解説

先進セラミックス研究センター年報（2021）. Vol. 10, 25‑30

デスクトップ型粉末回折装置と PDF-4/Organics データベースを利用した有機化合物の分析
井田隆

名古屋工業大学先進セラミックス研究センター〒 507-0071 岐阜県多治見市旭ヶ丘 10-6-29

Analysis of Organic Compounds with PDF-4/Organics Databaseand a Desk-top Powder Diffraction Instrument
Takashi Ida
Advanced Ceramics Research Center, Nagoya Institute of Technology
10-6-29 Asahigaoka, Tajimi, Gifu 507-0071, JAPANDiffraction data of D-glucose have been collected with a desk-top powder diffraction measurement system with a silicon striptype X-ray detector. It is shown that a deconvolutional treatment on the collected data is effective to correct peak shift caused byinstrumental aberrations. The powder diffraction data have also been simulated based on data listed in PDF-4/Organics.
Coincidence between the deconvolutionally treated and simulated data has been improved by applying the March-Dollase model
for preferred orientation.
Keywords: desk-top powder diffraction instrument, pharmaceutical, Bragg-Brentano geometry

ことを理由として有機化合物の粉末 X 線回折評価が重1．はじめに
世界的な感染症拡大にともなって、医薬品の薬効成分要視されるようになったわけではない。

を含む有機化合物評価の重要性が増す状況となった。現

一方で、現時点では、標準的に用いられる粉末回折測在処方される医薬品の薬効成分は、生体内で機能する酵

定装置には半導体ストリップ型検出器の搭載される場合

素の活動を阻害する働きを持つ比較的低分子量の有機化が多くなり、特に小型・軽量な装置がデスクトップ型回合物である場合が多い。例えば日本で 2021 年末に特例

折装置として市販されるようになった。

承認を受けたメルク社のモルヌピラビル Molnupiravir

本研究では、デスクトップ型粉末回折装置を用いて得は C13H19N3O7 の分子式を持つ化合物で、RNA ポリメ

られた有機化合物試料の粉末回折データに対して、逆畳ラーゼの遺伝子複製機能を阻害し、RNA ウイルスの増込的な処理を施すことにより、データベース利用のため殖を抑制すると言われる。

の妨げになる副ピークの除去、装置収差によるピークシ

有機化合物は結晶成長の条件によって異なる結晶構造

フトと非対称なピーク形状の変形について修整を施す処（多形）を取る場合が多い。経口服用される医薬品とし理を試みる。また、有機化合物を主に収録する PDF-4/ての応用では、消化器官中の飲食物・消化液等の混合液

Organics データベースに基づく粉末回折強度図形シ

への溶出速度が多形によって異なることが問題になる場

ミュレーションの結果と比較し、有機化合物の同定・分合がある。また、医薬品として長期間保存をするために

析・多形スクリーニングなどの目的で、デスクトップ型

は、室温・大気雰囲気下での劣化の進行速度が多形によっ

粉末回折装置がどのように機能しうるか、また PDF-4/て異なることも問題になる。有機化合物を医薬品としてOrganics の利用が効果的かについて調べる。

応用する場合には、多形まで含めて管理することが必須とされる。有機化合物結晶の構造は単結晶 X 線回折法

2．PDF-4/Organics データベース

によって決定される場合が多いが、医薬品としての製剤

2−1のプロセスでは粉末 X 線回折法による評価が必要にな

国際回折データセンター（ICDD）は米国に本拠地をる。粉末回折データのみから有機化合物の結晶構造を推

置 き、 粉 末 回 折 と 結 晶 構 造 の デ ー タ ベ ー ス（Powder

定できる場合もあるが、医薬品分野では、必ずしもそのDiffraction File; PDF）を提供する組織である。2022 年― 25 ―

PDF-4/Organics データベースの概要

デスクトップ型粉末回折装置と PDF-4/Organics データベースを利用した有機化合物の分析

版のデータベースでは、無機化合物を主に収録する無機物質であれば、基本情報となる d（2θ）– I– hkl リス

PDF-4+ の収録件数は約 46 万件、有機化合物を主に収トの情報を表計算ソフトやグラフ描画ソフトウェア、自録する PDF-4/Organics の収録件数は約 56 万件となった。

