單晶X射線分析匯總

1、第二十二章 單晶 X- 射線分析22.1 引 言22.1.1 晶體的特征固態(tài)物質一般可以分為晶態(tài)( crystalline )與非晶態(tài)( noncrystalline )兩種狀態(tài)。在非晶固 態(tài)物質中，其分子或原子的排列沒有明顯的規(guī)律，常見的有玻璃、塑料等。而在晶態(tài)物質中， 原子或分子的排列呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性。也就是說，晶體( crystal) 是一種原子有規(guī)律地重復周期排列的固體物質。由于原子空間中排列的規(guī)律性，可以把晶體中的若干個原子抽象為一個結構 單元(即點陣點)，于是晶體可以看成空間點陣。如果整塊晶體為同一個空間點陣所貫穿，則 稱該晶體為單晶( single crystal )。22.1.

2、2 單晶結構分析簡史1895年，倫琴(W. C. R?ntgen)發(fā)現(xiàn)了 X射線(X-ray )。二一世紀初期，德國科學家 勞埃( Max von Laue )開始對晶體的 X 射線衍射進行研究。他于 1912 年發(fā)表了基于晶格點陣計 算衍射發(fā)生條件的公式，即勞埃方程。與此同時，布拉格( W. L. Bragg )也提出了基于晶面反 射方式計算衍射發(fā)生條件布拉格方程，并測定了 NaCI和KCI等晶體結構，從此開啟了簡單無機物晶體結構的研究。到二十世紀 30 年代， 晶體學家們已經測定了一大批無機物的晶體結構。而 對有機化合物的晶體結構測定也于 1923 年取得突破， 首例被測定晶體結構的有機化

3、合物是六次 甲基四胺。隨后，越來越多的有機化合物、配位化合物和金屬有機化合物等的晶體結構研究被 報道，涉及的結構也越來越復雜。同時晶體結構解析儀器的進步也極大地推動了X 射線單晶結構分析的發(fā)展。早期采用照相法測定晶體結構， 解析單晶費時費力， 而1970 年四圓單晶衍射儀 的出現(xiàn)， 實現(xiàn)了 X 射線衍射技術自動化的第一次重大飛躍。 到二十世紀 80 年代， 計算機已經被 廣泛應用于衍射數(shù)據(jù)收集、結構解析和結構修正，從而實現(xiàn)了單晶結構分析過程的自動化，大 大提高了分析效率。近幾十年來， X 射線結構分析已從早期簡單化合物的結構分析發(fā)展到復雜 化合物的結構分析，甚至能夠解析十分復雜的蛋白質、DNA

4、等生物大分子的結構。1962年，諾貝爾化學獎授予測定肌紅蛋白和血紅蛋白晶體結構的J.C. Ken drew和M.F. Perutz，諾貝爾生理醫(yī)學獎則授予用X射線衍射方法測定 DNA雙螺旋結構的Crick和Watson。1985年，諾貝爾化學 獎授予直接法研究的主要奠基者H. Hauptman和J.Karle。22.1.3 晶體結構分析的重要性 眾所周知，物質的結構決定著物質的物理化學性質，只有充分了解物質的結構，才能深入 認識和理解物質的性能，設計出性能優(yōu)良的新化合物和新材料。探測物質結構的方法很多種， 其中大部分都是基于物質對某些波長的電磁波的吸收或發(fā)射，這些均屬于波譜方法 , 如紅外光譜

5、法、紫外光譜法、核磁共振法等。然而，這些方法無法給出分子或其聚集體的精細幾何結構信息。1912年勞埃(M.von Laue )發(fā)現(xiàn)，晶體具有三維點陣結構，能散射波長與原子間距相近(入=50-300 pm )的X射線。當X射線作用于單晶體上時，入射X光由于晶體三維點陣引起的干涉效 應，形成數(shù)目眾多、在空間具有特定方向的衍射，這就是 X 射線衍射( X-ray diffraction )。測 量出這些衍射的方向和強度，并根據(jù)晶體學理論推導出晶體中原子的排列情況，就叫X射線結構分析?？梢哉f,X射線結構分析是一門以物理學和晶體學為理論基礎，以計算數(shù)學為手段來研究 晶體結構與分子空間幾何結構的交叉學科。

