BL16B1

X射线小角散射光束线站
原理及科学目标
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图1. X射线小角散射原理示意图

  X射线散射基本原理是当X射线照射到样品上时,如果样品内部存在纳米尺度的电子密度不均匀区,则会在入射光束周围的一定角度范围内出现X射线散射信号。不同尺度的微观结构可以形成不同角度的散射,包括小角X射线散射(SAXS, >1 nm)、广角X射线散射(WAXS,<1 nm)。X 射线散射是研究材料纳米尺度结构的重要实验手段,高分子结晶、嵌段共聚物的微相分离、纳米填料、纤维微孔等微观结构尺寸都处于该范围内。

    

图2. X射线小角散射探测尺度范围

表1. X射线小角散射得到的结构信息

 体系  从SAXS(WAXS)能得到的信息
 单分散颗粒体系  颗粒尺寸、颗粒形貌(球状、棒状或片状),径向电子密度分布,分子量
 高分子体系  相关长度,卷绕度结晶区和非晶区的相畴结构(取向、尺寸),晶格结构
 液晶体系  长周期结构,长程有序度,晶格对称性和尺寸
 粉末体系  平均粒径、粒度分布、比表面积等

线站布局和性能
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图3. 光束线布局
 
 
能量范围: 5 ~ 15 keV 
能量分辨率: 4.4 × 10-4 @ 10keV 
光子通量: 2 × 1011 phs/s @ 10keV 
聚焦光斑尺寸: 0.5(h) × 0.5(v) mm2 @ 10keV 
SAXS测量尺度: 1-80 nm (q range at 10keV : 0.078 ~6.28 nm-1
X射线散射常用方法学
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图4. SAXS/WAXS联用技术
图5. 掠入射散射技术(GISAXS and GIWAXS)