëèêîíîâûì ìàñëîì, ïëàñòèôèêàòîðàìè è äðóãèìè

îáû÷íî èñïîëüçóåìûìè ìàòåðèàëàìè, ïðèìåíåíèå êîòîðûõ ïðè-

âîäèò ê àðòåôàêòàì. Âàêóóìíûå ñìàçêè è ìàñëà äàþò íåïðåðûâ-

íóþ ñåðèþ ïèêîâ, âïëîòü äî î÷åíü áîëüøèõ ìàññ, à ñèëèêîíû,

òðèàëêèë-ôîñôàòû — ðÿä î÷åíü èíòåíñèâíûõ ïèêîâ, óñëîæíÿþ-

ùèõ àíàëèç. Îäíàêî âûñîêàÿ ñòåïåíü âîñïðîèçâîäèìîñòè ìàññ-

ñïåêòðîâ ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü ñïåêòð ÷èñòîãî ñîåäèíåíèÿ â ïðè-

ñóòñòâèè äðóãîãî âåùåñòâà, åñëè ñïåêòð ïîñëåäíåãî èçâåñòåí.

Ñïåêòðîìåòð, ïðèìåíÿåìûé äëÿ îïðåäåëåíèÿ ñòðóêòóðû ïðè-

ðîäíûõ ñîåäèíåíèé, äîëæåí áûòü ïðèãîäåí äëÿ ðåãèñòðàöèè ïîë-

íîãî ìàññ-ñïåêòðà êàæäîãî èññëåäóåìîãî ñîåäèíåíèÿ. Âûïóñêàå-

ìûå ïðèáîðû äàþò âîçìîæíîñòü ðåãèñòðèðîâàòü ïèêè äî 700 à. å. ì.,

à ïðè íàëè÷èè äîïîëíèòåëüíûõ ïðèñïîñîáëåíèé äàæå áîëåå âûñî-

êèå ìàññû. Ïðàêòè÷åñêè ýòîãî äèàïàçîíà âïîëíå äîñòàòî÷íî äëÿ

èññëåäîâàíèé, ïîñêîëüêó î÷åíü íèçêàÿ ëåòó÷åñòü ñîåäèíåíèé ñ âû-

ñîêèì ìîëåêóëÿðíûì âåñîì, êàê ïðàâèëî, ïðåïÿòñòâóåò îïðåäåëå-

íèþ èõ ìàññ-ñïåêòðîâ.

§ 18.6. ÐÅÍÒÃÅÍÎÑÒÐÓÊÒÓÐÍÛÉ ÀÍÀËÈÇ

Äëÿ èññëåäîâàíèÿ ëåêàðñòâåííûõ è áèîëîãè÷åñêè àêòèâíûõ

âåùåñòâ âñå øèðå ïðèìåíÿåòñÿ ðåíòãåíîñòðóêòóðíûé àíàëèç,

îñíîâàííûé íà äèôðàêöèè ðåíòãåíîâñêèõ ëó÷åé. Ìåòîä ðåíòãåíî-

ñòðóêòóðíîãî àíàëèçà ÿâëÿåòñÿ óíèêàëüíûì äëÿ èçó÷åíèÿ ôèçèêî-

õèìè÷åñêèõ ñâîéñòâ, îáû÷íî èñïîëüçóåìûõ ïðè èçó÷åíèè îðãàíè-

÷åñêèõ è íåîðãàíè÷åñêèõ êðèñòàëëè÷åñêèõ âåùåñòâ. Ïåðñïåêòèâû

èñïîëüçîâàíèÿ ìåòîäîâ äèôðàêöèè ðåíòãåíîâñêèõ ëó÷åé â ôàðìà-

öèè ñâÿçàíû ñ èäåíòèôèêàöèåé êðèñòàëëè÷åñêèõ ëåêàðñòâåííûõ

âåùåñòâ, èõ ïîëèìîðôíûõ ìîäèôèêàöèé è ïð. Ýòîò ìåòîä — ÷óâñò-

âèòåëüíûé òåñò ïðè óñòàíîâëåíèè èäåíòè÷íîñòè äâóõ êðèñòàëëè-

÷åñêèõ âåùåñòâ. Ñ ïîìîùüþ ìåòîäîâ ðåíòãåíîãðàôèè èññëåäóþò

ýëåìåíòíûé è ôàçîâûé ñîñòàâ êàê íåîðãàíè÷åñêèõ, òàê è îðãàíè-

÷åñêèõ ëåêàðñòâåííûõ âåùåñòâ — àëèôàòè÷åñêèõ è àðîìàòè÷åñêèõ

ñîåäèíåíèé, ãåòåðîöèêëè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé ïðèðîäíîãî è ñèíòå-

òè÷åñêîãî ïðîèñõîæäåíèÿ.

