Сравнение нейтронного и рентгеновского рассеяний

Предлагаемых моделей. Например, можно теоретически рассчитать кривые рассеяния, которые давали бы частицы, соответствующие модели, Йри различном рассеивающем вкладе белка и РНК Размеры и форму РНК в модели можно проверять, сравнивая теоретически рассчитанную кривую при нулевом вкладе белка с экспериментальной кривой нейтронного рассеяния в 42%-НОМ ОаО, когда рассеяние от белка скомпенсировано растворителем. С другой стороны, характер взаиморасположения белков в модели можно тестировать путем сравнения рассчитанной из модели кривой при нулевом вкладе РНК с экспериментальной кривой нейтрон-його рассеяния в 70%-ном ОаО (точка компенсации рассеяния РНК растворителем). Наконец, задавая различные вклады белка и РНК при расчетах рассеяния от модели, можно получить набор теоретических кривых для сравнения с экспериментальными кривыми нейтронного рассеяния в НЮ, ОаО й при различных их соотношениях, а также с кривыми рентгеновского рассеяния этим путем проверяется взаимное расположение белка и РНК в модели. Если соответствия между рассчитанными и экспериментальными кривыми не будет, модель должна быть отвергнута. Модель расположения РНК и белков в 308 субчастице. Изображенная на рис. 72, не противоречит экспериментальным кривым нейтронного и рентгеновского рассеяния вплоть до разрешения около 4—5 нм. [c.117]

Сравнение некоторых параметров рассеяния атомом рентгеновских лучей, электронов и нейтронов приведено ниже и на рис. 11.1. [c.297]

СРАВНЕНИЕ НЕЙТРОННОГО И РЕНТГЕНОВСКОГО РАССЕЯНИЙ [c.437]

При исследовании макромолекул в растворе методы, использующие рассеяние, имеют дело со сферически-усредненными структурами. Все виды рассеяния рентгеновское, нейтронное и рассеяние света — описываются одними и теми же основными уравнениями. По интенсивности рассеяния при нулевом угле можно определить молекулярную массу. Угловая зависимость интенсивности рассеяния вблизи нулевого угла дает.радиус инерции исследуемого объекта. Измерения рассеяния в широкой области углов могут быть использованы для расчета радиальной функции Паттерсона объекта. Эта функция дает вероятность нахождения внутри объекта двух точек, разделенных расстоянием г. Сравнение расчетной и эспериментальной картин рассеяния позволяет выбрать наиболее подходящую из возможных моделей структуры. [c.450]

Нейтронография. Она изучает строение молекул, кристаллов и жидкостей по рассеянию нейтронов в веществе. Чаше всего нейтронография используется как метод уточнения или получения дополнительной информации о структурах, уже исследованных методом РСА. При этом используются некоторые преимущества нейтронографии по сравнению с РСА возможность определения положения легких атомов (особенно водорода) в присутствии тяжелых, а также возможность исследования структур, содержащих атомы элементов с близкими значениями порядкового номера 2, почти не различимых РСА. Рассеяние рентгеновского излучения — это результат колебания электронов атомов под воздействием рентгеновских квантов. Нейтроны же проникают через электронную структуру атомов и молекул и взаимодействуют с атомными ядрами. Поэтому нейтроны рассеиваются более равномерно всеми атомами образца. Рентгеновское же излучение рассеивается в большей степени тяжелыми атомами, которые богаче электронами. Поэтому рентгеновское излучение почти не реагирует на положение легких атомов, особенно водорода в структуре исследуемого вещества. [c.197]

Метод НРН дает информацию, дополняющую данные по дифракции рентгеновских лучей. При рассеянии на образце низко энергетические нейтроны получают или теряют некоторое количество энергии в зависимости от частот межмолекулярных колебаний и диффузионного движения молекул И О. Выбираются нейтроны, имеющие узкое распределение энергий, со средней энергией (4 мэВ), сравнимой с энергией низкочастотного движения молекул, и длинами волн, сравнимыми с межмолекулярными расстояниями. В таких условиях перенос энергии, соответствующий движению молекул, довольно велик по сравнению с разбросом энергии в пучке и может быть легко измерен. [c.205]