6、X 射線結構分析方法包括單晶結構分析和粉末結構分析兩大分支，廣泛應用于物理化學、 材料科學等學科，已成為認識物質微觀結構最強有力的手段之一。單晶結構分析包括小分子與 生物大分子結構分析兩大分支，兩者的基本原理基本上是一致的。但是，小分子化合物與生物 大分子之間在分子量、晶胞體積、衍射能力、穩(wěn)定性等方面存在巨大的差別，所需研究方法和 技術手段也就明顯不同。本章僅介紹小分子晶體結構分析的基本原理與實踐經驗。隨著科學研究的深入發(fā)展，每年都有大量的新化合物被人工合成出來。這些化合物中，有 相當部分結構十分復雜，用其他波譜方法難以清楚、全面地了解其空間結構。單晶結構分析可 以提供一個化合物在晶態(tài)中所有原

7、子的精確空間坐標，從而為相關學科的科學等研究提供廣泛 而重要的信息，包括原子的連接方式、分子構型、精確的鍵長和鍵角等數(shù)據(jù)。另外，還可以從 中得到化合物及其堆積狀態(tài)的對稱性等信息。圖22-1表示單晶X-射線衍射儀。圖22-1單晶X-射線衍射儀在上個世紀80年代中期以前，X射線單晶結構分析主要上是晶體學家和化學晶體學家的專業(yè) 工作。但是，過去二十多年來，隨著晶體結構分析技術手段的提高、單晶衍射儀越來越普及， 且使用越來越方便，單晶結構分析已經成為十分常見的研究方法。在很多的情況中，不一定需要專業(yè)晶體學家?guī)椭涂梢越鉀Q單晶結構解析的問題。在與合成化學密切相關的學科，包括配位 化學、金屬有機化學、有機

8、化學、無機材料化學、生物無機化學等領域，特別是與晶體工程和 超分子化學相關的科學研究中，X射線單晶結構分析已經成為必不可少的研究手段。事實上，單晶結構分析法是目前晶態(tài)物質結構分析中，可以提供信息最多的研究方法之一。因此，單晶 結構分析已經成為上述研究領域科研日常工作的一部分，越來越多的非晶體學專業(yè)科研工作者，尤其是化學工作者希望能夠掌握 X射線結構分析方法的基本知識和使用技巧。22.1.4 結構分析的過程X射線單晶結構分析的過程，主要包括單晶培養(yǎng)、單晶的挑選與安置、使用單晶 衍射儀測量衍射數(shù)據(jù)和晶體結構解析等過程，最后得到各種晶體結構的幾何數(shù)據(jù)與 結構圖形等結果。利用目前的儀器設備和計算機，一

9、個小分子化合物晶體的X射線晶體結構分析全過程可以在半天到數(shù)天內完成。圖22-2列出了單晶結構分析的基本過程。圖中左側的方框列出了解析單晶的主要步驟，右側則列出了每個步驟可以獲 得的主要結果或數(shù)據(jù)。1.晶體的選擇安 112測定晶胞數(shù)撇與甚本對稱性號3.測定衍射強廈數(shù)據(jù)I氐 b, ch cl fl y*斗衍射數(shù)抓的汁喂與校1“亂列力亂打.erf/：久結構解析*口 接池nr JPauei-sottiXFourierAfiK號 -才衛(wèi)亍部原f塑杯全韶原子坐標和位移參數(shù)誓(汁燈業(yè)仁】;汁為?匸圖22-2晶體結構分析的步驟22.2晶體培養(yǎng)與單晶衍射實驗這一節(jié)主要介紹獲得X射線單晶衍射數(shù)據(jù)的過程和主要方法。

