单晶X射线构造解析装置和方法及用于其的试料保持器与流程

单晶x射线构造解析装置和方法及用于其的试料保持器
技术领域
1.本发明涉及能够通过其原子、分子的排列等微型的聚集构造而对材料的构造进行解析的下一代单晶x射线构造解析装置和其方法，特别地，涉及包括进行包含成为解析的对象的单晶试料的制作的处理的器具的单晶x射线构造解析装置和方法及用于其的试料保持器。


背景技术：

2.在新的器件、材料的研究开发中，经常进行材料的合成、材料的评价、基于此的下一个研究方针的决定。在使用用于在短期内进行材料开发的x射线衍射的物质的构造解析中，为了效率优异地探索实现目标的材料的功能/物性的物质构造，能够高效地进行构造解析的以物质的构造解析为中心的物质构造的探索方法和使用于其的x射线构造解析是不可或缺的。
3.然而，关于基于通过该手法获得的结果来进行构造解析，如果不是x射线的专家则难以进行。因此，要求即使不是x射线的专家也能够进行构造解析的x射线构造解析系统。其中，特别地，如也在以下的专利文献1中公知的那样，单晶x射线构造解析作为能够正确地获得精度高的分子的立体构造的手法而受到关注。
4.另一方面，在该单晶x射线构造解析中，有必须将试料晶体化以准备单晶这样的大的制约。然而，如还在以下的非专利文献1、2中，进一步地在专利文献2中公知的那样，通过称为“晶体海绵”的材料(例如，无数地开有直径0.5nm到1nm的细孔的细孔性复合晶体)的开发，也包括不晶体化的液体状化合物、不能确保足以进行晶体化的量的试料等而能够广泛地应用单晶x射线构造解析。
5.在先技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2007
‑
3394号公报
8.专利文献2：日本再公表专利wo2016/017770号公报
9.非专利文献
10.非专利文献1：makoto fujita；x
‑
ray analysis on the nanogram to microgram scale using porous complexes；nature 495，461
‑
466；28march 2013
11.非专利文献2：hoshino et al.(2016)，the updated crystalline sponge method iucrj，3，139
‑
151


技术实现要素：

12.发明要解决的课题
13.然而，在成为利用上述的晶体海绵的以往技术的单晶x射线构造解析中，需要迅速且正确地进行伴随着如下那样的精细且周密的作业的工序：与将由各种装置分离的数ng～数μg程度的极微量的试料吸附到尺寸100μm程度的极微小且脆弱(fragile)的晶体海绵的
骨格内的工序同时，进一步地取出吸附有该试料的极微小的晶体海绵，安装于器具，并搭载于单晶x射线构造解析装置内的x射线照射位置。另外，这些在短时间内进行的精细且周密的作业对吸附到晶体海绵之后的试料的测定结果具有很大的影响，是非常重要的作业。
14.因此，本发明是鉴于上述的以往技术中的问题点而达成的，其目的在于，特别地，提供即使没有x射线构造解析的专门知识，也能够不伴随要求迅速的以往的精细且周密的作业而迅速、可靠且容易地进行基于极微小且脆弱(fragile)的晶体海绵的单晶x射线构造解析的、换言之良率优异且高效并且通用性优异且用户友好的单晶x射线构造解析装置和其方法，其目的还在于，提供作为用于其的器具的试料保持器。
15.用于解决课题的手段
16.(1)为了达成上述的目的，本发明的单晶x射线构造解析装置是进行物质的构造解析的单晶x射线构造解析装置，特征在于具备：产生x射线的x射线源；对试料进行保持的试料保持器；安装并转动所述试料保持器的测角仪；x射线照射部，针对保持在安装于所述测角仪的所述试料保持器的所述试料，照射来自所述x射线源的x射线；x射线检测测定部，对被所述试料而衍射或散射的x射线进行检测并测定；构造解析部，基于由所述x射线检测测定部检测出的衍射x射线或散射x射线，进行所述试料的构造解析，所述试料保持器包括能够将所述试料入吸附到形成在内部的多个微细孔的细孔性复合晶体，所述细孔性复合晶体在所述试料保持器被安装在所述测角仪的状态下，被固定在所述试料保持器的照射来自所述x射线照射部的x射线的位置。
17.(2)此外，在本发明的单晶x射线构造解析装置中，特征在于，所述试料保持器可自由装卸地安装在所述测角仪的前端部。
