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结石成分之X线衍射法

来源:华体会登录    发布时间:2024-03-05 21:27:48

  X线衍射技术主要是用来测定晶体物质, 1931年x射线衍射技术首次被用来测定泌尿系结石。

  1912年劳埃等人根据理论预见,并用实验证实了X射线与晶体相遇时能发生衍射现象,证明了X射线具有电磁波的性质,成为X射线衍射学的第一个里程碑。当一束单色X射线入射到晶体时,由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成,这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有相同数量级,故由不同原子散射的X射线相互干涉,在某些特殊方向上产生强X射线衍射,衍射线在空间分布的方位和强度,与晶体结构紧密关联,这就是X射线衍射的基础原理。 X射线种比较完整的应用技术,即X射线形貌技术、X射线光谱技术和X射线衍射技术,其中X射线衍射技术应用最为广泛,是分析物质结构最基础和最常用的方法。不同的晶体,其晶体结构(晶体类型,晶格常数等)是不同的,而不同结构的X射线衍射结果也必定不同。如果能测得晶体的衍射结果,通过比较就能确定该晶体的类型及其结构。这就是X射线衍射分析的原理。

  X射线衍射分析(X-raydiffraction,简称XRD),是利用晶体形成的X射线衍射,对物质进行内部原子在空间分布状况的结构分析方法。将具有一定波长的X射线照射到结晶性物质上时,X射线因在结晶内遇到规则排列的原子或离子而发生散射,散射的X射线在某些方向上相位得到加强,从而显示与结晶结构相对应的特有的衍射现象。X射线衍射方法具有不损伤样品、无污染、快捷、测量精度高、能得到有关晶体完整性的大量信息等优点。由于晶体衍射其实就是晶体中每个原子的电子密度对X射线的衍射的叠加,衍射数据反映的是电子密度进行傅立叶变换的结果,用结构因子来表示。通过对结构因子进行反傅立叶变换,就能够得到晶体中电子密度的分布。而结构因子是与波动方程相关的,计算结构因子需要获得波动方程中的三个参数,即波的振幅、频率和相位。振幅能够最终靠每个衍射点的强度直接计算获得,频率也是已知的,但相位无法从衍射数据中直接获得,因此就产生了晶体结构解析中的“相位问题(phase problem)

  X射线衍射技术用作定性分析时具有可靠性,用作定量分析时具有准确性,并具有检测简便迅速、灵敏度较高、多组分和多晶态可一次性检测等特点。但对于混合型泌尿系结石中含量较少的物相而言,X射线衍射技术物相分析方法的灵敏度不高,此时,需要与其它方法联合使用。

  X线衍射技术主要是用来测定晶体物质, 1931年x射线衍射技术首次被用来测定泌尿系结石。1992 Rebentish等采用x射线衍射法对尿结石进行定性分析,利用特定的计算机程序,分析影响结石形成的10种典型因素,从而提出饮食预防和药物治疗措施。随后许多学者应用此方法对泌尿系结石进行了系统研究,他们都以为衍射仪法是鉴定结石类型的一种令人满意的方法,无论对无机晶体还是有机晶体都能做出准确而迅速的分析。由于各种结晶物质都有其特定的晶体结构,它们相应都有特殊的衍射花样,所以这一技术对于结石中的晶体成分的测定非常准确,而且标本需量很少,大约2mg,20分钟内可完成分析,但缺点是对非晶体成分或结晶不良的晶体,不够致密或不能测定,例如,碳酸磷灰石是结石中常见的重要成分,X线衍射对其鉴定有时可能是困难的。1947年Prien和Frondel检查600例结石后制作了结晶构造的图表。Herring用X线年中研究泌尿系结石的资料。Brien用衍射仪法对结石进行晶体物分析,认为是鉴定结石类型的一种令人满意的速成法,无论对无机晶体还是有机晶体都能做出准确而迅速的分析。Bick采用X线衍射仪及偏光显微镜联合分析,对结石核心和表层的晶体物,及结石形成中起决定作用的物理化学条件进行了探讨。

  X线衍射仪法具有下列优点:测量衍射线条的强度的灵敏度较高;检查方法简便迅速;试样分析可在高温或低温情况下操作;适用于测定连续相转变的试样。因此,X射线衍射仪法是鉴定物质中所存在晶相的快速而准确的方法,有时甚至是测量一种物质有几率存在哪一种多晶形态的唯一方法,而且能对各种化合物的存在做鉴别。但缺点是:①粉末法受试剂影响,有时定量不准确。②所需仪器较贵,维护保养条件也较高。X射线衍射技术与X射线光电子能谱(XPS)或与红外光谱(IR)联合分析可以更加好发挥各自技术的优势,使分析结果更加准确。

  欧阳健明采用X射线光电子能谱和X线衍射联合分析研究了广东省东江流域尿石症患者的尿石成分,发现在草酸钙结石的XPS谱中,只出现元素C,Ca和O的特征峰;在尿酸结石的XPS谱中,只存在C,N和O的特征峰外,没有Ca出现;而在草酸钙,二磷酸钙混合型结石的XPS谱中,除出现元素C,Ca和O的特征峰外,还出现了较弱的元素P,Mg和N的特征峰,表明此类尿石样品中可能含有少量磷酸铵镁或尿酸。另外,根据所测定结石各元素XPS特征峰面积的相对大小,可以定量地计算出尿石中C,Ca,P,Mg,N,O等元素的相对含量。