Laue-Verfahren: Unterschied zwischen den Versionen

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Das '''Laue-Verfahren''' (auch '''Laue-Beugung''') ist ein Verfahren zur [[Kristallstrukturanalyse]]. Es ist benannt nach dem deutschen Physiker [[Max von Laue]] und wurde das erste Mal 1912 von [[Walter Friedrich (Biophysiker)|Walter Friedrich]] und [[Paul Knipping]] durchgeführt. Damit ist es historisch gesehen das älteste Verfahren der [[Röntgenbeugung]] und bewies somit Laues Theorie.
Das '''Laue-Verfahren''' (auch '''Laue-Beugung''') ist ein Verfahren zur [[Kristallstrukturanalyse]]. Es ist benannt nach dem deutschen Physiker [[Max von Laue]] und wurde das erste Mal 1912 von [[Walter Friedrich (Biophysiker)|Walter Friedrich]] und [[Paul Knipping]] durchgeführt. Damit ist es historisch gesehen das älteste Verfahren der [[Röntgenbeugung]] und belegte somit Laues Theorie.
 
== Beschreibung ==
== Beschreibung ==
[[File:Cliche_de_laue_principe.svg|thumb|right|Prinzipskizze des Aufbaus]]
[[Datei:Cliche de laue principe.svg|mini|Prinzipskizze des Aufbaus]]
 
Beim Laue-Verfahren wird zur Beugung der Röntgenstrahlung ein [[Einkristall]] benutzt. Auf dem dahinter aufgestellten [[Fotografischer Film|fotografischen Film]] sind punktförmige [[Reflexion (Physik)|Reflexe]] zu erkennen. Dadurch unterscheidet sich das Verfahren beispielsweise vom [[Debye-Scherrer-Verfahren]], bei dem die Röntgenstrahlen an vielen kleinen [[Kristall]]en eines Kristall[[Granulare Materie|pulver]]s gebeugt werden und durchgehende [[Beugungsring|Beugungslinien bzw. -kreise]] zu sehen sind.


Beim Laue-Verfahren wird zur Beugung der Röntgenstrahlung ein [[Einkristall]] benutzt. Auf dem dahinter aufgestellten [[Fotografischer Film|Fotografischen Film]] sind punktförmige Reflexe zu erkennen. Dadurch unterscheidet sich das Verfahren beispielsweise vom [[Debye-Scherrer-Verfahren]], bei dem die Röntgenstrahlen an vielen kleinen Kristallen eines Kristallpulvers gebeugt werden und durchgehende Beugungslinien bzw. -kreise zu sehen sind.
Im Laue-Verfahren wird "weiße", nicht-[[monochromatisch]]e [[Röntgenstrahlung]] (''[[Bremsstrahlung]]'') verwendet. Das bedeutet, dass mehrere [[Gitterebene|Gitterschichten]] gleichzeitig die Beugungsbedingung <math>n \lambda = 2d \, \sin(\theta)</math> erfüllen (siehe [[Bragg-Gleichung]] und [[Laue-Bedingung]]). Damit ist das Laue-Verfahren sehr viel schneller als die in anderen Verfahren verwendete Beugung mit monochromatischer Röntgenstrahlung, die nur ein diskretes bzw. [[Linienspektrum]] einer bestimmten [[Wellenlänge]] aufweist.


Im Laue-Verfahren wird sogenannte weiße, nicht-monochromatische Röntgenstrahlung (''[[Bremsstrahlung]]'') verwendet. Das bedeutet, dass mehrere Gitterschichten gleichzeitig die Beugungsbedingung <math> n \lambda = 2d \, \sin(\theta)</math> erfüllen (siehe [[Bragg-Gleichung]] und [[Laue-Bedingung]]). Damit ist das Laue-Verfahren sehr viel schneller als die in anderen Verfahren verwendete Beugung mit monochromatischer [[Röntgenstrahlung]], die also nur ein diskretes bzw. [[Linienspektrum]] einer bestimmten [[Wellenlänge]] aufweist.
Man kann mit dem Laue-Verfahren deshalb auch dynamische Prozesse in Kristallen verfolgen. Besonders bei [[Proteinkristall]]en lassen sich (dynamische) Änderungen der [[Proteinstruktur]] im Kristall beobachten und damit Rückschlüsse auf die Funktionsweise der [[Protein]]e treffen.