18.(3)此外，本发明的试料保持器是在单晶x射线构造解析装置中使用的试料保持器，特征在于具备：基台部，安装在所述单晶x射线构造解析装置的测角仪；和保持部，形成在所述基台部，对能够将试料吸附到形成在内部的多个微细孔的细孔性复合晶体进行保持，所述细孔性复合晶体在所述基台部被安装于所述测角仪的状态下，被固定在所述试料保持器的照射来自所述x射线照射部的x射线的位置。
19.(4)此外，在本发明的试料保持器中，所述基台部形成有：试料导入构造，导入用于由所述细孔性复合晶体吸附的所述试料。
20.(5)此外，在本发明的试料保持器中，特征在于，所述细孔性复合晶体被固定在所述保持部的前端部。
21.(6)此外，在本发明的试料保持器中，特征在于，所述保持部形成有：试料导入构造，导入用于由所述细孔性复合晶体吸附的所述试料。
22.(7)此外，在本发明的试料保持器中，特征在于，所述细孔性复合晶体被固定在形成于所述保持部的试料导入构造的内部。
23.(8)此外，本发明的单晶x射线构造解析方法是利用试料保持器来进行物质的构造解析的单晶x射线构造解析方法，特征在于，包括：将试料保持器安装在所述测角仪的工序，所述试料保持器具备：基台部，安装在单晶x射线构造解析装置的测角仪；保持部，形成在所述基台部；和细孔性复合晶体，安装在所述保持部，能够在将所述试料吸附到形成在内部的多个微细孔，并在所述细孔性复合晶体中吸附有试料；将来自所述单晶x射线构造解析装置的x射线源的x射线照射在所述试料，并对被所述试料衍射或散射的x射线进行检测并测定
的工序；和基于由所述x射线检测测定工序检测出的衍射x射线或散射x射线，进行要测定的所述试料的构造解析的工序。
24.(9)此外，在本发明的单晶x射线构造解析方法中，特征在于，还包括：将要测定的试料导入所述试料保持器，并在所述细孔性复合晶体进行所述试料的吸附的工序。
25.(10)此外，在本发明的单晶x射线构造解析方法中，特征在于，所述吸附工序使所述细孔性复合晶体吸附利用形成在所述试料保持器的试料导入构造而被导入的试料。
26.(11)此外，在本发明的单晶x射线构造解析方法中，特征在于，所述x射线检测测定工序一边转动安装在所述测角仪的所述试料保持器，一边将所述x射线照射在所述试料。
27.发明效果
28.根据上述的本发明，通过利用新提出的试料保持器，提供不伴随还需要迅速性的以往的周密且精细的作业就能够迅速、可靠且容易地进行包括试料向极微小且脆弱(fragile)的晶体海绵的吸附和之后的向装置的搭载等的一连串的作业的、换言之良率优异且高效并且通用性优异且用户友好的单晶x射线构造解析装置。进一步地，提供其方法、作为用于其的器具的试料保持器。因此，能够容易地利用基于晶体海绵的单晶x射线构造解析，并能够使其广泛地普及。
附图说明
29.图1是示出具备成为本发明的一个实施方式的单晶x射线衍射装置的单晶x射线构造解析装置的整体结构的图。
30.图2是示出上述单晶x射线衍射装置的结构的图。
31.图3是示出上述单晶x射线构造解析装置内部的电气结构的框图。
32.图4是示出包括通过上述单晶x射线构造解析装置获得的xrds图案或图像的照片的图。
33.图5是示出包括在上述单晶x射线构造解析装置中执行x射线衍射数据测定/处理软件的画面的一个例子的照片的图。
34.图6是包括显示使用上述单晶x射线构造解析装置的构造解析程序制作的分子模型的画面的图。
35.图7是示出包括以上述单晶x射线衍射装置的测角仪为中心的构造的一个例子的照片的图。
36.图8是示出安装在上述测角仪的试料保持器的一个例子的剖视图。
37.图9是示出作为套件而提供上述试料保持器的情况下的状态的一个例子的图。
38.图10是示出使用试料保持器的单晶x射线构造解析方法的一个例子的流程图。
39.图11是示出在上述单晶x射线构造解析方法中使用的预处理装置的一个例子的图。
40.图12是示出成为本发明的另一实施例的试料保持器的构造的剖视图。
具体实施方式
41.以下，一边参照随附的附图，一边对成为本发明的一个实施方式的利用晶体海绵的单品x射线构造解析装置详细地进行说明。另外，在本申请中，“a或b”的表述意味着“a以
及b的至少一者”，只要不是不能是a以及b这样的特别的情形，则包括“a以及b”。
