عرض مصدر حيود الأشعة السينية

[[ملف:X-ray diffraction pattern 3clpro.jpg|تصغير|250 بك| نموذج لحيود الأشعة السينية يتشكل عند تركيز الأشعة السينية على مادة بلورية، وهنا حالة البروتين. تتشكل كل نقطة "تسمى انعكاس" من تداخل متلاحم للأشعة السينية المبعثرة والمارة خلال البلورة.]]

تقنيات '''حيود الأشعة السينية''' هي عائلة من التقنيات التحليلية اللاتلافية التي تعطي معلومات حول [[بنية بلورية|البنية البلورية]]، و[[صيغة مجملة|التركيب الكيميائي]]، و[[خاصية فيزيائية|الخواص الفيزيائية]] للمواد والطبقات الرقيقة للمواد البلورية. تعتمد هذه التقنيات على مراقبة [[تبعثر]] [[شدة (فيزياء)|شدة]] حزمة من [[أشعة سينية|الأشعة السينية]] الساقطة على العينة كتابع لزاوية السقوط والتبعثر، و[[استقطاب (توضيح)|الاستقطاب]]، و[[طول الموجة]] أو القدرة.

== المبادئ ==
{{صورة مزدوجة|يسار|LATTICE PLANES.PNG|250|Bragg's Law.PNG|250|المستويات الشبكية في البنية المنتظمة للبلورة|شكل يوضح قانون براغ}}
الأشعة السينية هي أشعة كهرومغناطيسية ذات طاقات فوتونية في مجال 100 [[إلكترون فولت|eV]] إلى 100 [[إلكترون فولت]]. وفي تطبيقات الحيود، تستخدم فقط الأشعة السينية ذات الأطوال الموجية القصيرة (الأشعة السينية القاسية) في مجال بضعة أنغسترومات إلى 0.1 أنغستروم (1 [[إلكترون فولت]] إلى 120 [[إلكترون فولت]]). ولأن طول موجة الأشعة السينية يقارن مع حجم الذرات، فإنها نظريا مناسبة لكي تسبر الترتيب البنيوي للذرات والجزئيات في طيف واسع من المواد. فالأشعة السينية القوية يمكنها اختراق المواد عميقا وتزويدنا بمعلومات عن بنية المادة.<ref name="California univ">[http://www.mrl.ucsb.edu/mrl/centralfacilities/xray/xray-basics/index.html مقدمة لحيودالأشعة السينية] من [[جامعة كاليفورنيا (سانتا باربرا)|جامعة كاليفورنيا، سانتا بربارا]] {{وصلة مكسورة|تاريخ= يونيو 2019 |bot=JarBot}} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120903080348/http://www.mrl.ucsb.edu:80/mrl/centralfacilities/xray/xray-basics/index.html |date=3 سبتمبر 2012}}</ref>

تتفاعل الأشعة السينية بالدرجة الأولى مع [[إلكترون|الإلكترونات]] في الذرة. فعندما تصطدم [[فوتون|الفوتونات]] في الأشعة السينية بالإلكترونات، تحيد بعض فوتونات الحزمة الساقطة عن اتجاهها الأصلي. إذا لم يتغير [[طول الموجة|طول موجة]] الأشعة السينية الساقطة (أي أن فوتونات الأشعة السينية لم تفقد أي طاقة) تسمى العملية بالتبعثر المرن أو تبعثر طومسون حيث يتحول زخم الحركة فقط في عملية التبعثر. وهذه هي الأشعة السينية التي نقيسها في تجارب الحيود والتي تقدم لنا معلومات عن توزع [[إلكترون|الإلكترونات]] في المواد. ومن جهة أخرى، في عملية التبعثر غير المرن أو [[ظاهرة كومبتون|تبعثر كومبتون]] تنقل الأشعة السينية بعض طاقتها إلى الإلكترونات فيكون للأشعة السينية المحادة طول موجة مختلف عن طول موجة [[أشعة سينية|الأشعة السينية]] الساقطة.<ref name="California univ"/>

