X 光繞射與結構解析

峰強度(peak intensity)

峰強度就是每個繞射峰有多亮——多高或面積多大。如果峰位告訴你盒子的大小與形狀,強度就告訴你盒子裡有什麼:哪些原子坐在哪些位置(基元)。兩顆單位晶胞完全相同、但裡頭原子不同的晶體,共享同樣的峰位,峰高卻天差地別。

強度的核心是結構因子 F(hkl),它是對晶胞中所有原子的加總,每顆原子貢獻其原子散射因子 f(約與它的電子數成正比,所以重原子叫得最大聲),並帶有一個由它所在位置決定的相位 e^(2 pi i (hx + ky + lz))。量到的強度正比於 |F|^2,再乘上幾個記帳因子:多重性(有幾個對稱等價的晶面貢獻)、勞侖茲-偏極化因子、吸收,以及隨原子振動抑制峰的溫度(德拜-沃勒)因子。有些反射結果恰好為零——系統消光——其樣式揭示晶格置心、螺旋軸與滑移面。

因為強度編碼了基元,它們正是讓你定出原子位置、精算佔有率並做定量物相分析(相對峰面積告訴你各物相有多少)的依據。這裡住著兩個誠實的告誡。第一,你量的是 |F|^2,會失去 F 的正負號或相位——這就是相位問題,也是結構要「解」而非「直接讀」的原因。第二,在粉末中,片狀或針狀晶粒的優選取向會嚴重灌大某些強度、餓瘦另一些,所以只在真正隨機化的樣品上才信任強度。

在 NaCl 中,(200) 反射很強,因為 Na+ 與 Cl- 在該處同相散射;而 (111) 很弱,因為兩者反相散射——同一晶胞,但原子位置讓一個亮、一個暗。

強度編碼基元;重原子與其位置決定哪些峰明亮。

量到的強度給出 |F|^2,而非 F——相位不見了(相位問題)。在粉末中,優選取向是量測強度與正確模型不合最常見的原因。

又稱
reflection intensitypeak height峰強繞射強度