10、要獲得理想的衍射 數(shù)據(jù)，首先必須獲得質量好的單晶。22.2.1 單晶的培養(yǎng)單晶培養(yǎng)與化學合成實驗中所采用的結晶和重結晶方法的基本原理相同 ，只是 過程控制略有不同?；瘜W合成中重結晶過程中通常采用快速沉淀的方法 ，由于沉淀速 度較快，所形成的晶體通常都很小，不能滿足單晶衍射實驗的要求。而單晶的培養(yǎng)(crystal growth )通常需要控制較慢的生長速度，以獲得質量好、尺寸合適的晶體。晶體的生長尺寸和質量主要受控于晶核形成和生長的速率。如果晶核形成速率大于 生長速率，就會形成大量的微晶，其尺寸太小無法滿足要求。相反，太快的生長速 率易引起晶體缺陷，影響晶體質量。為克服這兩種問題常常需要進行大量

11、實驗進行 摸索。這里介紹幾個常用的有效的單晶培養(yǎng)方法。22.2.1.1 常溫揮發(fā)法與高溫冷卻法常溫揮發(fā)法與高溫冷卻法，與重結晶法類似，首先將化合物溶解在某種溶劑中， 再采用緩慢揮發(fā)和緩慢降溫的控制過程，讓化合物結晶出來，是單晶體生長最常用 的方法。實踐證明，緩慢的結晶過程往往能成功生長出高質量的單晶。為了控制晶 核生長的數(shù)目，最好選用干凈、光滑的容器。舊容器會有刮痕，容易形成過多的成 核中心。相反，如果容器的內壁過于平滑，不易形成中心，則會抑制結晶，因此， 如果結晶過慢，可以通過輕刮容器內壁的方法來提高結晶速率。同時，結晶裝置應 放在安靜、環(huán)境中，防止震動造成晶核瞬間大量生成。由于較高溫條件下

12、結晶可以 減少晶核的生長速率和雜質的影響，因此在高溫下結晶通常晶體質量更好。必須注 意，盡量不要讓溶劑完全揮發(fā)盡，否則容易導致晶體相互粘連團聚、或者表面染上 雜質，不利于獲得純的晶體。2221.2 界面擴散法將兩種反應物分別溶于不同溶劑中，然后將 A溶液小心地加到B容液上，則化學 反應會在兩種溶液接觸界面上開始發(fā)生， 晶體就可能在界面附近產生，如圖22-3(a) 所示。通常一種溶液慢慢擴散進入另一種溶液時，會在界面附近產生質量較好的晶 體。、B 4hII 転1I*a w abw I (a)(b)圖22-3溶液界面擴散法(a)和蒸汽擴散法(b)22.2.1.3 揮發(fā)擴散法揮發(fā)擴散法的操作也很簡單

13、。選擇兩種對目標化合物溶解度和沸點顯著不同的溶 劑A和B,且這兩種溶劑有一定的互溶性。把目標化合物溶解在溶解度大、沸點高的 溶劑A (如DM或DMSO中，將溶解度小、揮發(fā)性強的溶劑B (如甲醇、丙酮等)放在 較大的容器中，蓋上大容器的蓋子，溶劑 B的蒸汽就會擴散到小容器A溶液中來，從 而可以將小容器中的溶劑變?yōu)锳和B的混合溶劑，從而降低化合物的溶解度，使它結 晶出來。如圖22-3(b)所示。22.2.1.4 水熱法和溶劑熱法如果要獲得難溶化合物(如無機材料和配位聚合物)的晶體，可以嘗試水熱法(hydrothermal method和溶劑熱法(solvothermal method)。將這些難溶