42.在随附的图1中，示出了成为本发明的一个实施方式的包括单晶x射线衍射装置的单晶x射线构造解析装置的整体外观结构，如也根据图阐明的那样，单晶x射线构造解析装置1具有容纳冷却装置、x射线产生电源部的基台4、和载置在该基台4上的防x射线外罩6。
43.防x射线外罩6具有包围单晶x射线衍射装置9的壳体7以及该壳体7的设置在前面的门8等。能够打开壳体7的设置在前面的门8，并能够在该打开的状态下针对内部的单晶x射线衍射装置9进行各种操纵。另外，图所示的本实施方式是包括利用之后也会描述的晶体海绵来进行物质的构造解析的单晶x射线衍射装置9的单晶x射线构造解析装置1。
44.单晶x射线衍射装置9还如图2所示，具有x射线管11以及测角仪12。虽然在此未图示，x射线管11具有灯丝、与灯丝对置而配置的靶(也称为“对阴极”)和密封地容纳它们的壳体，该灯丝通过容纳在图1的基台4的x射线产生电源部而被通电并发热，从而放出热电子。此外，在灯丝与靶之间，通过x射线产生电源部施加高压电压，从灯丝放出的热电子被高压电压加速而与靶撞击。其撞击区域形成x射线焦点，x射线从该x射线焦点产生并发散。更详细地，虽然在此未图示，该x射线管11包括微聚集管和多层膜聚光镜等光学元件而构成，能够照射亮度更高的光束，此外，能够从cu、mo、ag等线源中选择。如上述所例示的那样，灯丝、与灯丝对置而配置的靶和密封地容纳它们的壳体作为x射线源而起作用，用于包括微聚集管和多层膜聚光镜等光学元件的x射线照射的结构作为x射线照射部而起作用。
45.此外，测角仪12支撑要解析的试料s，并且具有能够以穿过试料s的x射线入射点的试料轴线ω为中心旋转的θ旋转台16、和配置在θ旋转台16的周围并且能够以试料轴线ω为中心旋转的2θ旋转台17。另外，试料s在本实施方式的情况下，被吸附到预先安装在之后也会详述的试料保持器250的一部分的晶体海绵的内部。在测角仪12的基台18的内部，容纳有用于驱动上述的θ旋转台16以及2θ旋转台17的驱动装置(未图示)，θ旋转台16被这些驱动装置驱动，以给定角速度间歇地或连续地旋转，从而进行所谓的θ旋转。此外，2θ旋转台17被这些驱动装置驱动，间歇地或连续地旋转，从而进行所谓的2θ旋转。上述的驱动装置能够通过任意的构造构成，例如能够通过包括蜗杆和蜗轮而构成的动力传递构造而构成。
46.在测角仪12的外周的一部分载置有x射线检测器22，该x射线检测器22例如通过ccd型、cmos型的二维像素检测器、混合型像素检测器等构成。另外，x射线检测测定部是指对被试料衍射或散射的x射线进行检测并测定的结构，包括x射线检测器22以及控制其的控制部。
47.单晶x射线衍射装置9如以上那样构成，因而试料s通过测角仪12的θ旋转台16的θ旋转而以试料轴线ω为中心进行θ旋转。在该试料s进行θ旋转的期间，从x射线管11内的x射线焦点产生并朝向试料s的x射线以给定角度入射到试料s，并衍射/发散。即，向试料s入射的x射线的入射角度与试料s的θ旋转相应地变化。
48.在入射到试料s的x射线的入射角度与晶格面之间，如果满足布拉格的衍射条件，则从该试料s产生衍射x射线。该衍射x射线被x射线检测器22接收，并测定其x射线强度。通过以上，测定x射线检测器22相对于入射x射线的角度、即与衍射角度对应的衍射x射线的强度，并根据该测定结果对与试料s相关的晶体构造等进行解析。
49.接下来，图3的(a)示出构成上述单晶x射线构造解析装置中的控制部110的电气性的内部结构的详细的一个例子。另外，本发明不限定于以下所描述的实施方式，这是理所当
然的。
50.该单晶x射线构造解析装置1包括上述的内部结构，还具有以适当的物质为试料而进行测定的测定装置102、通过键盘、鼠标等构成的输入装置103、作为显示手段的图像显示装置104、作为用于对解析结果进行印刷并输出的手段的打印机106、cpu(central processing unit，中央处理单元)107、ram(random access memory，随机存取存储器)108、rom(read only memory，只读存储器)109和作为外部存储介质的硬盘111等。这些要素通过总线112互相电连接。
51.图像显示装置104通过crt显示器、液晶显示器等之类的图像显示设备构成，并根据由图像控制电路113生成的图像信号在画面上显示图像。图像控制电路113基于输入到其的图像数据，生成图像信号。输入到图像控制电路113的图像数据由通过计算机而实现的各种运算手段的动作形成，该计算机包括cpu107、ram108、rom109以及硬盘111而构成。打印机106能够使用墨水绘图机、点式打印机、喷墨式打印机、静电转印打印机、其他任意的构造的印刷用设备。另外，硬盘111能够通过光磁盘、半导体存储器、其他任意的构造的存储介质构成。
