重原子周围残余峰问题1(晶体测试光源选择)

DJ_Tokyo

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重原子周围残余峰问题1(晶体测试光源选择)

如图1所示，在布鲁克晶体交流群中有小伙伴结构中含有重原子碘，碘原子周围有较多残余电子密度峰（残余峰），审稿人认为残余峰严重，要求解决或解释（可能这些残余峰导致了相关AB级警报，如PLAT971、PLAT972等）。

▲图1 问题描述和讨论

对于含有重原子（原子序数大的原子）的晶体，要想降低重原子周围残余峰程度，群主张老师也给出了测试时光源选择的一般性原则，即选用短波长的光源，如钼靶（波长为0.71073 Å）、银钯（波长为0.560871 Å）等（波长计算参阅推文“CheckCIF-C级警报RADNW01(钼靶)”），而铜靶（波长为1.54178 Å）、镓钯（1.34139 Å）等长波长光源可能会加剧重原子周围残余峰程度（吸收效应）。

★物质对X射线的吸收与元素关系★

原子序数越大，原子核电荷数越多，核外电子数越多，与X射线相互作用（如光电效应等）的概率越大，因此对X射线的吸收越强。

X射线的吸收主要与物质原子和X射线的相互作用有关。原子序数（Z）越大，原子核所带正电荷越多，对核外电子的束缚能力越强，且核外电子的总数也越多。当X射线穿过物质时，光子与原子中的电子发送相互作用（主要机制为光电效应，即光子能量被电子吸收使其脱离原子）的概率随电子数量及原子核束缚力的增大而提高。原子序数越大，这种相互作用的概率越大，X射线被吸收的程度也就越强。

★物质对X射线的吸收与X射线波长关系★

X射线与物质相互作用时，质量吸收系数μm与波长λ呈负相关关系，即波长越短，吸收越小。这一规律源于X射线光子能量与波长的反比关系（E = hc/λ），短波长对应高能量光子，穿透能力更强，因此被物质吸收的概率降低。

光电效用主导吸收：低能X射线（长波长）易被原子内层电子吸收导致μm增大；高能X射线（短波长）可能直接穿透或发生康普顿散射，吸收减弱。

临界吸收边现象：当X射线波长接近原子内层电子结合能时，μm会突增，但整体仍服从“波长越短吸收越小”的趋势。

★致谢★

感谢张老师耐心解答！