14、化合物與水或 者其它溶劑一起放在密閉的高壓反應釜里。然后加熱到高于溶劑沸點的溫度，并保 持足夠長的時間，使得容器中的壓力達到幾百個大氣壓，制造出高溫高壓的環(huán)境，導致很多化合物溶解。然后在緩慢降溫，形成過飽和溶液，并且在慢慢降溫過程中 結晶。22.2.2 晶體的挑選與安置22.2.2.1 晶體的挑選 晶體大小是一個重要的因素，而理想的晶體尺寸取決于：晶體的衍射能力和吸 收效應程度、以及所選用X射線的強度和探測器的靈敏度。此外衍射儀的光源上所帶 準直器(collimator)的內徑也對晶體尺寸有限制。準直器的內徑有 0.5 mm 0.8 mm 和1.0 mm等尺寸，因此應該避免挑選尺寸大于準直器內

15、徑的晶體。通常使用0.5 mm內徑的準直器，這時，晶體的最大尺寸不能超過 0.5 mm。當采用內徑0.8 mm的準 直器時，對于衍射能力較弱、特別是非常細的針狀晶體，長度達到0.8 mm也是可以接受的，但這時候必須認真做好吸收校正，因為不同方向的衍射被晶體吸收的情況 明顯不同，導致原始強度數(shù)據(jù)有明顯的系統(tǒng)誤差。對于吸收效應很強的晶體，應該 選擇較尺寸較小，形狀盡可能接近球形或正多面體的晶體。否則，就可能因為吸收 效應過于嚴重、無法做合適的校正而引起衍射數(shù)據(jù)的嚴重系統(tǒng)誤差，從而不能獲得 精度良好的晶體結構數(shù)據(jù)。對于特定物質，衍射能力與晶體體積呈線性關系，而吸 收效應與晶體厚度則呈指數(shù)關系。因此，

16、最佳尺寸可以估算出來。理想的平均厚度 是2/卩，其中卩是與波長有關的吸收系數(shù)(absorption coefficie nt)。一個粗略的原 則是，晶體中如含有較重原子，晶體尺寸就應越小，晶體中如含有的原子越輕，晶 體尺寸就應越大。不同類型衍射儀對晶體尺寸的要求也有所不同，如果使用高度敏 感的CCD或IP探測器，或者使用旋轉靶光源，晶體尺寸可以小一些。原則上，整顆 晶體都必須侵沒在X光束里，因為晶體超出X光束將造成明顯的吸收誤差。根據(jù)經驗， 如果使用固定靶的傳統(tǒng)四圓衍射儀，晶體尺寸合適的范圍是：純有機物為0.3 mm1.0 mm,含金屬化合物為0.1 mn0.6 mm，而純無機化合物為0.1

17、mm0.3 mm。女口 果使用旋轉靶的傳統(tǒng)四圓衍射儀或使用固定靶的面探衍射儀，晶體尺寸合適的范圍 是：純有機物為0.1 mm0.5mm 含金屬化合物為0.1 mm0.4 mm而純無機化合物 為0.05 mm0.2 mm除了少數(shù)顏色很深的晶體，大多數(shù)晶體是透明的。晶體質量最 好用放大倍數(shù)為 20-80 的偏振立體顯微鏡進行判斷。因為晶體不同取向對偏振光有 不同的消光作用，利用偏振光顯微鏡比較容易判斷晶體是否為孿晶。不過，由于價 格等原因，實際上放大倍數(shù)為 20-40 的普通顯微鏡更為常用。只要細心仔細，再加 上一點經驗，用普通顯微鏡也可以大致判斷晶體的質量。高品質晶體，應該是表面 潔凈、有光澤、

18、透明，沒有裂痕等缺陷。最終晶體質量是否合乎要求，還得用衍射 實驗來檢驗。如果晶體由兩個或多個微晶組成，就不能用于收集衍射數(shù)據(jù)。在一些情況下， 可以用解剖刀(或刮胡子刀片等)小心切除附在較大晶體上的小晶體，往往也可以 解決問題。有時候，晶體需要通過切割得到合適的形狀和大小。注意：晶體的切割 操作最好在涂有一小滴惰性油(如硅油)或一點點凡士林的載玻片上進行，以防止 晶體飛走。同時，刀片必須足夠鋒利，否則晶體容易被切碎成粉末。晶體的尺寸如 果太大，還可以放在載玻片上用一滴溶劑小心將晶體溶小。晶體安置（crystal mounting）通常也叫粘晶體。晶體通常用粘合劑粘在一根纖 細的玻璃纖維上。這種方

