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異常X線散乱（AXRSまたはXRAS ）は、 X線回折における非破壊的な測定手法であり、試料を構成する元素の吸収端付近の波長を選択した際に生じる異常分散を利用する。材料研究において、ナノメートルサイズの構造の違いを研究するために用いられる。
X線回折では、原子の散乱因子fは、その原子が持つ電子の数にほぼ比例します。しかし、原子が放射線を強く吸収する波長に近い波長では、異常分散により散乱因子が変化します。分散は因子の大きさに影響を与えるだけでなく、光子の弾性衝突に位相シフトも与えます。したがって、散乱因子は複素数として最もよく表すことができます。[ 1 ]
シンクロトロン放射が利用可能になったことで、X線散乱の異常な側面は科学界で大きな関心を集めるようになりました。特定の固定波長でしか動作しない卓上型X線源とは対照的に、シンクロトロン放射は電子を加速し、アンジュレーター（周期的に配置された双極子磁石の装置）を使用して電子の軌道を「揺らす」ことで、目的の波長のX線を生成します。これにより、科学者は波長を変化させることができ、ひいては調査対象の試料中の特定の元素の散乱係数を変化させることが可能になります。したがって、コントラスト変化と呼ばれるプロセスで特定の元素を強調することができます。この効果に加えて、異常散乱は原子の周囲の電子雲の球形からのずれに対してより敏感です。これは、原子の外殻の遷移を伴う共鳴効果、すなわち共鳴異常X線散乱につながる可能性があります。
タンパク質結晶学において、異常散乱とは、強いX線吸収によって結晶内の他の原子とは異なる、回折X線の位相変化を指します。[ 2 ] 個々の原子が吸収するエネルギー量は、その原子番号に依存します。タンパク質に含まれる炭素、窒素、酸素などの比較的軽い原子は、X線結晶学で使用される通常のX線波長では異常散乱に寄与しません。[ 3 ] したがって、異常散乱を観測するには、タンパク質に重原子が本来存在するか、重原子誘導体を作成する必要があります。さらに、X線の波長は重原子の吸収端に近い必要があります。