作ソフトウェア用のデータとしてタイピング入力するの有機化合物の結晶構造を収録するデータベースとしてでも苦にならない場合も多いが、有機化合物結晶の分析

は、英国 CCDC から発行される CSD（The Cambridge
Structural Database）の方が有力と見られる場合も多いと思われる。CSD の 2019 年版の収録件数は約 100 万件とされており、PDF-4/Organics の収録件数より遥かのために必要となる情報のタイピング入力は、事実上不可能になると考える方が良い。

面もある。現時点で ICDD は国際標準化機構（ISO）かPDF-4/Organics のユーザーインタフェスでは “Export””
プルダウン・メニューから “ICDD XML File（*.xml）
形式でのファイル出力を選択すれば、HTML（hyper-text
markup language）と似た形式のテキスト・ファイル出力が得られる。この *.xml ファイルを Microsoft Excel
で読み込めば、データシートが表示される。Microsoft
Excel のデータシートからコピー & ペースト操作でWavemetrics Igor Pro などの他のアプリケーションにデータを移行することができる。*.xml ファイルの文法

ら品質管理システムに関する ISO 9001:2015 認証を受を解釈する入力メソッドを実装することも極端に困難でける唯一のデータベース管理組織であり、その組織の管はないと予想されるが、一般的な粉末回折ユーザが理する PDF-4/Organics は比較的信頼性の高いデータ

PDF-4/Organics に含まれる情報を再利用するためには
Microsoft Excel を用いる手順が有効と思われる。

に多い。

PDF-4/Organics に含まれるデータの多くも CCDC からのライセンス供与による結晶構造データに基づく。しかし、CCDC から提供されたデータに対して ICDD は独自に内容の審査をし、かなり多くの割合のデータを不採択とし、このことが収録件数の差の要因になっている

ベースと評価される面もある。

PDF-4/Organics データベースは、PDF-4+ データベースと同じように、すべてのデータに品質記号（Quality

3．デスクトップ型粉末回折装置

Mark; QM）が付けられ、比較的信頼性の高いエントリーのみを表示したり、信頼性の高い順にエントリーを表示させることも可能である。PDF データベースがこれらの機能を持つことがメリットとなる場合も少なくない。
2−2

PDF-4/Organics の操作

3−1

半導体ストリップ型 X 線検出器

2000 年代以降、市販される多くの粉末回折装置は半導体ストリップ型 X 線検出器（SSXD）を搭載するようになった。SSXD 素子は、例えば 0.1 mm 間隔で配置された 128 本のストリップ型 PIN フォトダイオードが単一の Si 基板上に作り込まれ、それぞれの検出ストリッ

PDF-4/Organics データベースのユーザーインター
フェスは PDF-4+ とほぼ同様であり、無機物と有機物

プに集積化された信号増幅回路・パルス弁別回路・計数とを両方扱う場合のあるユーザーにとっては、異なる操信号処理回路は独立に動作する。従来の粉末 X 線回折

回路・レジスタ等が接続されたものである。それぞれの測定では、検出器として 0.1–0.3 mm 程度の細いナイフ

作方法を習得する必要がなく、扱いやすい面がある。

ICDD PDF データベースでは、結晶構造と実測の粉エッジ型受光スリットとシンチレーション計数器の組み

末回折データと比較をするための基本的な情報として、合わせの使われる場合が多かったが、SSXD はそれと回折ピークごとの面間隔（d）とピーク積分強度（I）、反同じ機能を持つ X 線検出回路を 128 組持つものと同等

射指数（hkl）のリストが保持されている。指定した X 線と考えて良い。

あるいは中性子線・電子線の波長 λ から、ブラッグの式あるいはߣ ൌ 2݀ sin ߠ
2ߠ ൌ 2 arcsin

ߣ
2݀

3−2

(1)

連続走査積算一般的に用いられるブラッグ・ブレンターノ型粉末回折装置に SSXD が搭載される場合、中心ストリップが(2)

試料に対して X 線源焦点位置と対称となるように検出器ユニットが駆動される。非中心ストリップの検出したの関係によって算出される回折ピーク角度 2θ の値も計

X 線強度は、ゴニオメータ角にストリップのオフセット算される。実測粉末回折データと 2θ– I リストとを照合

角を加えた回折角での強度として積算される。通常は、することが PDF データベースの最も基本的な利用のしゴニオメータを一定の角速度で連続回転しながら、一定の時間間隔で検出ストリップの記録した X 線光子の数かたである。
有機化合物結晶の単位胞は典型的な無機化合物結晶とを、該当する回折角での X 線光子カウント数として積比較して大きい。例えば Cu Kα1 X 線源の波長で、α-D-