Ïåðñïåêòèâíûìè ìîæíî ñ÷èòàòü ðåíòãåíîäèôðàêöèîííóþ äè-

àãíîñòèêó ñóáìèêðîííûõ ñëîåâ, èññëåäîâàíèå ìåõàíèçìîâ ñîðáöèè

§ 18.6. Ðåíòãåíîñòðóêòóðíûé àíàëèç

576

íà êðèñòàëëè÷åñêóþ ïîâåðõíîñòü è äåñîðáöèè. Âçàèìîäåéñòâèå àòîìîâ,

ëåæàùèõ íà ïîâåðõíîñòè, ñâÿçàíî êàê ñ ÷èñòî ýëåêòðîííûìè ñâîéñòâàìè

ñîðáèðîâàííîãî àòîìà è êðèñòàëëà, òàê è ñ ëîêàëüíîé äåôîðìàöèåé

íåñêîëüêèõ àòîìíûõ ñëîåâ, ëåæàùèõ âáëèçè ïîâåðõíîñòè. Ýòè äåôîð-

ìàöèè íåðåäêî ñîñòàâëÿþò âñåãî ñîòûå äîëè ìåæàòîìíîãî ðàññòîÿíèÿ,

íî îíè îêàçûâàþòñÿ ñóùåñòâåííûìè äëÿ îïðåäåëåíèÿ õàðàêòåðà ìåæà-

òîìíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, ïîçâîëÿÿ îïðåäåëèòü ñîñòàâ è òèï õèìè÷åñ-

êîé ñâÿçè âáëèçè ïîâåðõíîñòè, â îáëàñòè îäíîãî ìîíîñëîÿ. Ñîîòâåò-

ñòâóþùèå ìåòîäû (ðåíòãåíîýëåêòðîííàÿ è ÎÆÝ-ñïåêòðîñêîïèÿ,

ïðîñâå÷èâàþùàÿ ýëåêòðîííàÿ ìèêðîñêîïèÿ, ðàçëè÷íûå òèïû ñïåêòðî-

ñêîïèè âòîðè÷íûõ è ðàññåÿííûõ èîíîâ è äðóãîå) ïîçâîëÿþò ïðîâî-

äèòü èçìåðåíèÿ â îáëàñòÿõ ìåíåå 0,1 ìêì.

Â ïîñëåäíåå âðåìÿ ïîÿâèëàñü è óñïåøíî ðàçâèâàåòñÿ íîâàÿ íà-

óêà — áèîíåîðãàíè÷åñêàÿ õèìèÿ, êîòîðàÿ èçó÷àåò ïîâåäåíèå òàê íà-

çûâàåìûõ ýëåìåíòîâ æèçíè — ìåòàëëîâ, èìåþùèõ êîëîññàëüíîå çíà-

÷åíèå äëÿ æèçíåäåÿòåëüíîñòè îðãàíèçìà. Ýòè ìèêðîýëåìåíòû (Na,

Ê, Ìn, Ñà, Ìg, Få è äð.) ââîäÿòñÿ â îðãàíèçì â âèäå êîîðäèíàöèîí-

íûõ ñîåäèíåíèé èõ ñ áèîàêòèâíûì âåùåñòâîì (ëèãàíäîì). Â òàêîì

âèäå îíè áîëåå àêòèâíû, ìåíåå òîêñè÷íû è îáëàäàþò ñèëüíûì êàòà-

ëèòè÷åñêèì äåéñòâèåì. Ïîèñê íîâûõ êîìïëåêñíûõ êîîðäèíàöèîí-

íûõ ñîåäèíåíèé ÿâëÿåòñÿ àêòóàëüíîé çàäà÷åé äëÿ ñîçäàíèÿ íîâûõ

ìåäèöèíñêèõ ïðåïàðàòîâ è áèîñòèìóëÿòîðîâ. Ñèíòåç íîâûõ áèîñîå-

äèíåíèé îðãàíè÷åñêè ñâÿçàí ñ ìåòîäàìè èññëåäîâàíèÿ ñòðóêòóðû,

ñâîéñòâ, ïðèðîäû è ñîâìåñòèìîñòè ìåòàëëà è ëèãàíäà. Ýòè çàäà÷è

ðåøàþòñÿ ïðåæäå âñåãî ñ ïîìîùüþ ìåòîäîâ ðåíòãåíîâñêîãî àíàëèçà,

à òàêæå ÈÊ- è ÝÏÐ-ñïåêòðîñêîïèè, äåðèâàòîãðàôèè.

