由于X射线具有极大的能量,当其照射到晶体时,晶体中的原子会在X射线的作用下被迫做周期性的运动,从而会以原子球为单位对外发射次声波,该波的频率与入射X射线一致,这个过程就称为X射线的散射。

小角X射线散射(Small Angle X-ray Scattering, SAXS)是指当X射线照射到试样上,在靠近入射X光束周围2°~5°的小角度范围内发生的散射现象。由于电磁波的散射遵循反比定律——被照物体的有效尺寸相对于入射波越大,电磁波的散射角越小,因此SAXS的研究主体主要是数百至上千埃的亚微观结构物质(高聚物、蛋白质、溶胶凝胶、超细粉末、多孔碳等)。SAXS技术凭借其得天独厚的优势,已成为亚微观结构研究的主要工具之一。
广角X射线衍射又称大角度X射线衍射是相对于小角X射线衍射而言的。当X射线照到试样上,如果试样内部存在纳米尺寸的密度不均匀区(1-100nm),则会在入射X射线束周围一定角度范围内出现散射X射线。一般而言,我们把θ大于5°的散射称为广角X射线衍射,把θ小于5°的散射称为小角X射线衍射。
不同仪器可能探测的物质结构尺寸范围:

如何看二维图?

1.图像中心:直射光的位置
图像的最中心点对应的是X射线穿过样品的直线路径,那里通常亮度最高,是未发生散射的“直通光”位置。
2.亮度:该方向的散射强度二维图像上每个像素点的亮度,反映了该方向上散射光的强弱。
亮的区域表示该方向散射强,暗的区域表示散射弱。
3.圆圈: 相同 q 值的等高线q 值是散射向量大小,与结构尺寸d 成反比:
圆圈越靠中心→ q 越小 → 表示结构尺寸越大。
圆圈越外层→ q 越大 → 表示结构越小。
4.圆形对称性 → 表示样品结构各向同性
如果图像是完美的同心圆:说明样品的结构在各个方向上都是一致的(各向同性)。
如果图像出现椭圆形、椭圆环或特定方向拉伸的条纹:说明样品内部结构在某一方向上有取向性,比如拉伸方向、结晶方向等。
样品要求:
液体样品:需均匀分散,浓度适中(避免多重散射)。
固体样品:薄膜或薄片,厚度适中。
生物样品:需在缓冲液中保持稳定。
样品浓度:液体样品浓度不宜过高。
样品厚度:固体样品需避免过厚导致X射线吸收过强
实测案例:




本文源自微信公众号:研理测试
原文标题:《SAXS和WAXS是什么?怎么选?怎么看图?》
原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/7E9bhFNK6iRhbo_WMP0vBg
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