算し、検出素子のレジスタをリセットする操作を繰り返

glucose（葡萄糖）の場合には、回折角 90º 程度以下の領域に 200 本程度の反射ピークのリストが表示される。

す。このような強度測定法を連続走査積算（CSI; continuous

scan integration）と呼ぶ。

― 26 ―井田

CSI 測定をした場合に、ある回折角に対する X 線強隆ことである（Ida, 2021a）。

度として記録される値は、従来型の測定装置で検出器角有機化合物は X 線に対する透過性が高く、そのこと度を固定し試料を一定の角度範囲で揺動回転させながらに由来する試料透過性収差の影響は、典型的な無機化合

回折強度の積算をした値と等価になる。このために粉末
試料中でランダムに配向した結晶粒が回折条件を満たし

物より強く現れる。試料透過性収差の影響は試料の線減
衰係数 μ、ゴニオメータ半径 R の場合に、一義的には観測される回折強度に寄与する確率も 100 倍程度になる。

μR に反比例する。試料の透過性の影響は、ゴニオメー

従来の粉末 X 線回折測定法では、観測される回折強タ半径 R が短いデスクトップ型装置では、より強く現れる。

度の統計的な精度を確保するために、測定に用いる粉末は例えば 10μm 以下の大きさまで粉砕すべきなどと言

試料透過性の影響に関する一次近似モデルは古くから知られており、過去の標準的な装置については、その近われたが、CSI-SSXD を用いる場合には、その数倍の似の妥当性について実験的な検証もされていた（Ida &粒径でも同程度の統計精度が得られる。試料の粉砕に必Kimura, 1999）。しかし、ゴニオメータ半径の短いデス

要なコストは粒径の自乗に概ね反比例するので、粉砕コ

クトップ型の装置で一次近似の適用が妥当であるかは必

ストは 1/30–1/20 倍程度になる。検出効率の向上と粉砕コストの低減を合わせれば、CSI-SSXD を用いることずしも明確ではない。

により、従来法と比べて約 1000 倍を超えるコストパ

試料透過性収差による回折ピークのシフトとピーク形状の非対称な歪みを補整する方法は既に提案されていたフォーマンスが実現されると見積もられる。

（Ida & Toraya, 2002）。しかし極端に透過性が高く試料の有限な厚さの影響が無視できない場合にどのように対

3−3

デスクトップ型粉末 X 線回折装置

応するべきかについて、具体的な手法は明確にされてい複数の X 線回折装置製造会社が CSI-SSXD の利用可なかった。この問題はデスクトップ型装置か従来型装置

能な装置を提供する。従来の標準的な粉末 X 線回折装

かに関わらず、粉末回折法で有機化合物の評価をする場

置と比べて小型・低出力・軽量・安価な装置が販売され合には、避けて通れない問題である。

るようになり、デスクトップ型粉末回折装置と呼ばれるようになった。

4．測定

たとえばリガク社 MiniFlex 600-C では、ゴニオメー

4−1

試料

タ半径 150 mm、X 線出力 600 W、消費電力 1.1 kW、

瑪瑙乳鉢・乳棒を用い 10 min 程度の時間をかけて市

冷却水循環装置の内蔵された本体の重量が 90 kg と「デ試薬特級）販の D-glucose 試薬（富士フイルム和光純薬、

スクトップ型」と呼ぶのにふさわしい仕様となっている。

を粉砕した。粉砕によって得られた粉末試料を厚さ t =1.5 mm、開口部の幅 W = 20 mm のアルミニウム製試料

3−4

デスクトップ型装置による有機化合物の評価

ホルダに測定面の背面から充填するバック・ローディン

市販されるデスクトップ型粉末回折装置の利用は、有グによって測定試料を準備した。充填した粉末の重量は機化合物の測定の場合にも有効だが、注意をした方が良0.515 25 g であった。Cu Kα1 線の光子エネルギー 8.04 keVの X 線に対する D-glucose C6H12O6 の質量減衰係数として μ / ρ = 7.947 cm2/g を仮定した。粉末試料の実測の嵩密度 ρ = 0.873 g/cm3 から、X 線の線減衰係数は μ =6.94 cm-1、X 線侵入深さは μ-1 = 1.44 mm と見積もられた。