تتداخل الأمواج المحادة من الذرات المختلفة مع بعضها البعض ويتعدل توزع الشدة الناتجة بهذا التآثر. فإذا كانت الذرات مرتبة بانتظام كما في [[بلورة|البلورات]]، فإن الأمواج المحادة ستتكون من تداخل أعظمي (ذُرى) بنفس تناسق توزع الذرات. إن قياس نموذج الحيود يتيح لنا استنتاج توزع الذرات في المادة. الذرى في صورة الحيود تتعلق مباشرة بالمسافات الذرية. ليكن لدينا شعاع من [[أشعة سينية|الأشعة السينية]] يتفاعل مع الذرات المرتبة بانتظام كما يظهر في الشكل ثنائي الأبعاد المجاور. الذرات الممثلة بنقط خضراء تشكل عدة مستويات في البلورة (الخطوط السوداء في الشكل اليميني). يعرف شرط حدوث الحيود من أجل مجموعة من المستويات الشبكية المتباعدة بمسافة d ب[[حيود براج|قانون براغ]]:

:<math>n\lambda=2d\sin\theta\!</math>

<math>\lambda</math> هي [[طول الموجة|طول موجة]] الأشعة السينية، <math>\theta</math> زاوية التبعثر، ''n'' عدد صحيح يمثل مرتبة ذروة الحيود. و[[حيود براج|قانون براغ]] هو من أهم القوانين المستخدمة في فهم معطيات حيود الأشعة السينية.

ومن الجدير بالذكر أننا استخدمنا الذرات كنقاط تبعثر في هذا المثال، إلا أن قانون براغ يطبق على مراكز التبعثر المكونة من أي توزع منتظم للكثافة الإلكترونية. وبكلام آخر، يبقى القانون صحيحا إذا استبدلت الجزئيات أو مجموعة الجزئيات (مثل ال[[مبلمر]]ات، و[[غرواني|الغرويات]]، و[[بروتين|البروتينات]] و[[فيروس|الفيروسات]]) بالذرات.

== تقنيات حيود الأشعة السينية ==
يمكن إيجاد الشكل الهندسي للجزيء باستخدام الأشعة السينية. وتعتمد تقنيات حيود الأشعة السينية على التبعثر المرن للأشعة السينية من البنى التي تتصف بانتظام كاف. ويعطى أفضل وصف شامل للحيود من البلورات بنظرية الحركية للحيود.<ref>{{استشهاد بكتاب|الأخير=Azároff|الأول=L. V.| المؤلفون=R. Kaplow, N. Kato, R. J. Weiss, A. J. C. Wilson, R. A. Young|عنوان=X-ray diffraction|سنة=1974|ناشر=McGraw-Hill}}</ref>
* [[دراسة البلورات بالأشعة السينية]] هي تقنية تستخدم لإيجاد البنية الكاملة من للمواد البلورية، وتتفاوت من [[كيمياء عضوية|الأجسام غير العضوية]] البسيطة إلى ال[[جزيء ضخم|الجزيئات الضخمة]] مثل [[بروتين|البروتينات]].
* [[الحيود بالمسحوق]] (Powder diffraction) هي تقنية تستخدم لتوصيف البنية البلورية، وحجم البليرات أو الحبيبات البلورية، والتوجه في العينات الصلبة المسحوقة أو عديدة البلورات. يستخدم الحيود بالمسحوق عموما لتحديد المواد المجهولة، بمقارنة معطيات الحيود مع قاعدة البيانات الموجودة في [[المركز الدولي لبيانات الحيود]]. والحيود بالمسحوق هي أيضا طريقة لتحديد الإجهادات في المواد البلورية. ويمكن رؤية أحجام البليرات كتوسع في ذروات حيود الأشعة السينية كما يظهر من [[معادلة شيرر]].
* حيود الأشعة السينية بورود مماسي (grazing incidence X-ray diffraction) والحيود لفيلم رقيق يمكن استخدام التقنيتين في توصيف البنية البلورية والتوجه لفيلم رقيق.
* [[حيود الأشعة السينية عالية الدقة]] تستخدم لتوصيف السماكة، والبنية البلورية، والإجهاد في الفيلم التقيلي الرقيق.
* تحليل الرسم القطبي للأشعة السينية يمكن من تحليل وتحديد توزع التوجهات البلورية داخل العينة الرقيقة البلورية.
* تحليل منحني (X-ray rocking curve analysis) يستخدم لتحديد حجم الحبيبات البلورية والانتشار الفسيفسائي في المواد البلورية.