Äëÿ ýôôåêòèâíîãî ïðàêòè÷åñêîãî ïðèìåíåíèÿ ðåíòãåíîâñêîãî

àíàëèçà íåîáõîäèìî èìåòü ïðåäñòàâëåíèå î ïðèðîäå è ñâîéñòâàõ

ðåíòãåíîâñêèõ ëó÷åé, îñíîâíûõ ïðèíöèïàõ èõ âçàèìîäåéñòâèÿ ñ âå-

ùåñòâîì.

Ôèçè÷åñêèå îñíîâû ìåòîäà. Ðåíòãåíîâñêèé ñòðóêòóðíûé àíàëèç

ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñîâîêóïíîñòü ìåòîäà èññëåäîâàíèÿ âåùåñòâà,

îñíîâàííûé íà îïðåäåëåíèè èíòåíñèâíîñòåé, à òàêæå ñîîòâåòñòâó-

þùèõ èì íàïðàâëåíèé ðàññåÿííîãî íà àòîìàõ àíàëèçèðóåìîãî

îáúåêòà ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ. Â îñíîâå ýòèõ ìåòîäîâ ëåæèò

âçàèìîäåéñòâèå ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ ñ ýëåêòðîíàìè âåùå-

ñòâà, â ðåçóëüòàòå êîòîðîãî âîçíèêàåò äèôðàêöèÿ ðåíòãåíîâñêèõ

ëó÷åé. Äèôðàêöèîííàÿ êàðòèíà çàâèñèò îò äëèíû âîëíû ðåíòãå-

íîâñêîãî èçëó÷åíèÿ è îäíîçíà÷íî ñîîòâåòñòâóåò àòîìíîìó ñòðîå-

íèþ âåùåñòâà.

Íà ðåíòãåíîâñêîå èçëó÷åíèå â ñïåêòðå ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí

ïðèõîäèòñÿ äîâîëüíî øèðîêèé äèàïàçîí äëèí âîëí îò 10

–7

ì (ìÿã-

êîå ðåíòãåíîâñêîå èçëó÷åíèå) äî 10

–12

ì (æåñòêîå ðåíòãåíîâñêîå èç-

ëó÷åíèå), îäíàêî äëÿ èññëåäîâàíèÿ àòîìíîé ñòðóêòóðû âåùåñòâà ïðè-

Ãëàâà 18. Ôèçè÷åñêèå ìåòîäû àíàëèçà ëåêàðñòâåííûõ ñðåäñòâ

577

ìåíÿþò èçëó÷åíèå ñ äëèíîé âîëíû ïðèìåðíî 10

–10

ì, òî åñòü ïîðÿä-

êà ðàçìåðîâ àòîìîâ è ìåæàòîìíûõ ðàññòîÿíèé.

Èñòî÷íèêîì ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ ÿâëÿåòñÿ ðåíòãåíîâñêàÿ

òðóáêà, â êîòîðîé èñïîëüçóåòñÿ ñòîëêíîâåíèå óñêîðåííûõ ýëåêò-

ðîíîâ ñ âåùåñòâîì àíîäà. Ýëåêòðîíû, îñâîáîæäàþùèåñÿ â ðåçóëü-

òàòå òåðìîýìèññèè, ðàçãîíÿþòñÿ ìåæäó äâóìÿ ýëåêòðîäàìè âàêóó-

ìèðîâàííîé òðóáêè, ê êîòîðûì ïðèëîæåíî âûñîêîå íàïðÿæåíèå

(îáû÷íî 10

…10

Â).

Âèä ñïåêòðà âûäåëÿþùåãîñÿ èç òðóáêè ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷å-

íèÿ èçìåíÿåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò óñêîðÿþùåãî ýëåêòðîíû íàïðÿ-

æåíèÿ. Óâåëè÷åíèå íàïðÿæåíèÿ ïðèâîäèò ê ïîÿâëåíèþ â ñïëîø-

íîì ñïåêòðå ÷åòêèõ ëèíåé÷àòûõ ìàêñèìóìîâ èíòåíñèâíîñòè èçëó÷åíèÿ.

Äëèíà âîëíû, ñîîòâåòñòâóþùàÿ ýòèì ìàêñèìóìàì, è ðàçíîñòü ïî-

òåíöèàëîâ (ïîðîã âîçáóæäåíèÿ èçëó÷åíèÿ), ïðè êîòîðûõ îíè âîçíè-

êàþò, çàâèñÿò òîëüêî îò âåùåñòâà àíîäà, ïîýòîìó òàêîå èçëó÷åíèå

íàçâàíî õàðàêòåðèñòè÷åñêèì.