52.在硬盘111的内部，保存有管理单晶x射线构造解析装置1的整体的动作的分析用应用软件116、管理使用测定装置102的测定处理的动作的测定用应用软件117、和管理使用图像显示装置104的显示处理的动作的显示用应用软件118。这些应用软件在根据需要从硬盘111读出并向ram108移送之后，实现给定的功能。
53.该单晶x射线构造解析装置1进一步还包括用于存储包括由上述测定装置102获得的测定数据的各种测定结果的、例如放置在云区域的数据库。在图的例子中，虽然之后也会说明，示出了保存由上述的测定装置102获得的xrds图像数据的xrds信息数据库120、保存由显微镜获得的实测图像的显微镜图像数据库130，进一步地保存例如xrf、拉曼光线等、通过x射线以外的分析获得的测定结果、物性信息的其他分析数据库140。另外，这些数据库不一定必须搭载于单晶x射线构造解析装置1的内部，例如也可以设置在外部并经由网络150等而能够相互通信地连接。
54.作为用于在数据文件内存储多个测定数据的文件管理方法，可考虑将各个测定数据保存在单独的文件内的方法，但在本实施方式中，如图3的(b)所示，在1个数据文件内连续地保存多个测定数据。另外，在图3的(b)中，记载为“条件”的存储区域是用于存储包括获得测定数据时的装置信息以及测定条件的各种信息的区域。
55.作为这样的测定条件，可考虑(1)测定对象物质名、(2)测定装置的种类、(3)测定温度范围、(4)测定开始时刻、(5)测定结束时刻、(6)测定角度范围、(7)扫描移动系统的移动速度、(8)扫描条件、(9)入射到试料的x射线的种类、(10)是否使用了试料高温装置等之类的附带设备、其他各种条件。
56.xrds(x
‑
ray difffraction and scattering，x射线衍射和散射)图案或图像(参照图4)通过如下获得：针对构成该检测器的平面状地排列的每个像素，对在构成上述测定装置102的x射线检测器22的作为2维空间的平面上接受的x射线进行接收/蓄积，并测定其强度。例如，只要通过针对x射线检测器22的各像素中的每一个，利用积分来检测接收到的x射线的强度，则可获得r和θ的2维空间上的图案或图像。
57.<测定用应用软件>
58.通过对象材料针对被照射的x射线进行的x射线的衍射、散射而获得的观测空间上的xrds图案或图像，反映了对象材料的真实空间中的电子密度分布的信息。然而，xrds图案是r和θ的2维空间，不是直接地表现作为3维空间的对象材料的真实空间中的对称性的图案。因此，一般仅利用现有的xrds图像确定构成材料的原子、分子的(空间)排列较困难，需要x射线构造解析的专门知识。因此，在本实施例中，采用上述的测定用应用软件，并实现了自动化。如此这般，单晶x射线构造解析装置1通过x射线检测测定部来控制使用测定装置102的测定处理的动作，并接受各种测定结果且进行管理，该各种测定结果包括通过检测被试料衍射或散射的x射线而获得的测定数据。此外，通过构造解析部，基于包括通过检测被试料衍射或散射的x射线而获得的测定数据的各种测定结果，进行试料的构造解析。
59.作为其一个例子，如在图5的(a)以及(b)中示出其执行画面的那样，搭载作为用于单晶构造解析的平台的称为“crysalis
pro”的x射线衍射数据测定/处理软件，并执行预备测定、测定条件的设定、正式测定、数据处理等。进一步地，通过搭载称为“autochem”的自动构造解析插件，与x射线衍射数据收集并行地执行构造解析以及构造的精密化。然后，通过也在图6中示出的称为“olex
2”的构造解析程序，进行空间组决定到相位决定、分子模型的构建和修正、构造的精密化、最终报告、cif文件的制作。
60.以上，对单晶x射线构造解析装置1的整体构造、其功能进行了描述，以下，特别地，一边参照随附的附图，一边对本发明涉及的晶体海绵和与其关联的装置、器具详细地进行描述。
61.<晶体海绵>
62.如上述那样，通过称为“晶体海绵”的材料的开发，单晶x射线构造解析还包括不晶体化的液体状化合物、或者不能确保足以进行晶体化的量的数ng～数μg的极微量的试料等而能够广泛地应用，所述“晶体海绵”为在内部打开无数的直径0.5nm至1nm的细孔，尺寸为数10μm～数100μm程度的极微小且脆弱(fragile)的细孔性复合晶体。