19、法簡單、便宜，是最常用的方法。玻璃纖維要有足夠的機 械強度，直徑應該比晶體尺寸略小，一般在 0.1 mrnr 0.3 mm范圍內。將晶體粘在玻 璃絲上的正確做法如圖22-4所示。同時，必須正確使用粘合劑，確保粘得足夠緊， 粘合劑充分固化，才能開始衍射實驗。對于不太穩(wěn)定晶體，最簡單的做法是，在晶 體外面裹上一層粘合劑，將晶體與空氣隔開。如果是在低溫下進行衍射實驗的話， 只要用凡士林包裹晶體就可以了，因為在-100 C時，包裹的凡士林可以固化。但在 常溫下，不能采用這種辦法，以免晶體在收集數(shù)據(jù)過程中滑動、偏離圓心。圖22-4晶體安裝方法：（a）將晶體粘在玻璃絲上的正確方法；（b）在晶體上包上- 層

20、膠，保護晶體；（c）將晶體卡在毛細管中；（d）將晶體粘在玻璃絲上的不正確做 法。除了玻璃纖維以外，也可以將晶體安置在普通玻璃或硼玻璃毛細管（直徑0.1mmr0.7mm厚度0.01 mm）里面（圖22-4（c）。通常應選擇內徑合適的毛細管，讓 晶體卡在里面，或者加入一些膠水或油脂使晶體在收集數(shù)據(jù)時保持穩(wěn)定，然后用粘 合劑將毛細管的兩端封起來。對于一些容易風化，或者含有易逸出溶劑分子的化合 物（特別是某些多孔骨架的化合物），最好在封口之前，加入培養(yǎng)晶體的母液。經 驗表明，加入母液（mother liquor）的方法對穩(wěn)定晶體是十分有效的。接著將粘好晶 體的毛細管或者玻璃纖維插入中空金屬或塑料桿上，

21、用橡皮泥固定后，就可以將其 安置在載晶臺（goniometer head上。不同衍射儀所用的載晶臺結構和尺寸均十分 相似（圖22-5）。載晶臺還有一個高度調旋鈕，可以調節(jié)晶體的高度。當晶體的高 度合適調好以后，可以調節(jié)載晶臺另外兩個正交互動的滑動裝置，使晶體精確地處 于四圓的中心。由于高度調節(jié)范圍只有幾毫米，所用玻璃纖維或毛細管的長度必須 合適，使晶體剛好在正確位置附近。圖22-5載晶臺以及專用螺絲刀2.3面探測器衍射儀與數(shù)據(jù)收集2.3.1面探測器衍射儀的原理面探測器的射儀記錄衍射點的方法類似于照相法，每次測量一幅含有很多衍射 點的衍射圖像，利用CC等技術，直接將圖像轉化為電子數(shù)據(jù)。因此，它可

22、以看成將 照相法的電子數(shù)字化。目前有兩種類型的面探測器在應用中。隨著技術的提高和價 格的降低，面探測器衍射儀已經廣泛應用于小分子晶體的測量。由于面探測衍射儀測量的衍射強度數(shù)據(jù)是圖像化的，它可以一次測量一定空間 范圍的衍射強度數(shù)據(jù)，如圖22-6所示。因此，只要有合適的控制程序和數(shù)據(jù)還原程 序，用于單晶衍射實驗的面探測衍射儀也可以用于測量粉末衍射強度數(shù)據(jù)，并經由 數(shù)據(jù)還原程序獲得傳統(tǒng)粉末衍射實驗得到的強度 （I）對衍射角度（9 ）的衍射花樣。 也就是說，在適當程序的支持下，單晶面探測衍射儀可以進行粉末衍射實驗。當然,這樣用單晶面探測衍射儀得到的粉末衍射數(shù)據(jù)的角度精度比使用專用粉末衍射儀得 到的數(shù)據(jù)