Õàðàêòåðèñòè÷åñêîå èçëó÷åíèå âîçíèêàåò ïðè ïåðåõîäå ýëåêò-

ðîíîâ ñ L-îáîëî÷êè íà K-îáîëî÷êó â àòîìàõ ìåòàëëîâ — îò Ñr äî

Ìî, ïðè÷åì äëèíû âîëí ëåæàò â èíòåðâàëå 0,23…0,07 íì.

Íàèáîëåå èíòåíñèâíîé ÿâëÿåòñÿ K

-ëèíèÿ, èíòåíñèâíîñòü K

ëèíèè â íåñêîëüêî ðàç ìåíüøå. Ðåíòãåíîâñêèå òðóáêè ñ àíîäàìè

Ñr—Ìî ÿâëÿþòñÿ èñòî÷íèêàìè ïðàêòè÷åñêè ìîíîõðîìàòè÷åñêîãî

èçëó÷åíèÿ K

Õàðàêòåðíîé ÷åðòîé ðåíòãåíîâñêèõ ñïåêòðîâ ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî

ëèíèè îáðàçóþò îòäåëÿþùèåñÿ äðóã îò äðóãà ãðóïïû ñåðèé (K, L,

M, ..., — â íàïðàâëåíèè îò áîëåå êîðîòêèõ äëèí âîëí ê áîëåå äëèí-

íûì). Ñòðóêòóðà ðåíòãåíîâñêèõ ñïåêòðîâ ïðîùå è áîëåå îáîçðè-

ìàÿ, ÷åì ó îïòè÷åñêèõ ñïåêòðîâ. Çäåñü íåò ñóùåñòâåííîé ðàçíèöû

ìåæäó ñïåêòðàìè àòîìîâ è ñâÿçàííûõ ñèñòåì; õàðàêòåðèñòè÷åñêèé

ñïåêòð ñâÿçàííûõ ñèñòåì ìîæíî ãðóáî ðàññìàòðèâàòü êàê ñóììó

ñïåêòðîâ, ñîñòàâëÿþùèõ ñèñòåìó àòîìîâ.

Ïðèìåíåíèå ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ äëÿ èññëåäîâàíèÿ êðèñ-

òàëëè÷åñêèõ âåùåñòâ îñíîâàíî íà òîì, ÷òî êàæäîå âåùåñòâî èìååò

ñâîþ îïðåäåëåííóþ êðèñòàëëè÷åñêóþ ðåøåòêó ñ îïðåäåëåííûìè

ïàðàìåòðàìè, à äëèíà âîëíû ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ ñîïîñòàâè-

ìà ñ ðàññòîÿíèåì ìåæäó óïîðÿäî÷åííî ðàñïîëîæåííûìè àòîìàìè

â êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêå, êîòîðàÿ äëÿ íåãî ÿâëÿåòñÿ åñòåñòâåííîé

äèôðàêöèîííîé ðåøåòêîé. Ñëåäîâàòåëüíî, êàæäîå êðèñòàëëè÷åñêîå

âåùåñòâî õàðàêòåðèçóåòñÿ ñâîåé ñîáñòâåííîé äèôðàêöèîííîé êàðòè-

íîé — ðåíòãåíîãðàììîé. Ñóùíîñòü ðåíòãåíîâñêîãî àíàëèçà çàêëþ-

÷àåòñÿ â èññëåäîâàíèè äèôðàêöèîííîé êàðòèíû, ïîëó÷àåìîé ïðè

îòðàæåíèè ðåíòãåíîâñêèõ ëó÷åé îò àòîìíûõ ïëîñêîñòåé êðèñòàëëà.

Âñå ïëîñêîñòè, îäèíàêîâî îðèåíòèðîâàííûå â ïðîñòðàíñòâå, ñî-

ñòàâëÿþò ñåìåéñòâî ïëîñêîñòåé, êîòîðîå õàðàêòåðèçóåòñÿ êðèñòàëëî-

§ 18.6. Ðåíòãåíîñòðóêòóðíûé àíàëèç

578

ãðàôè÷åñêèìè èíäåêñàìè hkl.

Ñîâîêóïíîñòü èíäåêñîâ ïëîñ-

êîñòè íàçûâàåòñÿ ñèìâîëîì

ïëîñêîñòè (hkl). Êàæäîìó

ñåìåéñòâó ïëîñêîñòåé ñ èí-

äåêñàìè (hkl) ñîîòâåòñòâóþò

îïðåäåëåííûå ìåæïëîñêîñò-

íûå ðàññòîÿíèÿ,

′′′

nkl

d — ðàñ-

ñòîÿíèå ìåæäó äâóìÿ

ñîñåäíèìè ïàðàëëåëüíûìè

ïëîñêîñòÿìè (ðèñ. 18.6.1).