い点もある。
有機化合物は、典型的な無機化合物と比べて単位胞が大きいので、かなり低い回折角に回折ピークが現れる。
このとき標準的なスリットを用いた測定では入射ビームによる照射範囲が試料面からはみ出すことの影響（spill-over effect）が現れる。また、CSI-SSXD データ

4−2

測定装置と測定条件

CSI-SSXD データでは、ビームのはみ出しの効果も、

半 導 体 ス ト リ ッ プ 型 X 線 検 出 器（Rigaku, D/teX
Ultra-2）を装備したブラッグ・ブレンターノ型粉末回折測定装置（Rigaku, MiniFlex 600-C）を用いて粉末回折測定を行った。X 線源としては銅ターゲットの封入管（Canon Electronic Devices, A-21 Cu）を加速電圧 40 kV、放電電流 15 mA の定格条件で使用した。仕様上の X 線
源有効焦点サイズは wX = 0.1 mm であった。発散スリッ
トの開き角は ΦDS = 1.25º とした。公称厚さ 0.023 mmの Ni 箔を入射ビーム側の光路に挿入し、Cu Kβ 線を減その影響を受ける赤道収差の影響もやや複雑な挙動を示衰させるためのフィルターとして用いた。回折装置のゴす。その関係性について明確な数学モデルが立てられ、ニオメーター半径は R = 150 mm であった。ソーラー・実用的な補正法が提案されるようになったのは、最近のスリットに用いられる金属箔の間隔と長さの比の逆正接では、かなり広い回折角範囲にわたって入射ビームが試料面から中途半端にはみ出した状態になり、従来提案されていた数学的なモデル化・補正法は使えなくなる。
細い発散スリットを使って入射ビームの発散を制限す
る選択もありうる。測定時間を長くすれば強度の損失による統計精度の低下を補うことは可能である。しかしこの方法では、回折条件を満たす結晶粒の数が減少することによる統計精度の低下を補うことはできない。

― 27 ―

デスクトップ型粉末回折装置と PDF-4/Organics データベースを利用した有機化合物の分析として定義されるソーラー・スリット角の公称値はX 線の検出に用いた半導体ストリップ型検出器（Rigaku,
D/teX Ultra-2）のストリップ間隔は wD = 0.1 mm、総スト
リップ本数は 128 本であった。このことから検出面の赤道方向に沿った有効サイズは 12.8 mm であり、検出器の有効画角は 2 Ψ = 4.89º とみなせる。
ゴニオメータ角度 2Θ: 5º – 95º の範囲を 10º/min の
角速度で走査した。サンプリングの間隔は 0.01º とした。ステップあたりの計数時間は 0.06 s に相当する。

D-Glucose
DeconvolutionallytreatedLost-intensity
recovered

40000

Intensity (counts)

ΦSS = 1.25º であった。

30000
20000

R = 150 mm, W = 20 mm
ĭ DS = 1.25º, ĭ SS = 1.25º, 2Ȍ = 4.89º-1
t = 1.5 mm, ȝ = 1.44 mm

10000
0
10

20

30
2Ĭ (º)

40

50

Fig. 2 デスクトップ粉末回折装置により得られた市販 D-glucose
試薬の粉末回折強度データに逆畳込的処理を施して得られた
強度図形

5 − 3 PDF-4/Organics に基づくシミュレーション
5 − 1 生データ測定により得られた回折強度値をゴニオメータ角 2Θ

に対してプロットした図形の一部 （5º – 55º） を

PDF-4/Organics 2022 に収録されるデータのうち化学
組成 C6H12O6 として記載されるデータには 411 件のエントリーがあり、glucose 以外に galactose、mannose、
fructose などが含まれる。名称に glucose を含むことをFig. 1 に示す。Fig. 1 に示す範囲の強度データは 5 min

制約条件として追加して再検索すると、エントリー数は5．測定結果と逆畳込的処理

SSXD を用いることにより、従来の手法より統計精度

21 件になった。このうち最高ランクの S（star）品質デー
タは 11 件であり、α-D-glucose が 3 件、β-D-glucose が4 件、α -D-glucose monohydrate と glucose sodiumb r o m i d e h em i h y d r at e 、 g l u co se so d i u m iodi dehemihydrate、α-D-glucose-urea complex が 1 件ずつでの高い粉末回折データが得られると予想されたことを支あった。