23、要差一些，一般只能用作物相純度表征。粒子逓晶祎薄片圖22-6面探測器的數(shù)據(jù)收集原理圖22-7 CCD面探測器獲得的一幅衍射圖像目前常用于小分子晶體結構測定的一類 X射線面探測器是電荷耦合器件探測器（charge coupled device detector簡稱CCD探測器）。這種CCD探測器的原理與日常 生活中使用的電視攝像機和數(shù)碼照相機相類似。不過，衍射儀的探測器含有薄膜磷 光材料。被衍射X射線激活后，磷光材料發(fā)射可見熒光。磷光材料通過光學纖維直 接與CCD芯片藕連，從而這些熒光可以經過電子器件，快速地（通常不到1秒鐘）轉化為與衍射強度相關的數(shù)字信號，供計算機直接處理。用于小分子晶體衍射研

24、究 的CCD芯片直徑約62毫米，而做大分子研究的CCD芯片直徑可達165毫米（當然比較 昂貴）。圖22-7為一有機化合物單晶的一幅衍射圖像。圖中環(huán)狀光斑主要為玻璃纖 維對X射線的散射所引起。故此，在保證玻璃纖維有足夠的機械強度的前提下，其 直徑應該盡量小，以免引起衍射數(shù)據(jù)的誤差。另一類常用X射線面探測器是成像板探測器（image plate detect。,簡稱IP探 測器）。IP探測器也是一種面探測器，它的成像板表面鍍有一層 Eu離子攙雜了的 BaCIF磷光材料。這種材料能記錄X射線量子相關的信息，并將其儲存為短期發(fā)光的 光中心。然后激光束的掃描下，把光中心激發(fā)為可見光量子，通過光電子倍增器

25、件 記錄為數(shù)字化的強度數(shù)據(jù)。IP探測器得到的衍射圖像與CC探測器的衍射圖像相似 （參見圖 22-7）。圖像板在可見光下充分曝光后可反復使用。 IP 探測器的主要優(yōu)點 是探測器面積大、 價錢便宜、具有較高的空間分辨能力和靈敏度， 但讀數(shù)速度較慢。 用CCD探測器測量時，衍射數(shù)據(jù)幾乎可以被實時處理。但是，IP探測器成像板的尺 寸（例如面積可達466X 256毫米）明顯大于CCD探測器，每次曝光所獲得的數(shù)據(jù)比 較多。因此，雖然每次讀數(shù)所需時間要長一些， 實際收集數(shù)據(jù)的速度只是稍慢于 CCD 探測器。很明顯，晶體結構越大，使用面探測器的優(yōu)點就越明顯。與傳統(tǒng)的四圓衍 射儀相比，這些設備在衍射強度和空間定

26、位上的準確度都較低。但是由于使用面探 測器測量的實際操作中，人們往往會獲得大量的對稱性等效衍射點的強度數(shù)據(jù)。通 過求取這些等效點的強度平均值，可以提高衍射強度的測量精度。因此，不論是IP還 是CCD面探測器得到的衍射數(shù)據(jù)通常好于四圓衍射儀得到的數(shù)據(jù)。2.3.2 面探測器的數(shù)據(jù)收集在面探測器衍射儀上安放晶體的方法與四圓衍射儀的情況十分類似，也必須把 晶體調節(jié)到測角器中心上。同樣，用面探測器衍射儀測量晶體結構，首先要獲得若 干張衍射圖像，經過尋峰并指標化衍射點，進而決定取向矩陣和晶胞參數(shù)。用面探 測器測量晶胞參數(shù)與取向矩陣時，采用的衍射點數(shù)可達一百多個，明顯多于用四圓 衍射儀測量的數(shù)目（一般約 2

