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| 鈴木（2012/3）による『紙の地球科学的編年』から | |
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最終更新日：2017年1月16日
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鉱物（Mineral）などの結晶質（Crystalline）の物質（Material）を同定（Identification）する手法として汎用的な機器分析法（Instrumental Analysis Method）の１つがXRD（X線粉末回折法、X-ray Diffraction Technique）である。 粉末〔Powder：多結晶質（Polycrystalline）〕にした試料にX線（X-ray）を照射し、試料中の結晶面〔Crystal Face、Crystal Plane：原子（Atom）の配列（Arrangement）が作る仮想的な面であり、原子密度が高い〕から回折されるブラッグの法則*〔Bragg's Law：X線の波長（Wavelength）と結晶面間隔（Spacing）のオーダーが近い場合に生じる回折現象から、波長と結晶面間隔の関係を示す式で表現される〕を満たすX線の波長と強度（Intensity）を検出し、得られた結晶面間隔と強度の組合せを、既知のデータベース（Database）と比較することで、試料（Sample、Specimen）を構成する結晶質物質を特定することができる。それらの波長の位置が重複しなければ、複数の物質の混合物でも同定できるし、それらの相対的な存在量も推定できることが多い。 装置（Instrument）は、X線を発生する部分（X-ray Generator）と、回折部分のディフラクトメーター（Diffractometer）とからなる。 ディフラクトメーターの代わりに別の種々のX線カメラを取り付けることもできる。利用頻度が高いのは、単結晶（Single Crystal）試料を用いるワイゼンベルグ・カメラ（Weisenberg Camera）やプリセッション・カメラ（Precession Camera）などである。 *（ブラッグの法則） 2d×sinθ = nλ ここで、 d：結晶面間隔（Spacing between the Planes in the Atomic Lattice）、 θ：回折角（Angle between the Incident Ray and the Scattering Plane）、 λ：X線の波長（Wavelength of X-ray）、 n：次数（整数、Integer Determined by the Order Given）で、通常はn＝１、 である。 |
| リンク |
| XRD（X-Ray Diffraction method、粉末X線回折法） |
| 粘土鉱物 |
※粘土鉱物の場合は、薬品処理や乾燥・加熱処理などを行って、層間の成分の変化に伴う結晶面間隔の変化を測定して、詳細な同定を行う方法が頻繁に用いられている。
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（a）Kイオン飽和 白水（1988）による『粘土鉱物学－粘土科学の基礎－』（57-77p）から（リンクはフリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』） |
※1オングストローム（Å）＝10-10メートル＝0.1ナノメートル（nm）。 ※1：1型や2：1型などは、『粘土と粘土鉱物』のページを参照。 下田（1985）による『粘土鉱物研究法』（47-117p）から |
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| ブラッグの法則 |
試料に照射されたX線のうち、ブラッグ（Bragg）の式（2d・sinθ = nλ）を満足する波長のX線の回折強度が大きくなる。従って、特定の波長（λ：なお、n＝1と考えて良い）を用いれば、図のθ角を測定することによって、回折強度の大きい結晶面間隔（d）を知ることができる。この場合、試料の結晶面があらゆる方向を示すようにするために粉末状の試料を用いる。この結果と既知物質のデータとを比較することにより、試料を同定することができる。
この原理は、単結晶体に適用して、その結晶構造を解析する目的にも利用できる。
| データベース |
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Ｘ線粉末回折法用のデータベースの構築のために、1930年代からダウ（Dow）の科学者達（Hanawaltほか）によってデータ収集が始められ、「粉末回折法による化学分析のための合同委員会」（Joint Committee for Chemical Analysis by Powder Diffraction
Methods）が1941年に設立された。これに対して、米国試験材料協会（ASTM、American
Society for Testing and MaterialsのCommittee E-4）がサポートを行い、結果的に「粉末回折標準に関する合同委員会」（JCPDS、Joint Committee on Powder Diffraction
Standards、1969年～1978年）が成立した。JCPDSはInternational
Centre for Diffraction Data（ICDD、1978年～）へと発展し、鉱物を含めて、様々な無機化合物と有機化合物のデータセットを、PDF（Powder Diffraction File）シリーズとして提供している（有償）。 ICDD（HP/2011）による『ICDDについて』から |
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PDFデータベース（ASTM Card、JCPDSカードとも呼ばれる）
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