の測定時間で得られたが、従来の感覚ではやや不自然と思われるかもしれないほど滑らかな回折強度図形が得られている。このことには、ゴニオメータ半径が短く角度分解能が低いことも影響しているが、むしろ CSI-

α -D-glucose（ PDF 02-063-0147 ）と β -D-glucose

持する結果と言える。

Fig. 1 中には、30 本ほどの強度ピークが認められ（PDF 02-063-0149）のデータに基づいて、今回の測定る。また、ピーク形状は低角側に長い裾を引く非対称な条件で予想される回折強度図形を Fig. 3 と Fig. 4 に示す。

形状になっている。このことは主に試料透過性収差によFig. 2 と Fig. 3、Fig. 4 を比較すれば、今回測定した
D-glucose 試薬の主成分は α-D-Glucose であることがわかる。PDF 02-063-147 の記載では、結晶系は直方晶系、空間群番号 19、空間群記号 P212121、a = 10.3662（9）Å、
b = 14.8506（16）Å、c = 4.9573（3）Å、単位胞体積
Vcell = 765.92 Å3、単位胞中の化学単位 Z = 4、計算密度ると考えられ、ピーク位置の低角側へのシフトが起きてIntensity (counts)

いることも自然に推測される。

60000
50000
40000
30000
20000
10000
0

D-Glucose
Back-loaded
1.5 mm-thick-1
Scan rate: 10º min
0.01º / stepR = 150 mm, W = 20 mm
ĭ DS = 1.25º, ĭ SS = 1.25º, 2Ȍ = 4.89º-1
t = 1.5 mm, ȝ = 1.44 mm
wX = wD = 0.10 mm

10
8

10

20

30
2Ĭ (º)

40

50

6

Fig. 1 デスクトップ粉末回折装置により得られた市販 D-glucose

420

試薬の粉末回折強度図形

10

5−2

R = 150 mm, W = 20 mm
ĭ DS = 1.25º, ĭ SS = 1.25º, 2Ȍ = 4.89º–1
t = 1.5 mm, ȝ = 1.44 mm
wX = wD = 0.10 mm

Į-D-glucose
PDF 02-063-0147
Simulation
RIR: 1.74

2030
2Ĭ (º)

40

50

Fig. 3 α-D-Glucose（PDF 02-063-0147）のデータから予測さ逆畳込的処理X 線源の分光強度分布の影響と装置収差についてのれる回折強度図形

逆畳込的処理を行った結果を Fig. 2 に示す。また、
ここではビームはみ出しによる強度損失とビーム透過による強度損失を自動回復する処理を施している。
逆畳込的処理と喪失強度回復処理の詳細についての記
述は省略するが、F ig. 2 に示した強度図形は、Cu Kα1
位置にピークを持つ左右対称な単一ピーク形状の分光強度分布を持つ仮想的な X

線源と、左右対称化された

3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0

R = 150 mm, W = 20 mm
ĭ DS = 1.25º, ĭ SS = 1.25º, 2Ȍ = 4.89º–1
t = 1.5 mm, ȝ = 1.44 mm
wX = wD = 0.10 mm

ȕ-D-glucose
PDF 02-063-0149
Simulation
RIR: 0.57

10

20

30
2Ĭ (º)

4050

装置収差函数モデルとの畳込として表現される回折図

Fig. 4 β-D-Glucose（PDF 02-063-0149）のデータから予測形に相当する。

される回折強度図形― 28 ―

井田

dcalc = 1.562 g cm–3 とされている。

隆して現れているが、かなり注意深くなければ、気付きに今回用いた粉末 X 線回折図形シミュレーション手法

くいかと思われる。相対強度 2.1% と 1.7% の 101 反射の 一 部 の 内 容 に つ い て は 既 に 公 開 さ れ て い る（Ida,と 130 反射の重なったピークも出現しているが、それ

2021b）。

ぞれを特定することは困難である。相対強度 0.2% とされる 021 反射を強度ピークとして確認することはでき

5−4

ないが、相対強度 0.7% とされる 210 反射は強度ピーク

選択配向補正Fig. 2 と Fig. 3 の強度パターンの食い違いは、選択配向として認めることができる。

効果によるものとして概ね説明できる。

200
(95)