Ìåæïëîñêîñòíûå ðàññòîÿíèÿ

— âàæíåéøèå ñòðóêòóðíûå

õàðàêòåðèñòèêè êðèñòàëëè÷åñ-

êèõ âåùåñòâ. Â ðåíòãåíîñòðóêòóðíîì, à òàêæå ýëåêòðîííîãðàôè÷åñ-

êîì àíàëèçå ðàññòîÿíèÿ d âûðàæàþòñÿ êàê ôóíêöèè èíäåêñîâ h, k, l

(h, k, l = 0, 1, 2, 3, ...).

Ïàðàìåòðû êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè d

hkl

, θ — óãîë ïàäåíèÿ

(èëè îòðàæåíèÿ) ìîíîõðîìàòè÷åñêîãî ðåíòãåíîâñêîãî ëó÷à íà àòîì-

íóþ ïëîñêîñòü è äëèíà âîëíû λ ñâÿçàíû óñëîâèåì Âóëüôà—Áðýããà,

êîòîðîå ïîëîæåíî â îñíîâó ëþáîãî äèôðàêöèîííîãî àíàëèçà:

θ= λ

2sin

hkl

dn (n = 1, 2, 3, ...), (18.6.1)

ãäå n — ïîðÿäîê äèôðàêöèîííîãî ìàêñèìóìà. Ýòî óðàâíåíèå ÿâ-

ëÿåòñÿ óñëîâèåì äëÿ âîçíèêíîâåíèÿ äèôðàêöèîííîãî ìàêñèìóìà

èíòåíñèâíîñòè ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ ïðè åãî âçàèìîäåéñòâèè

ñ ðåøåòêîé êðèñòàëëà. Äëÿ ëþáîãî íàïðàâëåíèÿ ïàäåíèÿ ðåíòãå-

íîâñêèõ ëó÷åé íà ðåøåòêó îáðàçóåòñÿ öåëàÿ ñîâîêóïíîñòü äè-

ôðàãèðîâàííûõ âîëí, ÷àñòü êîòîðûõ áóäåò óäîâëåòâîðÿòü óñëîâèþ

Âóëüôà—Áðýããà è ñîçäàâàòü äèôðàêöèîííûé ìàêñèìóì íà ðåãèñò-

ðèðóþùåì óñòðîéñòâå. Èíòåíñèâíîñòü äèôðàêöèîííûõ ìàêñèìó-

ìîâ îò ëþáîé ãðóïïû ïëîñêîñòåé çàâèñèò îò ðàñïîëîæåíèÿ àòîìîâ

â ýëåìåíòàðíîé ÿ÷åéêå. Óñëîâèå äèôðàêöèè d > λ âûïîëíÿåòñÿ

äëÿ ðåíòãåíîâñêèõ ëó÷åé (λ ~ 0,1 íì) è äëÿ ýëåêòðîíîâ â ýëåêò-

ðîííîì ìèêðîñêîïå (λ ~ 0,001 íì). Èçìåðÿÿ íàïðàâëåíèÿ è èí-

òåíñèâíîñòè áðýããîâñêèõ ðåôëåêñîâ, ìîæíî îïðåäåëèòü ðàñïîëî-

æåíèå àòîìîâ â âåùåñòâå, âêëþ÷àÿ è òàêèå ñëîæíûå îáúåêòû, êàêèìè

ÿâëÿþòñÿ áèîëîãè÷åñêèå ìîëåêóëû, ñîñòîÿùèå èç íåñêîëüêèõ äåñÿò-

êîâ òûñÿ÷ àòîìîâ (ðèñ. 18.6.1).

Àïïàðàòóðà äëÿ ðåíòãåíîâñêèõ äèôðàêöèîííûõ èññëåäîâàíèé.