Man kann mit dem Laue-Verfahren deshalb auch dynamische Prozesse in Kristallen verfolgen. Besonders bei [[Proteinkristall]]en lassen sich (dynamische) Änderungen der Proteinstruktur im Kristall beobachten und damit Rückschlüsse auf die Funktionsweise der Proteine treffen. Der Nachteil ist aber, dass man nicht weiß, welcher Reflex von welcher Wellenlänge stammt (''Indizierungsproblem''). Außerdem treten viele Reflexe gleichzeitig auf, so dass sie oft miteinander überlappen. Während das Experiment des Laue-Verfahrens sehr schnell ist, ist die spätere Datenverarbeitung sehr schwierig und zeitaufwändig.
Der Nachteil ist, dass man nicht weiß, welcher Reflex von welcher Wellenlänge stammt (''Indizierungsproblem''). Außerdem treten viele Reflexe gleichzeitig auf, so dass sie sich oft überlappen. Während das eigentlich Experiment des Laue-Verfahrens sehr schnell ist, ist die spätere [[Datenverarbeitung]] sehr schwierig und zeitaufwändig.


== Literatur ==
== Literatur ==


*{{Literatur |Autor=W. Friedrich, P. Knipping, M. von Laue|Titel=Interferenz-Erscheinungen bei Röntgenstrahlen|Sammelwerk=Bayerische Akademie der Wissenschaften, Sitzungsberichte|Band=|Nummer=|Jahr=|Seiten=303–322|DOI=}}<br/>{{Literatur |Autor=W. Friedrich, P. Knipping, M. von Laue|Herausgeber=M. von Laue|Titel=Interferenz-Erscheinungen bei Röntgenstrahlen|Sammelwerk=Gesammelte Schriften und Vorträge|Band=Band I.|Verlag=Friedr. Vieweg & Sohn.|Jahr=1961|Seiten=183–207|DOI=}}
* {{Literatur |Autor=W. Friedrich, P. Knipping, M. von Laue |Titel=Interferenz-Erscheinungen bei Röntgenstrahlen |Sammelwerk=Bayerische Akademie der Wissenschaften, Sitzungsberichte |Datum=1913 |Seiten=303–322 |DOI=10.1002/andp.19133461004}}<br />{{Literatur |Autor=W. Friedrich, P. Knipping, M. von Laue |Hrsg=M. von Laue |Titel=Interferenz-Erscheinungen bei Röntgenstrahlen |Sammelwerk=Gesammelte Schriften und Vorträge |Band=Band I. |Verlag=Friedr. Vieweg & Sohn. |Datum=1961 |Seiten=183–207}}
*{{Literatur|Autor=Jose Luis Amoros, [[Martin J. Buerger|M.J. Buerger]], M.C. Amoros|Titel=Laue Method|Verlag=Cambridge University Press|Ort=Cambridge|ISBN=0-120-57450-0|Jahr=1975}}
* {{Literatur |Autor=Jose Luis Amoros, [[Martin J. Buerger|M.J. Buerger]], M.C. Amoros |Titel=Laue Method |Verlag=Cambridge University Press |Ort=Cambridge |Datum=1975 |ISBN=0-12-057450-0}}
*{{Literatur|Autor=J.R. Helliwell|Titel=Macromolecular crystallography with synchrotron radiation|Verlag=Academic Press|Ort=New York|ISBN=0-521-54404-1|Jahr=2005}}
* {{Literatur |Autor=J.R. Helliwell |Titel=Macromolecular crystallography with synchrotron radiation |Verlag=Academic Press |Ort=New York |Datum=2005 |ISBN=0-521-54404-1}}
*{{Literatur|Autor = J. J. Rousseau |Titel=Cristallographie geométrique et radiocristallographie|Verlag=Masson|Jahr=1995|ISBN=2-225-84990-0|Kapitel=11. Kapitel: "Diagrammes de Laue"}}
* {{Literatur |Autor=J. J. Rousseau |Titel=Cristallographie geométrique et radiocristallographie |Verlag=Masson |Datum=1995 |ISBN=2-225-84990-0 |Kapitel=11. Kapitel: "Diagrammes de Laue"}}