る March-Dollase の一軸配向モデル（Dollase, 1986）を仮定して PDF 02-063-147 に記載された強度に補正を加えれば、Fig. 5 に示す強度図形が得られる。ただし、簡略化のためにここでは検出器のサイズが有限であることを無視した処理を施している。

210
(7)

011
(158)

101 130(21) (17)111 220(999) (56)

021
(2)
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0

D-Glucose
Raw data

60000
50000
40000
30000
20000
10000
0
16

17

18

19
2Ĭ (º)

20

21

Intensity (counts)

選択配向パラメータ（アスペクト比）を r = 0.709 とす

Intensity (counts)

例えば、選択配向軸（主軸）を（102）方向にとり、

22

Fig. 6 α-D-Glucose 111 反射付近の実測強度図形。上余白の矢印と括弧内の数値は、 PDF 02-063-0147 に記載されたピーク

8
6
4

R = 150 mm, W = 20 mm
ĭ DS = 1.25º, ĭ SS = 1.25º, 2Ȍ = 4.89º–1
t = 1.5 mm, ȝ = 1.44 mm
wX = wD = 0.10 mm

Į-D-glucose
PDF 02-063-0147
March-Dollase,r = 0.709 || (102)

位置と強度値を表す。

逆畳込的処理を施したデータについて、F ig. 6 に示した回折角範囲と同じ回折角範囲の強度図形を Fig. 7

2
0
10

20

30
2Ĭ (º)

40に示す。F ig. 6 に示した実測回折強度図形では低角側50へのピーク位置シフト、低角側に裾を引く非対称なFig. 5 α-D-Glucose（PDF 02-063-0147）のデータと、選択配ピーク形状が現れており、逆畳込的処理の後にはその非向 軸（102）、 選 択 配 向 パ ラ メ ー タ r = 0.709 と す る March-

対称性は弱められる。ピークの強度が 2/3 程度になり、

Dollase 配向モデルをから予測される回折強度図形

やや細く見えるピーク形状になっていることの主な要因
は、逆畳込的な処理により K α2 サブピークを除去する

Fig. 2 と Fig. 3、Fig. 5 とを比較すれば、選択配向モ

処理を施していることによる。

デルを取り入れることにより、PDF-4/Organics データ

200
(95)

選択配向が晶癖に由来するものとすれば、結晶学的な対称性から一軸配向はありえないはずだが、現実の試料がなんらかの選択配向を持つと解釈すること自体は自然

210
(7)

011
(158)

101 130(21) (17)111 220(999) (56)

021
(2)

D-Glucose
DCT

40000
30000

4000
3000

20000

2000

10000

1000

0

0
16

である。

Intensity (counts)の得られたことがわかる。

Intensity (counts)

から、実測の強度パターンに対して、より近い強度図形

17

18

19
2Ĭ (º)

20

21

22

Fig. 7 α-D-Glucose 111 反射付近の逆畳込処理後の強度図形。

6．同定と定性分析
同定・定性分析の文脈では、例えば「F ig. 2 で明瞭なしかし、逆畳込的処理後のピーク位置は、PDF 02-

ピークとして確認できるピークは、すべて α-D-glucose

063-0147 に記載された値より約 0.01º 高角側に出現し、（PDF 02-063-0147）のピークに帰属された」というよ

高角側に長めの裾を引く形状となっている。試料透過性

うな表現がされる。

効果を過大に評価している可能性はあるが、0.01º の角

データベースからは回折ピークの 2θ–I リストが提供

度ずれは装置製造会社が保証する機械精度の限界に近されるが、前節に示したように、実測のピーク強度値がく、「0.01º の許容誤差範囲でピーク位置が一致した」と

選択配向の影響を受けて変動することも普通なので、同表現されても、強い違和感はない。

定を行う際には、ピーク 2θ 位置の一致度が重要となる。

試料透過性効果に関して今回施した処理が、試料透過

α-D-Glucose の最強ピークである 111 反射付近の回性効果を過大に評価する可能性のあることは、比較的低折強度図形を Fig. 6 に示す。実測のピーク位置は PDF

角のピークに逆畳込的処理の前後で現れる変化を見れ

02-063-0147 に記載された値より約 0.05º 低角側に出現している。最強ピークに対する相対強度 5.6% とされる
220 反射は、111 反射ピークの右側に肩のような構造とば、さらに明確になる。