Ван-Хов [6] подчеркивает, что обобщенное бинарное пространственно-временное распределение С (г, ) является функцией, связывающей угловые и энергетические зависимости рассеяния нейтронов ядрами твердого тела или жидкости с величинами, характеризующими молекулярную динамику и структуру вещества. Эта функция является естественным обобщением бинарной функции (г), учитывающей статические корреляции, которая используется для количественного описания связи интенсивности рассеянных рентгеновских лучей [4, 5] с молекулярной структурой (когда перенос энергии при рассеянии незначителен по сравнению с энергией рассеиваемых фотонов). В сложных системах, таких, как жидкости или газы, где в отличие от твердых тел положение атомов все время изменяется, эти функции особенно полезны, когда интересуются "усредненными" и "наиболее вероятными" конфигурациями, координацией и движением молекул. В этом разделе представлены количественные соотношения между такими коррелятивными функциями и сечениями рассеяния нейтронов и рентгеновских лучей. Полные выводы этих соотношений не приводятся, так как их можно найти в соответствующей литературе [5,7-18] . Примеры коррелятивных [c.206]

Причину того, что дифракция нейтронов является во много раз более эффективным средством для определения положения атомов водорода, чем дифракция рентгеновских лучей, можно видеть из приведенных в табл. 75 атомных амплитуд рассеяния (данные заимствованы из работы [94], за исключением фактора рассеяния нейтронов на дейтронах). По сравнению с углеродом и Кислородом водород рассеивает нейтроны гораздо сильнее, чем рентгеновские лучи. По существу, имеется лишь небольшое число рентгенографических исследований систем с Н-связями, в которых положение атомов водорода было установлено надежно (см. [403, 1880, 2169, 1933]). [c.219]

Метод нейтронографии основан на эффекте рассеяния потока медленных нейтронов атомными ядрами вещества. Контраст появляется вследствие различия интенсивности рассеяния монохроматического потока нейтронов на ядрах различной массы, причем существенно, что в отличие от рентгеновских лучей и электронов поток нейтронов не несет электрического заряда и, следовательно, интенсивность их рассеяния определяется только массой ядра. Практически применение метода нейтронографии основывается на сравнении интенсивности рассеяния на ядрах водорода и дейтерия при исследовании системы, содержащей некоторое количество дейтерированных молекул в среде водородсодержащих цепей, или наоборот. Контраст в этом случае особенно велик из-за двукратного изменения рассеивающей массы. Источником потока нейтронов обычно являются ядерные реакторы. Длина волны потока зависит от энергии нейтронов области температур 20—100°С отвечают значения равные 1,6—1,8 А Используя холодные нейтроны, получают пучки с длинами волн до 10 А. [c.82]

Факторы рассеяния. Рентгеновские лучи рассеиваются преимущественно электронами. Кроме случая магнитных материалов, нейтроны рассеиваются на ядрах. Атомные факторы рассеяния нейтронов не связаны непосредственно с порядковым номером, как в случае рентгеновских лучей (разд. 8.1), и все атомы рассеивают нейтроны примерно одинаково факторы рассеяния изменяются всего в 2 или 3 раза. В отличие от факторов рассеяния рентгеновских лучей, факторы рассеяния нейтронов не поддаются вычислению и их в каждом отдельном случае необходимо находить эмпирически. Факторы рассеяния нейтронов не зависят от брэгговского угла В. Причина этого последнего различия между нейтронами и рентгеновскими лучами состоит в том, что по сравнению с длиной волн нейтронов ядро атома невелико, тогда как размеры облака внешних электронов имеют тот же порядок, что и длина волны рентгеновских лучей. Факторы рассеяния рентгеновских лучей и нейтронов на атоме углерода сопоставлены на рис. 9.1, [c.198]

При нахождении позиций анионов кислорода методами структурного анализа использование нейтронных пучков дает лучший результат, чем рентгеновские лучи, так как амплитуда рассеяния рентгеновских лучей кислородом невелика по сравнению с ионами металла. Кроме того, нейтронография дает возможность определить детали магнитной структуры объекта. [c.81]