Ðåíòãåíîâñêèå óñòàíîâêè äëÿ ñòðóêòóðíîãî àíàëèçà êðèñòàëëè÷å-

ñêèõ âåùåñòâ äåëÿòñÿ íà ôîòîðåãèñòðèðóþùèå àïïàðàòû (òèïà ÓÐÑ)

è ðåíòãåíîäèôðàêòîìåòðû (òèïà ÄÐÎÍ). Ïåðâûå — êîíñòðóêòèâíî

Ðèñ. 18.6.1. Äèôðàêöèÿ ðåíòãåíîâñêèõ ëó-

÷åé íà êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêå:

θ — óãîë ïàäåíèÿ (îòðàæåíèÿ) ìîíîõðîìàòè÷åñêî-

ãî ðåíòãåíîâñêîãî ëó÷à íà àòîìíóþ ïëîñêîñòü; d

hkl

è d

h'k'l'

— ìåæïëîñêîñòíûå ðàññòîÿíèÿ â êðèñòàë-

ëè÷åñêîé ðåøåòêå

Ãëàâà 18. Ôèçè÷åñêèå ìåòîäû àíàëèçà ëåêàðñòâåííûõ ñðåäñòâ

579

íåñëîæíûå, ïðîñòû â ýêñïëóàòàöèè, íàäåæíû â ðàáîòå, îäíàêî îïðå-

äåëåíèå èíòåíñèâíîñòè äèôðàêöèîííûõ ìàêñèìóìîâ, íåîáõîäèìûõ

ïðè ðåøåíèè ðÿäà çàäà÷, äîâîëüíî òðóäîåìêî. Íàèáîëåå ðàñïðîñòðà-

íåííîé è óäîáíîé â ðàáîòå êàìåðîé äëÿ ðåíòãåíîãðàôè÷åñêèõ èññëå-

äîâàíèé ïîëèêðèñòàëëîâ ÿâëÿåòñÿ êàìåðà ÐÊÄ-57,3.

Â ñîâðåìåííûõ ëàáîðàòîðèÿõ ïðèìåíÿþòñÿ ðåíòãåíîäèôðàê-

òîìåòðû, â êîòîðûõ äèôðàêöèîííàÿ êàðòèíà ðåãèñòðèðóåòñÿ ñ ïî-

ìîùüþ ñ÷åò÷èêîâ êâàíòîâ. Èçìåðåíèÿ èíòåíñèâíîñòè äèôðàêöè-

îííûõ ìàêñèìóìîâ è èõ óãëîâîãî ïîëîæåíèÿ ïðîèçâîäÿòñÿ ñ ïîìîùüþ

èîíèçèðóþùèõ èëè ñöèíòèëëÿöèîííûõ ñ÷åò÷èêîâ èçëó÷åíèÿ. Óíè-

âåðñàëüíîñòü ýòèõ ïðèáîðîâ äàåò âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàòü ðàçëè÷-

íûå âàðèàíòû ãåîìåòðèè è óñëîâèé ñúåìêè, ìåíÿòü ñïåöèàëüíûå

ïðèñòàâêè ê ðåíòãåíãîíèîìåòðó, âàðüèðîâàòü ñêîðîñòè äâèæåíèÿ ñ÷åò-

÷èêà è âðàùåíèÿ îáðàçöà. Îêîí÷àòåëüíóþ èíôîðìàöèþ — äèôðàê-

öèîííûé ñïåêòð — ìîæíî çàïèñàòü íà äèàãðàììíóþ ëåíòó ýëåêò-

ðîííîãî ïîòåíöèîìåòðà èëè â ïàìÿòü êîìïüþòåðà. Ïðåèìóùåñòâî

ýòîãî ñïîñîáà — âûñîêàÿ òî÷íîñòü, ÷óâñòâèòåëüíîñòü è ýêñïðåññ-

íîñòü. Îáà ìåòîäà ÿâëÿþòñÿ íåðàçðóøàþùèìè.

Âàæíûì è íåïðîñòûì ýòàïîì â ðåíòãåíîãðàôè÷åñêîì èññëåäîâàíèè

ÿâëÿåòñÿ ðåãèñòðàöèÿ äèôðàêöèîííîé êàðòèíû. Â îñíîâå ñïîñîáîâ ðå-

ãèñòðàöèè ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ ëåæèò åãî ñïîñîáíîñòü èîíèçèðî-

âàòü ãàçû, ðàçëàãàòü áðîìèñòîå ñåðåáðî ôîòîýìóëüñèè, âûçûâàòü ëþ-

ìèíåñöåíöèþ èëè ôîòîïðîâîäèìîñòü â êðèñòàëëè÷åñêèõ âåùåñòâàõ. Â

ñîîòâåòñòâèè ñ ýòèì èñïîëüçóþòñÿ ïðîïîðöèîíàëüíûé ñ÷åò÷èê è ñ÷åò-

÷èê Ãåéãåðà, ôîòîãðàôè÷åñêèé ìåòîä, ñöèíòèëëÿöèîííûå ñ÷åò÷èêè è

ïîëóïðîâîäíèêîâûå äåòåêòîðû.