63.然而，在现状下，为了进行试料向上述的晶体海绵的骨格内的晶体化的吸附(post
‑
crystallization，后接近)，需要如已经描述的那样，使由各种预处理(分离)装置分离的数ng～数μg程度的极微量的试料在容器内，吸附到浸渍于环己烷等保存溶剂(载体)而提供的外径100μm程度的极微小且脆弱(fragile)的晶体海绵的骨格内的工序。在保存溶剂(载体)中，包括液体、气体(气体)和处于其中间的超临界流体。进一步地，之后需要如下的工序：将吸附有该试料的极微小且脆弱(fragile)的难以操纵的晶体海绵迅速地(在晶体海绵不因干燥而破坏的程度的较短的时间内)从容器取出，并一边进行定中心(centering)一边正确地搭载于单晶x射线衍射装置内的x射线照射位置、更具体地测角仪12的试料轴(所谓，测角头(goniohead))的前端部。这些工序与x射线构造解析的专门知识的有无无关，是对作业者要求非常的周密性的要求精细并且迅速性的作业，并且对吸附到晶体海绵之后的试料的测定结果具有很大的影响。即，这些作业使利用极微小的晶体海绵的单晶x射线构造解析成为良率较差的解析，这成为了阻碍利用晶体海绵的单晶x射线构造解析被广泛地利用的一个原因。
64.本发明是基于如上述那样的发明人的想法而达成的，是实现能够通过使用以下所描述的晶体海绵用试料保持器(简称为试料保持器)，从而迅速地、可靠地且容易地进行基于极微小且脆弱(fragile)的晶体海绵的单晶x射线构造解析的、换言之良率优异且高效、
通用性优异且用户友好的单晶x射线构造解析装置的发明。即，在本发明涉及的下一代单晶x射线构造解析装置中，准备吸附有极微量的试料s的极微小且脆弱(fragile)的晶体海绵，并且进一步地，从吸附容器取出该试料s(晶体海绵)，并且必须在晶体海绵不因干燥而破坏的程度的短时间内，迅速地、正确且迅速地安装在测角仪12的前端部的给定位置，虽然有这样的大的制约，但特别地为了实现通用性优异且用户友好的装置，需要不要求高度的专门知识、作业的周密性就能够迅速且容易地执行相关作业。
65.本发明消除相关课题，即，提供即使使用极微小且脆弱(fragile)的难以操纵的晶体海绵，也任何人均能够迅速、可靠且容易地、良率优异且高效地、用户友好地进行，并且通用性优异的用于进行单晶x射线构造解析的装置、方法，还提供作为用于其的器具的试料保持器，以下进行详细描述。
66.图7的(a)将测角仪12的前端部放大而进行了示出，在该图中，示出了将由本发明提出的吸附要解析的试料的晶体海绵200预先安装在其前端部的器具、即在图7的(b)中示出了放大图的所谓试料保持器250被安装(架置)在测角仪12的前端部的测角头121的样子。另外，该试料保持器250例如通过利用磁力等的安装/定位机构，从而相对于测角仪12的前端部的测角头121可装卸并且任何人都均够容易且高精度地安装在正确的位置。
67.<晶体海绵用试料保持器>
68.图8示出了上述的试料保持器250的剖面。试料保持器250在由安装在测角仪12的前端部的测角头121(参照图7的(a))的金属等构成的圆盘状或圆锥状的保持器的基台部251，在其一个面(图中下表面)的中央部竖立插入有销(圆柱)状的试料保持部(以下，简称为保持部)252(对应于所谓的测角头销)，并且在该销状的保持部252的末端的给定位置，用于吸附上述的要解析的试料的晶体海绵200预先与试料保持器250一体地安装而被固定。此外，在圆盘状的基台部251的另一面(图中上表面)，设置有未图示的磁体等定位机构等。通过该定位机构，试料保持器250可自由装卸地安装在测角仪12的前端部。
69.此外，在图8中，示出了与试料保持器250一起被使用，并且用于使试料吸附到预先安装在该试料保持器的晶体海绵200的操纵(操作)器具即所谓的敷料器300。该敷料器300例如利用玻璃、树脂、金属等透明或不透明的构件形成，在其内部形成有用于收纳上述的试料保持器250的收纳空间301，进一步地在其上部形成有用于嵌入并且取出试料保持器250的开口部302。