27、5個），還可以在完成數(shù)據(jù)收集之后用全部衍射點來精 確修正晶胞參數(shù)。因此面探法獲得的晶胞參數(shù)等數(shù)據(jù)的標準偏差通常比較小，并且 定錯晶胞的機會也較小。面探測器系統(tǒng)的一個最大優(yōu)點是，只要原始測量數(shù)據(jù)還保 存著，即便取向矩陣出了偏差，程序可以重新計算一次，從而獲得正確的晶胞參數(shù) 和取向矩陣，重新對衍射數(shù)據(jù)進行指標化，以獲得一套正確的數(shù)據(jù)。相反，如果使 用四圓衍射儀，則必須從頭開始，重新找出正確的取向矩陣、晶胞等數(shù)據(jù)，然后重 新收集一整套數(shù)據(jù)！現(xiàn)代儀器的控制軟件自動化程度都比較高，一般按照軟件的缺 省設置可以滿足絕大多數(shù)晶體衍射數(shù)據(jù)的收集，但是，當碰到晶體具有特大的晶胞（其中一個晶軸長度超過4 nm,即

28、40 ?）、晶體狀態(tài)不穩(wěn)定、衍射強度較弱（小晶 體）、衍射數(shù)據(jù)質量處于臨界狀態(tài)、希望通過重新收集數(shù)據(jù)以提高晶體結構的精修 結果等較為特殊的情況，就必須設計出收集衍射數(shù)據(jù)的最優(yōu)化條件。下面以CCD面探測器為例，介紹一些可能影響衍射數(shù)據(jù)質量的參數(shù)。一般使用光源為MoKa,電壓40 kV,電流40 mA室溫，晶體與探測器的距離為50 mm晶體與探測器間的距離d: 在面探衍射儀中晶體與探測器之間的距離可以在一定的范圍內移動，原因是面探測 器原先主要是用于收集蛋白質等生物大分子的衍射數(shù)據(jù)，由于巨大的晶胞，假如d太小，衍射點將會重疊，探測器背景噪音也會增加。但是 d 值也不能太大，否則，記 錄到的衍射點強

29、度將會降低。因此，在蛋白質晶體衍射數(shù)據(jù)收集的過程中， d 值需 要經常調整，以滿足足夠的分辨率和記錄最強的衍射強度。對于小分子晶體， d 值 在45 mm- 55 mm之間可以滿足大部分要求。在觀察晶體的旋轉照片時，假如發(fā)現(xiàn)衍 射點太密集，可以增大 d 值。必須注意的是，衍射點的衍射角度是根據(jù) d 值與該點 在面探測器上的位置 （x, y） 計算的，因此，每次調整 d 值后，都必須進行相關的 校正。掃描角度： 通常來講，掃描角度越小， 數(shù)據(jù)質量越好， 超過1以上的掃描數(shù)據(jù) 一般解不出結構， 因此，通過增大掃描角度加快衍射數(shù)據(jù)收集速度的做法并不可取。 但是太小的掃描角度會大大增加數(shù)據(jù)收集的時間和

30、儲存數(shù)據(jù)所需的計算機空間。一 般建議采用的掃描角度是0.20.3 （控制軟件的缺省值為0.3 ）。假如采用低于 0 . 2 的掃描角度，必須注意曝光時間不要超過 20 秒。準直器與晶體的大小：面探 衍射儀一般情況下選用0.5 mm的準直器。因此，太大的晶體可以采用切割的方法進 行改造，尤其是對于吸收較強的晶體（如金屬有機物，這些晶體的衍射能力也比較 強），更應該盡可能選用體積?。?.2 mm0.3 mm）、但外觀尺寸均衡的晶體以減 少吸收效應。曝光時間：并非曝光時間（exposure time越長、獲得的衍射數(shù)據(jù)質 量越好（不考慮相應增加的機時），原因是探測器的背景噪音與曝光時間成正比， 曝光時間增加，衍射點強度的標準不確定度也會增加；對于衍射能力很強的晶體， 過長的曝光時間可能會引起衍射點強度超過探測器的動態(tài)范圍， 從而引起系統(tǒng)誤差； 對于對 X 射線吸收較強的晶體，過長的曝光時間會影響吸