Cuando voy a un doctor y que quiere ver mis huesos utiliza rayos x. Los huesos contienen material cristalino llamado hidroxiapatita.
¿Por qué el resultado de la proyección de imagen es la forma de mi esqueleto y no sólo patrón de DRX de la hidroxiapatita en mis huesos? ¿Usan longitudes de onda mucho mayores que la constante del enrejado de la hidroxiapatita?
Desde el espaciado reticular es de unos ocho angstroms, el problema no es cualquier tipo de inusual espaciado reticular. En lugar de eso, el problema es que los huesos son gruesos.
[Otra respuesta señala que los cristales son también bastante pequeño, pero no creo que invalida la discusión más abajo.]
[Por la NASA/JPL-Caltech/Ames - http://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA16217.jpg, de Dominio Público, Vínculo]
En la difracción de rayos x (y otros de difracción), los experimentos, la más común de difracción de ángulo es $0^\circ$, que a veces se llama "dispersión." En la mayoría de difracción de rayos x de las imágenes, hay un muy buen punto en la dirección de la viga. Por ejemplo, en la imagen de arriba, hay algunos puntos rojos cerca de la oscuridad semicírculo en la parte inferior de la figura; que la dispersa hacia (o no dispersa) la parte del haz de rayos x. Los brillantes anillos de decirle a los ángulos en los que la luz se Bragg-dispersos de varios cristales planos; son los anillos, en lugar de puntos, debido a que el material aquí (una roca marciana) se hizo de muchos cristales, en lugar de sólo uno.
Ahora piense en los difracción de rayos x. Si está viajando a través de más de su material (en su caso, hueso), tienen la oportunidad de ser difractada de nuevo por la interacción con la otra parte del cristal. Así que la manera de obtener una buena imagen como la de arriba es para enviar sus rayos x a través de una muestra que es relativamente delgada. Hay un poco de arte: el diluyente de la muestra, el limpiador de las líneas de difracción son, pero menos del haz incidente realmente se difracta. Más grueso muestras más brillantes de los patrones de difracción, pero los patrones son más complicada debido a los múltiples de la difracción.
Un médico de rayos x de su esqueleto en realidad muestra algo totalmente diferente a la de una imagen de difracción como la de arriba. Los huesos son lo suficientemente gruesa como para absorber los rayos x que pasan a través de ellos --- o, al menos, a la dispersión de todos los rayos x lejos de la adelante la dirección de la viga. Lo que está grabado en la película de rayos x son lugares oscuros, donde los rayos x hacer de golpe, y el más brillante de los lugares donde los rayos x no hit: los lugares con mucha luz en la película de rayos x son las sombras de las partes densas de la materia. (Fotógrafos de llamar a esto una imagen negativa.) Cualquier de los rayos x difractados lejos de los huesos son más propensos a difractan en una región de la película que está directamente expuesto al haz de rayos x, donde podrán ser abrumado.
El hecho de que el hueso es de color blanco, y las sombras de x-ray negativos son de color blanco, es sólo una concidence; aquellos de izquierda a derecha marcadores no son realmente de color blanco, pero dejan una sombra de la misma.
La respuesta es muy simple: esos son los nano-cristales, con tamaños que apenas lo hace por encima de un par de cientos Angstrom. Esto es demasiado pequeña para dar cualquier visible pico de Bragg, especialmente no con el típico tiempo de exposición y la intensidad del haz de los rayos X médicos. Quiero decir, los láseres de electrones libres ahora de forma rutinaria, es posible obtener patrones de difracción de nano-cristales pero que no pondría un ser humano en una viga de que intensidad!
Una rápida búsqueda en la literatura [1] para mi afirmación de que la hidroxiapatita forma de nano-cristales en los huesos. Cito
Estudios estructurales fueron en primer lugar se llevó a cabo para determinar el tamaño del cristal, mediante la medición de la magnitud de la difracción de rayos X de pico de la ampliación de [8], en la que se presentaron cristal de tamaños que varían desde 31Å a 290Å. Más estructural detallado de los datos fueron obtenidos por el entonces recientemente introducido campo de la microscopía electrónica y difracción de electrones [9-11], que reveló que el hueso cristales eran delgadas placas, aproximadamente 500Å largo, 250Å de ancho, y 100Å de espesor. Sin embargo, los cálculos de bajo ángulo de difracción de Rayos X de dispersión de los estudios [12-14] fueron más consistentes con las conclusiones a las que el hueso cristales eran mucho más pequeños que los observados por Robinson et al por TEM, que eran barras de 250Å largo y 50Å vergas gordas y no las plaquetas.
[1] Rey, C., Combes, C., Drouet, C., & Glimcher, M. J. (2009). Mineral ósea: actualización de la composición química y estructura. La Osteoporosis Internacional : Un Diario Establecido como Resultado de la Cooperación entre la Fundación Europea para la Osteoporosis y la Fundación Nacional de Osteoporosis de los Estados Unidos, 20(6), 1013-1021. http://doi.org/10.1007/s00198-009-0860-y
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