70.进一步地，在敷料器300的开口部302的一部分例如设置有密封部，使得在其内部的收纳空间301收纳有试料保持器250的状态下从外部密封地保持。另一方面，在试料保持器250的基台部251形成有一对的贯通的细孔253、253，用于相对于位于敷料器300的内部(收纳空间301)的晶体海绵200，导入要解析的试料。细孔253、253是试料导入构造的优选的一个例子，也可以采用其他构造。另外，虽然未图示，在这些细孔253、253也设置有密封部，由此还如图所示，在用于将试料导入晶体海绵200的试料导入管(以下，也简称为导入管)254、254插入于该细孔253、253的状态下，敷料器300内部的收纳空间301也保持为密封状态。
71.根据这样的结构的试料保持器250、或通过进一步地与作为其操纵(操作)器具的敷料器300一体化(单元化)而提供，能够安全且容易地操纵安装在构成该试料保持器250的一部分的销状的保持部252(对应于测角头销)的前端部的晶体海绵200，而不会破损或者不
会从试料保持器250脱落。即，能够安全、简单且容易地、并且在不因干燥而破坏的程度的短时间内，迅速地在测角头121上准备吸附有极微量的试料的该晶体海绵200，而不需要从以往那样的吸附容器作为单体取出并且不会损伤。在本实施例中，从敷料器300取下该试料的吸附结束的试料保持器250，并安装在测角仪12的前端部的测角头121(参照图7的(a))。由此，吸附到晶体海绵200的该试料s被容易、正确且迅速地配置在单晶x射线衍射装置9内的给定位置，而不需要高度的专门知识、周密的作业。
72.此外，在将要解析的试料导入晶体海绵200时，能够通过利用以下也会示出的一个例子的吸附装置(吸附机器)，更具体地，将来自该装置的一对试料导入管254、254插入贯通的细孔253、253，并相对于上述的极微小的晶体海绵200而导入极微量的试料，从而进行需要的向晶体海绵200的吸附。此外，试料保持器250与作为其操纵(操作)器具的敷料器300一起一体化(单元化)，进一步地，还如图9所示，也能够与解析作业所需要的数量一致地收纳在箱状的箱体，从而作为所谓套件而提供。
73.<使用晶体海绵用试料保持器的单晶x射线构造解析方法>
74.接下来，以下对通过使用预先安装有晶体海绵200的试料保持器250而执行的单晶x射线构造解析方法进行说明。另外，试料保持器250和敷料器300如上述那样，也可以作为一体(单元)或者作为套件而提供。
75.图10是本发明的一个实施例，将使用试料保持器250的单晶x射线构造解析方法概念化而示出。在相关方法中，如上述那样，相对于与敷料器300一起一体(单元)地提供的试料保持器250，导入极微量的试料，以进行需要的吸附。此时，在上述的例子中，在将试料保持器250收纳于敷料器300内的状态下，相对于形成在试料保持器250的一对贯通的细孔253、253(参照图8)而插入一对试料导入管254、254，由此能够使试料吸附到安装在试料保持器250的末端的晶体海绵200。
76.更具体地，还如图11所示，例如，通过构成预处理装置400的lc(液相色谱)401、gc(气相色谱)402、进一步地scf(超临界流体色谱)403、ce(电泳)404等而提取的极微量的试料s经由具备各种切换阀、调压装置并以需要的条件(流量、压力)供给流体的吸附装置(吸附机器)500，被供给到插入于试料保持器250的细孔253、253的一对试料导入管254、254(参照图8)，该试料被选择性地导入敷料器300内部的收纳空间301。即，试料从供给侧配管向供给侧的试料导入管254输送，并从供给侧的试料导入管254的前端部分向敷料器300的内部的试料保持器250供给。纯试料或将试料和保存溶剂(载体)混合得到的溶液流经供给侧的试料导入管254内而被供给。由此，导入的该极微量的试料s在敷料器300的收纳空间301内，与安装在试料保持器250的销状的保持部252的末端的晶体海绵200接触，从而进行试料的吸附。另外，在此的电泳装置包括毛细管电泳、等电点电泳等各种电泳装置。在使用吸附装置500的情况下，在注入有试料的状态下经过给定时间之后，从排出侧的试料导入管254排出过量的试料或将试料和保存溶剂(载体)混合得到的溶液。在不使用吸附装置500的情况下，无用的保存溶剂(载体)或溶液流经排出侧的试料导入管254内而被排出。因此，可能有试料不流经排出侧的试料导入管254的情况。另外，在以气体、超临界流体为载体的情况下包含试料而排出载体。