Ìåòîäû ïîëó÷åíèÿ ðåíòãåíîãðàìì ðàçëè÷àþòñÿ êàê ïî ñïîñîáó

ðåãèñòðàöèè, òàê è ïî ñïîñîáó ðåàëèçàöèè óñëîâèé ïîëó÷åíèÿ äèô-

ðàêöèîííûõ ñïåêòðîâ. Åñëè äèôðàêöèîííàÿ êàðòèíà ïîëèêðèñòàëëà

ôèêñèðóåòñÿ íà ðåíòãåíîâñêóþ ïëåíêó, òî ìåòîä íàçûâàåòñÿ ôîòî-

ãðàôè÷åñêèì, à ñíèìêè — äåáàåãðàììàìè. Äèôðàêöèîííàÿ êàðòèíà,

çàôèêñèðîâàííàÿ íà äèôðàêòîìåòðàõ, íàçûâàåòñÿ äèôðàêòîãðàììîé.

Ôîòîãðàôè÷åñêèé ìåòîä ðåãèñòðàöèè öåëåñîîáðàçíî ïðèìåíÿòü

â òîì ñëó÷àå, êîãäà â ðàñïîðÿæåíèè èññëåäîâàòåëÿ èìååòñÿ ìàëîå

êîëè÷åñòâî èññëåäóåìîãî îáðàçöà. Ýòîò ìåòîä óäîáåí äëÿ ïðîâåäå-

íèÿ êà÷åñòâåííîãî ôàçîâîãî àíàëèçà, òàê êàê íà ðåíòãåíîãðàììàõ

îáðàçóåòñÿ ïîëíûé íàáîð äèôðàêöèîííûõ ëèíèé ñîîòâåòñòâóþ-

ùåé êðèñòàëëè÷åñêîé ôàçû. Ïðè ñúåìêå ñìåñè íà ðåíòãåíîãðàììå

ïîëó÷àåòñÿ íàáîð ëèíèé âñåõ ïðèñóòñòâóþùèõ êðèñòàëëè÷åñêèõ âå-

ùåñòâ (ôàç).

Äëÿ ðåøåíèÿ çàäà÷, òðåáóþùèõ òî÷íîãî çíàíèÿ èíòåíñèâíîñòè

äèôðàêöèîííûõ ìàêñèìóìîâ, âåùåñòâî ëó÷øå ñíèìàòü íà ðåíò-

ãåíîäèôðàêòîìåòðå. Â îáîèõ ñëó÷àÿõ — ïðè ñúåìêå äåáàåãðàìì è ïðè

ðåãèñòðàöèè äèôðàêòîãðàìì èññëåäóåìûå îáðàçöû îáû÷íî ïðèãî-

òîâëÿþòñÿ â âèäå ìåëêèõ ïîðîøêîâ. Êðóïíûå êðèñòàëëû èç ïîðîø-

§ 18.6. Ðåíòãåíîñòðóêòóðíûé àíàëèç

580

êîâîãî îáðàçöà äàþò íà äåáàåãðàììå òî÷å÷íûå ëèíèè, à íà äèôðàê-

òîãðàììå èñêàæàþò èñòèííóþ ôîðìó è èíòåíñèâíîñòü äèôðàêöèîí-

íûõ ìàêñèìóìîâ, ÷òî çàòðóäíÿåò èçìåðåíèå è ïðàâèëüíóþ èíòåð-

ïðåòàöèþ äèôðàêöèîííîé êàðòèíû. Â íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ ñëåäóåò

ó÷èòûâàòü, ÷òî ñóõîå ðàñòèðàíèå âåùåñòâà ïðèâîäèò ê íàðóøåíèþ

åãî êðèñòàëëè÷åñêîãî ñòðîåíèÿ; ïðè èíòåíñèâíîì ðàñòèðàíèè âîç-

ìîæíû òàêæå ïîëèìîðôíûå ïðåâðàùåíèÿ èëè èçìåíåíèå àãðåãàòíî-

ãî ñîñòîÿíèÿ. Òîãäà íåîáõîäèìî âûïîëíÿòü ïðîáíûå ñúåìêè â öåëÿõ

êîíòðîëÿ è óñòðàíåíèÿ ýòèõ íåæåëàòåëüíûõ ýôôåêòîâ (àðòåôàêòîâ).

Êîíêðåòíûå ñïîñîáû ïðèãîòîâëåíèÿ îáúåêòîâ èññëåäîâàíèÿ èçëîæå-

íû â ñïåöèàëüíîé ëèòåðàòóðå.

Ðàñ÷åò äèôðàêòîãðàìì è èäåíòèôèêàöèÿ êðèñòàëëè÷åñêèõ âåùåñòâ.