― 29 ―

α-D-Glucose の最低角に現れる 110、020、120 反射を含む強度図形を Fig. 8 に示す。実測のピーク形状は

デスクトップ型粉末回折装置と PDF-4/Organics データベースを利用した有機化合物の分析

低角側に長い裾を引く非対称性を示し、位置も PDF 02-

高く、低い回折角に反射が現れる有機化合物試料の場合

063-147 に記載される位置より低角側にずれた位置になに、
現在の逆畳込的手法とその基盤となる解析理論には、る。
逆畳込的処理を施したデータについて、Fig. 8 に示し

まだ不十分な面があるらしいことも示された。

たのと同じ範囲の強度図形を Fig. 9 に示す。

Intensity (counts)

110
(46)

020
(43)

値 と は 必 ず し も そ の ま ま 対 応 す る わ け で は な い が、

120
(117)

March-Dollase の一軸配向モデルを導入することで一致度が向上される場合がある。

D-Glucose
Raw data

4000
3000

実測の粉末回折強度とデータベースに記載された強度

有機化合物の構造データベースとしての CCDC CSDと ICDD PDF-4/Organics の優劣は明確でない。PDF4+ の導入された環境であれば、PDF-4/Organics を追加

2000
1000

することは検討に値する。ただし、有機化合物の反射リ

0
10

11

12

13
2Ĭ (º)

14

15

16

ストは大規模になりがちであり、無機化合物の分析とはFig. 8 α-D-Glucose 最低角 3 ピークを含む実測強度図形。上余異なるアプローチも必要となる面がある。

白の矢印と括弧内の数値は、PDF 02-063-0147 に記載された

参考文献

ピーク位置と強度値を表す。

Intensity (counts)

110
(46)
4000

020
(43)

Dollase, W. A.（1986）. “Correction of intensities for preferred

120
(117)

orientation in powder diffractometry: application of the
March model,” J. Appl. Crystallogr. 19, 267–272.［doi:D-Glucose
Deconvolutionally treated3000

10.1107/S0021889886089458］

2000

Ida, T.（2021a）. “Equatorial aberration for powder diffraction

1000

data collected by continuous scan of a silicon strip X-ray
detector, ” Powder Diiffr. 36 , 169–175.

0
10

11

12

13
2Ĭ (º)

14

15

16［doi: 10.1017/S0885715621000403］

Fig. 9 α-D-Glucose 最低角 3 ピークを含む角度範囲での逆畳込

Ida, T. （2021b）. “Continuous series of symmetric peak profile
functions determined by standard deviation and kurtosis,”

的処理後の強度図形。

Powder Dif fr. 36, 222–232.［doi: 10.1017/S0885715621000567］

Fig. 9 に示す逆畳込的処理後の図形では、ピーク位置

Ida, T. & Kimura, K.（1999）. “Effect of sample transparencyについては PDF 02-063-147 に記載された位置に近く

in powder diffractometry with Bragg-Brentano geometryなっているが、ピーク形状にはむしろ高角側に長めの裾

as a convolution,” J. Appl. Crystallogr. 32, 982–991.
［doi: 10.1107/S0021889899008894］

を引く非対称性が表れており、現在の手法では装置収差の影響を正しく処理できていないことが示唆される。単Ida, T. & Toraya, H.（2002）. “Deconvolution of the instrumental

純に試料透過性効果について過大評価をしている可能性

functions in powder X-ray diffractometry, ”

もあるが、ビームはみだしの起こる低角領域では、赤道

J. Appl. Crystallogr. 35, 58–68.

収差の影響について、1 階と 3 階のキュムラントの効果［doi: 10.1107/S0021889801018945］

のみをやや強引な手法（Ida, 2021a）で修整しているので、結果として現れた非対称性が、そのことによる可能性も否定しづらい。
7．おわりにデスクトップ型粉末回折装置 Rigaku MiniFlex 600-Cを用いて D-glucose の X 線回折測定を行い、逆畳込的な処理を施して、PDF-4/Organics デ―タベースとの照合を行った。
デスクトップ型粉末回折装置を用いて短時間の測定で得られたデータであっても、最強ピークに対する相対強度が 1% 以下のピークを明確に検出できる場合があった。半導体ストリップ型検出器の連続走査積算により、容易に統計精度の高いデータが得られることから、逆畳込的な処理も比較的良好に機能する。しかし、透過性が― 30 ―