77.然后，将吸附工序结束了的试料保持器250从敷料器300取下，例如利用上述的磁力等的定位机构而正确地安装在单晶x射线衍射装置9内的给定位置、即测角仪12的前端部
的测角头121。由此，安装在试料保持器250的销状的保持部252的一部分(末端)的晶体海绵200在试料的吸附结束之后，被配置在测角仪12的前端部、即来自x射线管11的x射线光束被聚光而照射的位置。换言之，吸附到晶体海绵200的试料s被正确地配置在单晶x射线衍射装置9内的给定位置，之后，通过x射线检测器22测定来自该试料s的衍射x射线的强度，从而对晶体构造等进行解析。
78.像这样，如果利用本发明的试料保持器250，任何人均能够容易且安全地使极微量的试料吸附到预先一体地安装在试料保持器250的极微小的尺寸的晶体海绵200，并且之后将该试料s在晶体海绵不因干燥而破坏的短时间内迅速地且安全地在测角仪12搭载于高精度且正确的位置。另外，之后，一边通过上述的单晶x射线衍射装置9而在试料s照射所要求的波长的x射线，一边测定由对象材料引起的x射线的衍射、散射，并通过构成上述的单晶x射线构造解析装置的测定用应用软件进行构造解析，进行分子模型的构建、最终报告的制作等，这与现状相同。即，根据本实施例，能够不仅在药品创新、生命科学中，还在各种材料研究的现场等中，迅速、安全且简单地确认发现或设计的新的构造物的分子构造/聚集构造(真实空间)。
79.图12示出了取代上述的构造而成为另一实施例的试料保持器250a的剖面构造。在成为该另一实施例的试料保持器250a中，一个贯通的细孔253设置在基台部251，并且另一细孔253a贯通从基台部251的中央部竖立插入的销状的保持部252a的中央而设置。进一步地，在该另一细孔253a的末端或中间，用于吸附要解析的试料的晶体海绵200被一体地安装在预先设定的给定位置。另外，清楚的是，在该另一构造的试料保持器250a中设为如下结构：从形成在从基台部251的中央部竖立插入的销状的保持部252a的中央的贯通的细孔253a导入要解析的试料，除此之外与上述的构造同样，在保持在敷料器300的内部的状态下进行向晶体海绵200的吸附，从敷料器300取下结束吸附的试料保持器250a，并向测角仪12的前端部安装，由此能够迅速、容易且可靠地进行以往需要的精细且周密的作业。
80.此外，根据相关构造，通过经由在内部或前端部安装有晶体海绵200的销状的保持部252a的贯通的细孔253a而导入试料，能够使该极微量的试料更可靠地与极微小的尺寸的晶体海绵200接触并使其吸附。进一步地，因为安装在销状的保持部252a的晶体海绵200配置在销状的保持部252a的贯通的细孔253a的内部，所以能够不从外部破损或者从外部丢失而更安全且容易、迅速地操纵。
81.如以上详述的那样，根据本发明，可实现如下的单晶x射线构造解析装置，并且进一步地提供用于其的方法、试料保持器：该单晶x射线构造解析装置通过利用新提出的试料保持器，即使没有x射线构造解析的专门知识，也能够不伴随以往所需要的周密且精细的作业而迅速、可靠且容易地进行利用极微小且脆弱(fragile)的晶体海绵的单晶x射线构造解析，换言之，该单晶x射线构造解析装置能够良率优异且高效地进行利用晶体海绵的单晶x射线构造解析，并且通用性优异且用户友好。
82.另外，以上对本发明的各种实施例进行了说明，但本发明不限定于上述的实施例，而包括各种变形例。例如，上述的实施例为了使本发明容易理解而详细地说明了系统整体，不限定于必须具备说明的所有结构。此外，能够将某实施例的结构的一部分置换为另一实施例的结构，此外还能够向某实施例的结构追加另一实施例的结构，此外，能够对各实施例的结构的一部分进行其他结构的追加/删除/置换。
83.本发明能够在物质构造的探索方法、使用于其的x射线构造解析装置等中广泛地利用。
84.另外，本国际申请主张基于在2018年11月21日申请的日本专利申请第2018
‑
217814号的优先权，在本国际申请中将日本专利申请第2018
‑
217814号的整体内容引入。
85.符号说明
[0086]1…
单晶x射线构造解析装置(整体)、9
…
单晶x射线衍射装置、11
…
x射线管、12
…
测角仪、22
…
x射线检测器、102
…
测定装置、103
…
输入装置、104
…
图像显示装置、107
…
cpu、108
…
ram、109
…
rom、111
…
硬盘、116
…
分析用应用软件、117
…
测定用应用软件、121