Ïåðâûì ýòàïîì â ðàñøèôðîâêå äèôðàêöèîííûõ êàðòèí ñîãëàñíî

óñëîâèþ Âóëüôà—Áðýããà ÿâëÿåòñÿ îïðåäåëåíèå çíà÷åíèé óãëîâ

îòðàæåíèÿ, ïðè êîòîðûõ íàáëþäàþòñÿ ìàêñèìóìû èíòåíñèâíîñ-

òè. Äèôðàêòîìåòðè÷åñêèé ñïîñîá àíàëèçà ïîëèêðèñòàëëîâ äîñòà-

òî÷íî ñëîæíûé, íî â òî æå âðåìÿ — áîëåå áûñòðûé è òî÷íûé. Íà

äèôðàêòîãðàììå ïîëîæåíèå äèôðàêöèîííîãî ìàêñèìóìà ñîîòâåò-

ñòâóåò óãëó îòðàæåíèÿ 2θ, à ïëîùàäü è âûñîòà — èíòåíñèâíîñòè.

Íà ïðàêòèêå ïðèìåíÿþòñÿ äâà ñïîñîáà îïðåäåëåíèÿ ïîëîæåíèÿ

ïèêîâ — ïî ìàêñèìóìó è ïî öåíòðó òÿæåñòè (ìåòîä ãåîìåòðè÷å-

ñêèõ ïîñòðîåíèé).

Ïîñëå ðàñøèôðîâêè ðåíòãåíîãðàììû, ïîëó÷åíèÿ ñîâîêóïíîñ-

òè çíà÷åíèé ìåæïëîñêîñòíûõ ðàññòîÿíèé è îòíîñèòåëüíûõ èíòåí-

ñèâíîñòåé äèôðàêöèîííûõ ëèíèé ìîæíî ïðèñòóïàòü ê èäåíòèôè-

êàöèè èññëåäóåìîãî âåùåñòâà. Âîçìîæíîñòü èäåíòèôèêàöèè

îñíîâûâàåòñÿ íà òîì, ÷òî èçìåðåííûé íàáîð âåëè÷èí ÿâëÿåòñÿ îä-

íîçíà÷íîé õàðàêòåðèñòèêîé äàííîãî âåùåñòâà â äàííîì ñîñòîÿ-

íèè. Âàæíî òî, ÷òî èäåíòèôèêàöèþ êðèñòàëëè÷åñêèõ âåùåñòâ ìîæ-

íî ïðîâåñòè áåç çíàíèÿ àòîìíî-êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû, äîñòàòî÷íî

ëèøü ñðàâíèòü äèôðàêöèîííûé ñïåêòð àíàëèçèðóåìîãî âåùåñòâà (äî-

ñòàòî÷íî ïÿòè íàèáîëåå èíòåíñèâíûõ ðåôëåêñîâ) ñî ñïåêòðàìè èçâå-

ñòíûõ êðèñòàëëè÷åñêèõ âåùåñòâ èëè ñ èõ ñïðàâî÷íûìè êðèñòàëëî-

ãðàôè÷åñêèìè äàííûìè. Åñëè âåùåñòâî íå ÿâëÿåòñÿ îäíîôàçíûì, à

ñîäåðæèò äâà è áîëåå êðèñòàëëè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, òî ñ ïîìîùüþ

ïðåäëàãàåìîãî ñïîñîáà ìîæíî îïðåäåëèòü ôàçîâûé ñîñòàâ âñåãî âå-

ùåñòâà.

Â ñïåöèàëüíîé ëèòåðàòóðå îïèñàíû äèôðàêòîãðàììû êðèñòàë-

ëè÷åñêèõ ëåêàðñòâåííûõ âåùåñòâ, øèðîêî èñïîëüçóåìûõ â ìåäè-

öèíå.

Èçëó÷åíèå ðåíòãåíîâñêîãî äèàïàçîíà íàõîäèò ïðèìåíåíèå

â áèîëîãèè è ìåäèöèíå äëÿ äèàãíîñòèêè è òåðàïèè ðàçëè÷íûõ çà-

áîëåâàíèé. Ýëåêòðîìàãíèòíûå âîëíû ðåíòãåíîâñêîãî äèàïàçîíà ïî-

ðàçíîìó ïîãëîùàþòñÿ âåùåñòâîì â çàâèñèìîñòè îò äëèíû âîëíû

Ãëàâà 18. Ôèçè÷åñêèå ìåòîäû àíàëèçà ëåêàðñòâåííûõ ñðåäñòâ