== تقنيات التبعثر ==
=== التبعثر المرن ===
يمكن دراسة المواد التي لا تتمتع بمدى كبير من الترتيب (شبه بلورية) باستخدام طرق التبعثر التي تعتمد على التبعثر المرن للأشعة السينية وحيدة اللون.
* [[تبعثر الأشعة السينية بزاوية صغيرة]] (Small angle X-ray scattering) (SAXS) يسبر البنية بمجال النانومتر إلى الميكرومتر وذلك بقياس شدة التبعثر عند زوايا تبعثر 2θ قريبة من 0°.<ref>{{استشهاد بكتاب|الأخير = Glatter|الأول=O. |المؤلفون= O. Kratky|عنوان=Small Angle X-ray Scattering|سنة=1982|ناشر=Academic Press|مسار= http://physchem.kfunigraz.ac.at/sm/Software.htm|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20150302173749/http://physchem.kfunigraz.ac.at:80/sm/Software.htm|تاريخ أرشيف=2015-03-02}}</ref>
* [[انعكاسية الأشعة السينية]] هي تقنية تحليلة لتحديد سمك، وخشونة، وكثافة فيلم ذي طبقة وحيدة أو عديدة الطبقات.
* [[تبعثر الأشعة السينية بزاوية كبيرة]] (Wide angle X-ray scattering) (WAXS) هي تقنية تركز على زوايا التبعثر 2θ أكبر من 5°.

=== التبعثر غير المرن ===
عند إظهار قدرة وزاوية الأشعة السينية المبعثرة المصطدمة صدما غير مرن، يمكن استخدام تقنيات لسبر [[بنية الحزمة الإلكترونية]] (electronic band structure) للمواد.
* [[تبعثر كمبتون]]. (Compton scattering)
* [[تبعثر رامان للأشعة السينية]]. (X-ray Raman scattering)
* [[نموذج حيودي للأشعة السينية]].
* [[تبعثر الأشعة السينية الرنانة غير المرنة]] (Resonant inelastic X-ray scattering)

== المراجع ==
{{مراجع}}

== وصلات خارجية ==
* [http://www.iucr.ac.uk/ الاتحاد الدولي لعلم البلورات]
** [http://www.iucr.org/cww-top/crystal.index.html الاتحاد الدولي لعلم البلورات أون لاين]
* [https://web.archive.org/web/20190924024926/http://www.icdd.com المركز الدولي لبيانات الحيود]
* [http://www.jiscmail.ac.uk/lists/xrd.html سجلات XRD@JISCMAIL.AC.UK]
* [http://crystallography.org.uk/ الجمعية البريطانية لعلم البلورات]
* [https://web.archive.org/web/20120903080348/http://www.mrl.ucsb.edu:80/mrl/centralfacilities/xray/xray-basics/index.html مقدمة لحيودالأشعة السينية] من [[جامعة كاليفورنيا (سانتا باربرا)|جامعة كاليفورنيا، سانتا بربارا]]
{{شريط بوابات|الفيزياء|الكيمياء|كيمياء فيزيائية|فنلندا}}

[[تصنيف:بنية البروتين]]
[[تصنيف:تبعثر]]
[[تصنيف:تقنيات متعلقة بالسينكروترون]]
[[تصنيف:حيود]]
[[تصنيف:دراسة البلورات بالأشعة السينية]]
[[تصنيف:طرق البروتين]]