…
测角头、250、250a
…
试料保持器、200
…
晶体海绵、251
…
基台部、252、252a
…
销状的保持部、253、253a
…
细孔、254
…
试料导入管、300
…
敷料器、301
…
收纳空间、302
…
开口部。

技术特征：
1.一种单晶x射线构造解析装置，进行物质的构造解析，其特征在于，具备：x射线源，产生x射线；试料保持器，对试料进行保持；测角仪，安装并转动所述试料保持器；x射线照射部，针对被安装于所述测角仪的所述试料保持器所保持的所述试料，照射来自所述x射线源的x射线；x射线检测测定部，对被所述试料衍射或散射的x射线进行检测并测定；和构造解析部，基于由所述x射线检测测定部检测出的衍射x射线或散射x射线，进行所述试料的构造解析，所述试料保持器包括能够将所述试料吸附到形成在内部的多个微细孔的细孔性复合晶体，所述细孔性复合晶体在所述试料保持器被安装在所述测角仪的状态下，被固定在所述试料保持器的被照射来自所述x射线照射部的x射线的位置。2.根据权利要求1所述的单晶x射线构造解析装置，其特征在于，所述试料保持器可自由装卸地安装在所述测角仪的前端部。3.一种试料保持器，在单晶x射线构造解析装置中使用，其特征在于，所述试料保持器具备：基台部，被安装在所述单晶x射线构造解析装置的测角仪；和保持部，形成在所述基台部，对能够将试料吸附到形成在内部的多个微细孔的细孔性复合晶体进行保持，所述细孔性复合晶体在所述基台部被安装在所述测角仪的状态下，被固定在所述试料保持器的被照射来自所述x射线照射部的x射线的位置。4.根据权利要求3所述的试料保持器，其特征在于，所述基台部形成有：对用于使所述细孔性复合晶体吸附的所述试料进行导入的试料导入构造。5.根据权利要求4所述的试料保持器，其特征在于，所述细孔性复合晶体被固定在所述保持部的前端部。6.根据权利要求3所述的试料保持器，其中，所述保持部形成有：对用于使所述细孔性复合晶体吸附的所述试料进行导入的试料导入构造。7.根据权利要求6所述的试料保持器，其特征在于，所述细孔性复合晶体被固定在形成于所述保持部的试料导入构造的内部。8.一种单晶x射线构造解析方法，利用试料保持器来进行物质的构造解析，其特征在于，所述单晶x射线构造解析方法包括：将试料保持器安装在所述测角仪的工序，所述试料保持器具备：基台部，被安装在单晶x射线构造解析装置的测角仪；保持部，形成在所述基台部；和细孔性复合晶体，被安装在所述保持部，能够将所述试料吸附到形成在内部的多个微细孔，在所述细孔性复合晶体中吸附有试料；将来自所述单晶x射线构造解析装置的x射线源的x射线照射在所述试料，并对被所述
试料衍射或散射的x射线进行检测并测定的工序；和基于由所述x射线检测测定工序检测出的衍射x射线或散射x射线，进行要测定的所述试料的构造解析的工序。9.根据权利要求8所述的单晶x射线构造解析方法，其特征在于，所述单晶x射线构造解析方法还包括：将要测定的试料导入所述试料保持器，并在所述细孔性复合晶体进行所述试料的吸附的工序。10.根据权利要求9所述的单晶x射线构造解析方法，其特征在于，所述吸附工序使所述细孔性复合晶体吸附利用形成在所述试料保持器的试料导入构造而被导入的试料。11.根据权利要求8至10中任一项所述的单晶x射线构造解析方法，其特征在于，所述x射线检测测定工序一边转动安装在所述测角仪的所述试料保持器，一边将所述x射线照射在所述试料。
技术总结
提供能够可靠且容易地进行利用晶体海绵的单晶X射线构造解析的单晶X射线构造解析装置，还提供用于其的方法、试料保持器。具备：产生X射线的X射线源；对试料进行保持的试料保持器(250)；安装并转动试料保持器(250)的测角仪；X射线照射部，针对保持在安装于测角仪的试料保持器(250)的试料，照射来自X射线源的X射线；X射线检测测定部，对被试料衍射或散射的X射线进行检测并测定；和构造解析部，基于由X射线检测测定部检测出的衍射X射线或散射X射线进行试料的构造解析，试料保持器(250)包括能够将试料吸附到形成在内部的多个微细孔的细孔性复合晶体，细孔性复合晶体在试料保持器(250)被安装在测角仪的状态下，被固定在被照射来自试料保持器(250)的X射线照射部的X射线的位置。的位置。的位置。


技术研发人员：佐藤孝
受保护的技术使用者：株式会社理学
技术研发日：2019.11.21
技术公布日：2021/6/29