小角X射线散射演示文稿.ppt

1、小角x光散射，主要内容，小角x光散射的基本理论小角x光散射系统以单个散射系统为例说明了散射强度的几个公式小角x光散射系统的分析与说明小角x光散射应用简介，小角x光散射的基本理论。20世纪初，伦琴发现了波长小于可见光的辐射。因为伦琴对这种射线的性质一无所知，他将其命名为x光。到20世纪30年代，人们以固体纤维和胶体粉末为研究材料，发现了小角x光散射现象。当x光照射样品时，如果样品中存在纳米尺度的电子密度不均匀区域，散射的x光将在入射光束周围的小角度范围内(一般为26)出现。这种现象被称为x光小角散射或小角x光散射，简称SAXS。SAXS已成为研究亚微米固体或液体结构的有力工具，如x射线与物质的相

2、互作用、吸收体、入射x射线、热效应、透射x射线、散射x射线、相干散射、非相干散射、荧光x射线、电子、反冲电子、俄歇电子、光电子、康普顿散射、汤姆逊散射、光电效应。x光是一种短波长(0.05-0.25纳米)的电磁波。当一束x光照射样品时，可以观察到两个过程：1 .如果样品具有周期性结构(晶体区域)，则x光是相干散射的，并且入射光和散射光之间没有波长变化。这个过程被称为大角度x光衍射效应。2.如果样品具有不同电子密度的非周期性结构(晶体和非晶区域)，则x光会发生非相干散射，波长也会发生变化。这个过程叫做小角x光衍射效应。入射到晶体中的x光会使晶体中原子的电子产生频率相同的受迫振动，因此每个原子都可

3、以作为新的x光源，发射出与周围入射光线波长相同的二次x光。它们有相同的波长，但是它们的强度很弱。然而，有大量的原子在某个时期重复出现，这些原子产生的二次x光会相互干扰。当二次x光之间的光程差等于波长的整数倍时，光波将相互叠加，从而被观察到。晶体中x光衍射的基本原理、小角x光散射、纳米微粒和纳米微孔都有一些任意的电子云密度起伏。在聚合物和生物体中，由交替的结晶区和无定形区形成的长周期结构在于散射体和周围介质之间电子云密度的差异。小角x光散射系统，单分散系统。它由稀疏分散、随机定向的粒子组成，具有均匀的尺寸和形状以及均匀的电子云密度。所谓大小和形状的一致性，是指根据不同的研究对象，采用不同的近似方

4、法。随机取向意味着粒子在不同取向的概率是相同的，总散射强度是粒子不同取向的平均结果。稀疏分散意味着粒子的大小比粒子之间的距离小得多。粒子间的相干散射可以忽略不计，散射强度可以视为多个粒子的散射强度之和。均匀的电子云密度意味着每个粒子具有相同的电子云密度。稀疏定向系统。它由形状和大小相同、电子云密度均匀但方向一致的粒子组成。多分散系统。由形状和电子云密度相同但大小不同的粒子组成的随机定向且分布稀疏的粒子系统。稠密粒子系统。粒子系统具有相同的尺寸、形状和电子云密度，随机取向，以及小的粒子间距。具有相同大小和形状、随机取向、稀疏分布和不均匀电子云密度的粒子系统。任意系统。它不能包含在上述系统中。长期

5、结构。单分散系统b稀疏取向系统c多分散系统d密集粒子系统e不均匀密度粒子系统f任意系统g长周期结构，以单分散系统为例解释散射强度的几个公式，单分散系统的散射强度，X射线是电磁波，X电子的散射强度当x光照射到物体上时，物体中的每一个电子都成为散射源，电子在不同方向的散射强度由汤姆逊公式确定：由于散射角很小，在小角度范围内，电子的散射强度与散射角无关，而静止粒子的散射强度，如左图所示，入射方向与散射方向的夹角为2。散射矢量，入射方向，散射方向，一个电子，只有相干散射(散射角很小，非相干散射可以忽略)，固定粒子的散射强度，求和形式，单分散系统中的平均散射强度，对于球形粒子，球形粒子的散射强度图，半轴

6、旋转椭球粒子的Gunier近似定律(粒子散射的近似表达式)，注：但不适用于散射曲线的大角度部分，N粒子的单散射系统，以及Gunier近似定律。从两边取对数，在低角部分可得到一条直线，斜率为a，则可得到回转半径和单个散射系统的散射分析和解释。确定粒子的回转半径，消除粒子形状因子引起的粒子间的干扰，计算离子体积、粒子质量，确定粒子形状比内表面，确定粒子特征函数、距离分布函数，通过积分不变峰分析判断粒子界面性质，使用小角度x光散射仪和准直系统获得小发散度平行光束、分点准直和线准直。准直系统的狭缝越窄越好，并且准直系统的长度越长越好，从而可以获得具有小发散度的平行光束。样品架真空室接收系统、小角度x光

7、散射系统、SAXS几何装置示意图、x光光源：(1)旋转阳极靶(2)同步辐射探测器(1)照相法(2)计数管法(3)位置敏感探测器(4)成像板法、SAXS准直系统和针孔准直系统，利用真空准直和照相法记录x光强度，可以得到全方位的小x光强度第一和第二狭缝的宽度是固定的。第三狭缝的宽度是可调的，这可以阻挡由前两个狭缝产生的寄生散射。Kratky U准直系统具有较高的角分辨率，拓展了粒子尺寸的研究范围。可以获得小角散射强度数据，使得外推的零角散射强度值准确，提高了积分不变量的计算精度。锥形准直系统主要用于定量测定。采用布鲁克SAXS仪器(德国布鲁克)、里加库SAXS仪器(日本)、飞利浦SAXS仪器(荷兰)、同步辐射SAXS仪器和小角度x光散射法研究溶液中粒子的特性。最简单的方法是研究物体的微观结构，研究一些高分子材料在活体和动态过程中的散射强度，研究高分子的流动过程，确定粒子中封闭的内孔，获得样品中的统计平均信息，可以准确地确定两相比内表面和离子体积百分比等参数更便于制备样品，研究高分子结构的范围，通过Guinier散射测量溶液中高分子的形状和大小。测定了胶体中胶体颗粒的形状、粒径和粒径分布，