[[Kategorie:Kristallographie]]
[[Kategorie:Kristallographie]]

Aktuelle Version vom 28. Februar 2022, 15:43 Uhr

Das Laue-Verfahren (auch Laue-Beugung) ist ein Verfahren zur Kristallstrukturanalyse. Es ist benannt nach dem deutschen Physiker Max von Laue und wurde das erste Mal 1912 von Walter Friedrich und Paul Knipping durchgeführt. Damit ist es historisch gesehen das älteste Verfahren der Röntgenbeugung und belegte somit Laues Theorie.

Beschreibung

Prinzipskizze des Aufbaus

Beim Laue-Verfahren wird zur Beugung der Röntgenstrahlung ein Einkristall benutzt. Auf dem dahinter aufgestellten fotografischen Film sind punktförmige Reflexe zu erkennen. Dadurch unterscheidet sich das Verfahren beispielsweise vom Debye-Scherrer-Verfahren, bei dem die Röntgenstrahlen an vielen kleinen Kristallen eines Kristallpulvers gebeugt werden und durchgehende Beugungslinien bzw. -kreise zu sehen sind.

Im Laue-Verfahren wird "weiße", nicht-monochromatische Röntgenstrahlung (Bremsstrahlung) verwendet. Das bedeutet, dass mehrere Gitterschichten gleichzeitig die Beugungsbedingung $ n\lambda =2d\,\sin(\theta ) $ erfüllen (siehe Bragg-Gleichung und Laue-Bedingung). Damit ist das Laue-Verfahren sehr viel schneller als die in anderen Verfahren verwendete Beugung mit monochromatischer Röntgenstrahlung, die nur ein diskretes bzw. Linienspektrum einer bestimmten Wellenlänge aufweist.

Man kann mit dem Laue-Verfahren deshalb auch dynamische Prozesse in Kristallen verfolgen. Besonders bei Proteinkristallen lassen sich (dynamische) Änderungen der Proteinstruktur im Kristall beobachten und damit Rückschlüsse auf die Funktionsweise der Proteine treffen.

Der Nachteil ist, dass man nicht weiß, welcher Reflex von welcher Wellenlänge stammt (Indizierungsproblem). Außerdem treten viele Reflexe gleichzeitig auf, so dass sie sich oft überlappen. Während das eigentlich Experiment des Laue-Verfahrens sehr schnell ist, ist die spätere Datenverarbeitung sehr schwierig und zeitaufwändig.

Literatur

  • W. Friedrich, P. Knipping, M. von Laue: Interferenz-Erscheinungen bei Röntgenstrahlen. In: Bayerische Akademie der Wissenschaften, Sitzungsberichte. 1913, S. 303–322, doi:10.1002/andp.19133461004.
    W. Friedrich, P. Knipping, M. von Laue: Interferenz-Erscheinungen bei Röntgenstrahlen. In: M. von Laue (Hrsg.): Gesammelte Schriften und Vorträge. Band I.. Friedr. Vieweg & Sohn., 1961, S. 183–207.
  • Jose Luis Amoros, M.J. Buerger, M.C. Amoros: Laue Method. Cambridge University Press, Cambridge 1975, ISBN 0-12-057450-0.
  • J.R. Helliwell: Macromolecular crystallography with synchrotron radiation. Academic Press, New York 2005, ISBN 0-521-54404-1.
  • J. J. Rousseau: Cristallographie geométrique et radiocristallographie. Masson, 1995, ISBN 2-225-84990-0, 11. Kapitel: "Diagrammes de Laue".