В нейтронографичсском анализе для исследования веществ используются монохроматические пучки медленных нейтронов. Специфика использования нейтронографии для структур1 ых и других исследований веществ обусловлена следующими особенностями рассеяния нейтронов в кристаллической решетке по сравнению с рентгеновскими лучами нейтроны рассеиваются ядрами атомов, а рентгеновские лучи в основном электронами рассеяние нейтронов не зависит от угла (направления) падения пучка, тогда как рассеяние рентгеновских лучей от него зависит амплитуда рассеяния нейтронов не монотонно зависит от атомного номера элемента, а в случяе рентгеновских лучей функция атомного рассеяния растет с ростом атомного номера нейтроны обладают магнитным моментом нейтроны глубоко проникают в массу исследуемого образца и слабо поглощаются веществом. [c.106]

СтруктурнаяН. основана на дифракции нейтронов при их рассеянии атомными ядрами. Амплитуда рассеяния нейтронов (в отличие от рентгеновских лучей) не зависит систематически от атомного номера элемента. Поэтому по сравнению с рентгеновским структурным анализом структурная Н. дает возможность надежнее и точнее определить координаты атомов Н. и др. легких элементов в присут. тяжелых и различать атомы с близкими атомными номерами (напр., Fe, Со и Мп в сплавах и хим. соед.) или даже изотопы одного элемента (чаще всего Н и D). [c.206]

Основное неудобство, связанное с использованием нейтронов, состоит в том, что при доступных потоках этих частиц получение интенсивностей рассеяния, достаточных для структурного анализа, требует довольно длительных экспозиций. Кроме того, в настоящее время в мире существует всего несколько реакторов, способных давать подходящие потоки нейтронов с нужной энергией. В то же время у метода нейтронного рассеяния есть определенные преимущества перед рентгеновским рассеянием. Для прямого сравнения нейтронного и рентгеновского рассеяний нам нужно ввести понятие длины рассеяния. Это абсолютная мера рассеивающей способности частицы. Рассмотрим рассеяние рентгеновских лучей одним электроном. Интенсивность, т.е. энергия, излучаемая за единичное время в единицу телесного угла, равна 7 (0) = 7,90 10 %(1 -I- со5 2е)/2, где 26 — угол рассеяния, а /д — поток энергии через I см в падающем пучке (см. Си1П1ег, 1960). Таким образом, константа 7,90 10 , определяющая действительное количество рассеянной энергии, имеет размерность см. Это — сечение рассеяния, совершенно аналогичное коэффициенту экстинкции (см. Дополнение 7.2). [c.437]

Впервые этот принцип организации рибосомы был выведен И. Н. Сердюком и др. из экспериментов по измерению радиусов инерции (Rg) рибосомных субчастиц. Прежде всего, радиус инерции, измеренный методом диффузного малоуглового рассеяния рентгеновских лучей, оказался существенно меньше, чем можно было ожидать из размеров (объема) субчастицы, если бы она была однородно плотным телом. Отсюда следовал вывод, что электронно более плотный компонент частицы (РНК) локализуется преимущественно ближе к центру тяжести частицы, в то время как менее плотный компонент (белок) имеет тенденцию располагаться в среднем ближе к периферии. Далее, измерение радиусов инерции рибосомных субчастиц с помощью разных типов излучения (рентгеновские лучи, нейтроны, свет) показало, что чем больше вклад белкового компонента, по сравнению с РНК, в рассеяние (относительная рассеивающая доля белка растет в вышеуказанном ряду типов излучения), тем больше значение радиуса инерции частицы (рис. 62). Наконец, применение нейтронного рассеяния частиц в растворителях с разной рассеивающей способностью для нейтронов (разным соотношением НаО и DaO) позволило прямо измерить радиус инерции РНК и белкового компонента in situ в отдельности. Дело в том, что Н2О и D2O сильно различаются по рассеивающей способности для нейтронов, а рассеивающие способности биологических макромолекул занимают проме- [c.104]

