小角X射線

小角X射線散射（Small Angle X-Ray Scattering, SAXS）是研究納米尺度微結(jié)構(gòu)的重要手段。根據(jù)SAXS理

論，只要體系內(nèi)存在電子密度不均勻（微結(jié)構(gòu)，或散射體），就會(huì)在入射X光束附近的小角度范圍內(nèi)產(chǎn)生相

干散射，通過對(duì)小角X射線散射圖或散射曲線的計(jì)算和分析即可推導(dǎo)出微結(jié)構(gòu)的形狀、 大小、分布及含量

等信息。這些微結(jié)構(gòu)可以是孔洞、粒子、缺陷、材料中的晶粒、非晶粒子結(jié)構(gòu)等，適用的樣品可以是氣體、

液體、 固體。同時(shí)，由于X射線具有穿透性，SAXS信號(hào)是樣品表面和內(nèi)部眾多散射體的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。相對(duì)

于其它納米尺度分析表征手段，如SEM、TEM、AFM而言，SAXS具有結(jié)果有統(tǒng)計(jì)性、測(cè)試快速、無損分

析、制樣簡(jiǎn)單、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。

對(duì)于各向同性體系分析起來沒多大困難，但是需要進(jìn)行各種校正，不校正結(jié)果會(huì)較差。對(duì)于擇優(yōu)取向體

系SAXS分析起來還是一個(gè)世界性難題。兩千零幾年本.zhu有一篇文章就專門提到這個(gè)問題，說擇優(yōu)取向

體系計(jì)算得到的結(jié)果非常不可靠，所以他干脆不分析，stribeck也提出同樣的問題，他說：“在面對(duì)各向異

性體系的時(shí)候我們就像科學(xué)家在1931年面對(duì)各向同性體系時(shí)一樣。”現(xiàn)在很多人在做SAXS都只是在做小

角度的衍射分析，也就是低角度衍射峰位置的分析，而不是真正的散射分析。可以這么說，散射普遍存在，

衍射只在滿足布拉格方程時(shí)才出現(xiàn)。

希望對(duì)你有用。

可以參考以下書籍

孟昭富. 小角X射線散射理論及應(yīng)用. 1995.

O Glatter OK. Small angle x-ray scattering. 1982.

小角X射線散射——理論、測(cè)試、計(jì)算及應(yīng)用，朱育平，2008

Small angle scattering of X-ray, r t,1955

Methods of X-ray and Neutron Scattering in Polymer Science

structure analysis by small angle x-ray and neutron scattering，1987小角X射線散射(SAXS)

小角X射線散射(SAXS)是指靠近原光束附近很小角度內(nèi)電子對(duì)X射線的相干散射現(xiàn)象。其物理實(shí)質(zhì)

在于散射體和周圍介質(zhì)的電子云密度的差異。

不同于X射線衍射，SAXS適合在相對(duì)較低分辨率下表征非晶材料的結(jié)構(gòu)特征，是目前國(guó)際前沿領(lǐng)域“軟物

質(zhì)”—納米結(jié)構(gòu)材料研究的強(qiáng)有力工具。

SAXS與X射線衍射原理簡(jiǎn)單比較

晶體晶格的衍射X射線，衍射角： 0.5 ～ 170°

散射是指波與空間中不太有序的原子的相互作用。如果你看一幅散射光線的圖象，你看到的是空間連續(xù)的

軌跡。

衍射一般是但物體或部分物體由有序原子構(gòu)成時(shí)，這些有序排列的原子將光波按特定方向散射而形成特殊

的圖樣。

Bragg方程 sin? = λ/2d 仍然是SAXS的基礎(chǔ)。

SAXS測(cè)量經(jīng)常討論散射因子(矢量）q, 定義為 q = 4πsin?/λ 是入射與散射波矢之差的模。q has

dimensions of (length)-1; normally quoted in nm-1 or A-1

散射矢量, q, 另一種定義方式為： 2p /l (S-So). 它是根據(jù)輻射波長(zhǎng), l, 和分別沿X射線入射與散射方向的

單位矢量, So 和 S. 如上圖所示, So 與 S 間夾角是 2q. 因此散射矢量的大小, q, 等于 4 p sin q / l. 散

射矢量是所有散射方程的基礎(chǔ).

X射線散射是由 電子密度差別引起的 ，中子散射不同核的散射指數(shù)差別引起的 ；光散射是由折射指數(shù)差

別引起。

小角X射線散射數(shù)據(jù)與參數(shù)

? 散射峰位置 (q*)

?

? 散射峰強(qiáng)度 (I(q*))

? 散射峰寬度 (FWHM)

SAXS的優(yōu)點(diǎn)

SAXS是一種非破壞性的分析方法；適用樣品范圍寬，干、濕態(tài)樣品都適用；與TEM比較，幾乎不需特殊

樣品。能表征TEM無法測(cè)量的樣品。對(duì)弱序、液晶性結(jié)構(gòu)、取向和位置相關(guān)性有較靈敏的檢測(cè)。可

制備

以直接測(cè)量體相材料，有較好的粒子統(tǒng)計(jì)平均性。

SAXS通常測(cè)定尺寸為1-1000 nm數(shù)量級(jí)范圍（膠體范圍)的結(jié)構(gòu)特征，即特別適合于納米尺度亞微觀結(jié)構(gòu)

的研究。研究領(lǐng)域涉及、化工、、分子生物學(xué)、醫(yī)藥學(xué)、凝聚態(tài)物理等多學(xué)科。研究對(duì)象

化學(xué)材料科學(xué)

包括具有各種長(zhǎng)程納米結(jié)構(gòu)的軟物質(zhì)體系，如液晶、液晶態(tài)生物膜的各種相變化、溶致液晶、膠束、囊泡、

脂質(zhì)體、締合結(jié)構(gòu)、生物大分子（蛋白質(zhì)、核酸等）、自組裝超分子結(jié)構(gòu)，分形結(jié)構(gòu)和

表面活性劑溶膠

界面層結(jié)構(gòu)、溶液、結(jié)晶取向聚合物（工業(yè)和薄膜）、嵌段離子離聚物的微觀結(jié)構(gòu)等。

聚合物纖維

LS 不能光學(xué)不透明的樣品，SAXS 不適于研究厚的或用復(fù)雜容器裝載的樣品, 而 SANS (和 SAXS)

研究

相對(duì)LS可探測(cè)不同長(zhǎng)度尺度的樣品。