Röntgenstrukturanalyse

Einkristall-Röntgendiffratometer Kappa-CCD (Fa. Bruker-Nonius)

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Einkristalldiffraktometer Kappa-CCD Goniometer mit Kühlungsauslass

Das Kappa-CCD-Diffraktometer von NONIUS (jetzt: BRUKER-NONIUS) ist ein Vierkreisdiffraktometer, das nicht mit der Geometrie einer Eulerwiege arbeitet, sondern stattdessen einen sogenannten Kappa-Kreis besitzt. Die Vorteile liegen darin, das der Aufbau zur Kristallkühlung nicht wie bei der Eulerwiege mitgeführt werden muss sondern an einem Ort verbleibend den Kristall kühlen kann (und daher nicht reparaturanfällig ist). Als Detektor dient eine CCD- Platte, die das aufgenommene Bild annähernd in Echtzeit zum Rechner überträgt und so empfindlich ist, dass je- des Beugungsbild zweimal aufgenommen werden muss, um einfallende Höhenstrahlung auszumitteln. Darüber hi- naus umfasst die Ausstattung des Kappa-CCD-Diffraktometers ein OXFORD Cryosystem zur Kühlung des Kristalls auf max. –170°C, einen NONIUS Crystal Heater, der den Kristall auf max. 1000°C erhitzen könnte und eine Dia- mantstempel-Druckzelle. Die durchschnittliche Messzeit für einen mittelgroßen Kristall mit Gitterkonstanten < 1200 pm, orthorhombisch primitiver Symmetrie und einigen Schweratomen beträgt ca. 3 Stunden.

 

Einkristalldiffraktometer IPDS-I (Fa. Stoe & Cie.)

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Einkristalldiffraktometer IPDS-I Einkreis-Goniometer

Das IPDS-Diffraktometer von STOE ist eine Einkreisdiffraktometer, d.h. der Kristall rotiert nur um eine Achse. Der Vorteil dieser Technik ist, dass vor der Messung keine orientierenden Aufnahmen mehr durchgeführt werden müs- sen, da der Messzyklus nicht von der Symmetrie des Kristalls abhängig ist. Als Detektor dient eine sogenannte Image-Plate, eine Platte, die mit BaFCl:Eu2+ (Europium-dotiertes BaFCl) beschichtet ist, welches als Phosphor für Röntgenlicht dient, dieses also speichert und mittels eines Lasers ausgelesen wird. Eine durchschnittliche Messung ist innerhalb von 24 Stunden durchgeführt.

 

Pulverdiffraktometer STADI-P (Fa. Stoe & Cie.) mit ortsauflösendem (PSD) und Image-Plate (IP) Detektor

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Pulverdiffraktometer mit PSD-Detektor Pulverdiffraktometer mit IP-Detektor

Die beiden STADI P Pulverdiffraktometer von STOE kommt immer dann zum Einsatz, wenn mikrokristalline Pro- dukte vorliegen, so dass keine ausreichend großen Einkristalle gefunden werden können, oder wenn die Phasen- reinheit einer Probe ermittelt werden soll (wenn die Nebenphasen kristallin sind). Mit Hilfe von Pulverdiffraktometrie können Gitterkonstanten bestimmt und bei sehr gut kristallinen Proben und längeren Messzeiten auch eine Struk- turlösung durchgeführt werden. Für die Strukturlösung am Pulver besser geeignet ist jedoch Synchrotronstrahlung aufgrund ihrer höheren Energie. Beide STADI P Diffraktometer besitzen jeweils zwei Kamera-Geometrien, von denen in einem Fall beide, im anderen Fall eine mit einem ortsempfindlichen Detektor (PSD = position sensitive detector) ausgestattet sind, welcher sich während der Messung langsam im Winkelbereich von 10 – 120° bewegt. Die verbleibende Kamera ist mit einem gebogenen Image-Plate Detektor ausgestattet (Öffnungswinkel 75°), der zwar relativ kurze Messzeiten ermöglicht und damit auch eine schnelle Überprüfung der Phasenreinheit der Probe, für Strukturlösungen jedoch ist das Arbeiten mit diesem Detektor nicht gut geeignet Die Proben können entweder auf einer Adhäsivfolie im Flachbettprobenträger montiert werden, oder in einer röntgenunempfindlichen Glas- kapillare (= Markröhrchen) auf dem Röhrchenprobenträger.

 

Weissenberg- und Buerger-Röntgenkameras (Fa. Huber)

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Weissenberg-Röntgenkamera Buerger-Röntgenkamera

Die Weissenberg- und Buerger-Kameras muten zwar wie Relikte aus der guten alten Zeit an, haben allerdings durchaus noch ihre Berechtigung, wenn es darum geht kristallographische Probleme, wie beispielsweise Ver- zwilligung zu lösen. Während das computergesteuerte Indizierungsprogramm moderner Diffraktometer schwache Reflexe zwar wahrnimmt aber nicht berücksichtigt, ist das "Auswertungsprogramm" bei Röntgenfilmaufnahmen immer noch der Mensch, der derartige Reflexe erkennen und daraus Rückschlüsse auf die "wahre" Natur des gemessenen Kristalls ziehen kann. Die Erzeugung der hierfür verwendeten Röntgenstrahlung erfolgt durch einen Hochspannungsröntgengenerator der Firma Phillips. Der photographische Röntgenfilm wurde jedoch mittlerweile durch eine flexible Image-Plate ersetzt der mit Hilfe eine Fujifilm BAS-Readers ausgelesen wird.