В данной главе приведены сведения по технике измерения дифракции рентгеновских лучей и рассеяния нейтронов, а также обобщены типичные результаты применения этих методов для исследования структуры и динамики поведения воды и ионных растворов. Такие взаимодополняющие измерения дают прямую информацию на молекулярном уровне для проверки существующих теорий или развития и усовершенствования полуэмнирических моделей жидкостей. Имеются данные, указывающие на то, что структура воды оказывает значительное влияние на гидратацию ионов и структуру растворов. Однако все еще нет достаточно общих моделей, описывающих как структуру воды и водных растворов, так и соответствующие индивидуальные и групповые движения молекул. Тем не менее в настоящее время данные дифракции рентгеновских лучей и нейтронной спектроскопии вместе с данными, полученными другими методами, могут дать много необходимых (и, возможно, достаточных) ограничений, налагаемых на количественные модели. В периоды времени, малые по сравнению с временем релаксации, вода ведет себя как "горячее", или высоковозбужденное, "квазитвердое" тело с дефектами в водородных связях и квазитетраэдрическим ближним порядком. [c.298]

Эгельштаф и Марч (в более поздней работе) сравнили данные по рассеянию рентгеновских лучей и нейтронов для жидких металлов и молекулярных жидкостей N2 и Вгг. Сравнение основных пиков для рентгеновских лучей и нейтронов с использованием атомных формфакторов показало, что рентгеновские пики жидких металлов выше нейтронных, а для N2 и Вг2 они ниже нейтронных. Если делокализовать электроны, то для N2 и Вга пики сближаются, а для жидких металлов различия увеличиваются. Отсюда следует вывод, что для жидких металлов модель сферических капель на ионах не может привести к согласию с экспериментом. Эта возможность не исключена для молекул, хотя для этих двухатомных молекул (см. разд. 3) мы не ожидаем количественного соответствия. [c.139]

За исключением этих различий, методы дифракции нейтронов и рентгеновских лучей похожи друг на друга, и нет необходимости вновь излагать общие принципы, которые уже обсуждались в главах, посвященных дифракции рентгеновских лучей. Поэтому можно сразу рассмотреть несколько примеров использования дифракции нейтронов для рещения структурных задач. Следует учесть, что вследствие малой распространенности источников нейтронов дифракцией нейтронов занимается сравнительно немного исследователей по сравнению с очень больщим числом специалистов по рентгеноструктурному анализу. Поэтому исследуемые проблемы следует выбирать очень тщательно. Никто не станет использовать дифракцию нейтронов для определения, например, структуры нитрата калия, так как это можно сделать гораздо проще и не менее точно с помощью дифракции рентгеновских лучей. Только в том случае, когда структура имеет какие-то аспекты, которые трудно изучить с помощью дифракции рентгеновских лучей, целесообразно заняться нелегкой работой по измерению интенсивности рассеянных нейтронов. Поэтому больщин-ство исследований методом дифракции нейтронов связано с определением положений атомов водорода. [c.201]

С любой частицей, движущейся с импульсом mv, ассоциируется длина волны де Бройля К = h/mv, и луч таких частиц может дать в определенных условиях дифракционную картину. Монохроматические лучи электронов в основном используются для исследования строения молекул в газообразном состоянии хотя в последние годы их также применяют для изучения внешней и внутренней структуры кристаллов. В то время как рентгеновские лучи и электроны взаимодействуют с орбитальными электронами атомов, с которыми они сталкиваются, нейтроны рассеиваются атомными ядрами. Дифракция нейтронов особенно ценна тем, что она является методом определения положения ядер водорода в молекулах. В этом заключается отличительная особенность дифракции нейтронов по сравнению с дифракцией рентгеновских лучей в последнем случае рассеяние постепенно увеличивается с ростом числа орбитальных электронов в рассеивающем атоме. Другим преимуществом дифракции нейтронов по сравнению с дифракцией рентгеновских лучей является то, что дифракция нейгронов позволяет легко различить два химически разных атома, имеющих почти одинаковое число электронов с помощью рентгеновского метода этого сделать нельзя. Например, для шпинели MgAl204 было показано, что атомы магния занимают в кристалле тетраэдрические положения, а атомы алюминия— октаэдрические. [c.187]