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構的重要手段。根據SAXS理

論，只要體系內存在電子密度不均勻（微結構，或散射體），就會在入射X光束附近的小角度范圍內產生相

干散射，通過對小角X射線散射圖或散射曲線的計算和分析即可推導出微結構的形狀、 大小、分布及含量

等信息。這些微結構可以是孔洞、粒子、缺陷、材料中的晶粒、非晶粒子結構等，適用的樣品可以是氣體、

液體、 固體。同時，由于X射線具有穿透性，SAXS信號是樣品表面和內部眾多散射體的統計結果。相對

于其它納米尺度分析表征手段，如SEM、TEM、AFM而言，SAXS具有結果有統計性、測試快速、無損分

析、制樣簡單、適用范圍廣等優點。

對于各向同性體系分析起來沒多大困難，但是需要進行各種校正，不校正結果會較差。對于擇優取向體

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

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

性體系的時候我們就像科學家在1931年面對各向同性體系時一樣。”現在很多人在做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才出現。

希望對你有用。

可以參考以下書籍

孟昭富. 小角X射線散射理論及應用. 1995.

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

小角X射線散射——理論、測試、計算及應用，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電子對X射線的相干散射現象。其物理實質

在于散射體和周圍介質的電子云密度的差異。

不同于X射線衍射，SAXS適合在相對較低分辨率下表征非晶材料的結構特征，是目前國際前沿領域“軟物

質”—納米結構材料研究的強有力工具。

SAXS與X射線衍射原理簡單比較

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的

軌跡。

衍射一般是但物體或部分物體由有序原子構成時，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。

SAXS測量經常討論散射因子(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). 它是根據輻射波長, 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.

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差別引起的 ；光散射是由折射指數差

別引起。

小角X射線散射數據與參數

? 散射峰位置 (q*)

?

? 散射峰強度 (I(q*))

? 散射峰寬度 (FWHM)

SAXS的優點

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

樣品。能表征TEM無法測量的樣品。對弱序、液晶性結構、取向和位置相關性有較靈敏的檢測。可

制備

以直接測量體相材料，有較好的粒子統計平均性。

SAXS通常測定尺寸為1-1000 nm數量級范圍（膠體范圍)的結構特征，即特別適合于納米尺度亞微觀結構

的研究。研究領域涉及、化工、、分子生物學、醫藥學、凝聚態物理等多學科。研究對象

化學材料科學

包括具有各種長程納米結構的軟物質體系，如液晶、液晶態生物膜的各種相變化、溶致液晶、膠束、囊泡、

脂質體、締合結構、生物大分子（蛋白質、核酸等）、自組裝超分子結構，分形結構和

表面活性劑溶膠

界面層結構、溶液、結晶取向聚合物（工業和薄膜）、嵌段離子離聚物的微觀結構等。

聚合物纖維

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

研究

相對LS可探測不同長度尺度的樣品。