小角X射线

小角X射线散射（Small Angle X-Ray Scattering, SAXS）是研究纳米尺度微结构的重要手段。根据SAXS理

论，只要体系内存在电子密度不均匀（微结构，或散射体），就会在入射X光束附近的小角度范围内产生相

干散射，通过对小角X射线散射图或散射曲线的计算和分析即可推导出微结构的形状、 大小、分布及含量

等信息。这些微结构可以是孔洞、粒子、缺陷、材料中的晶粒、非晶粒子结构等，适用的样品可以是气体、

液体、 固体。同时，由于X射线具有穿透性，SAXS信号是样品表面和内部众多散射体的统计结果。相对

于其它纳米尺度分析表征手段，如SEM、TEM、AFM而言，SAXS具有结果有统计性、测试快速、无损分

析、制样简单、适用范围广等优点。

对于各向同性体系分析起来没多大困难，但是需要进行各种校正，不校正结果会较差。对于择优取向体

系SAXS分析起来还是一个世界性难题。两千零几年本.zhu有一篇文章就专门提到这个问题，说择优取向

体系计算得到的结果非常不可靠，所以他干脆不分析，stribeck也提出同样的问题，他说：“在面对各向异

性体系的时候我们就像科学家在1931年面对各向同性体系时一样。”现在很多人在做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。可以这么说，散射普遍存在，

衍射只在满足布拉格方程时才出现。

希望对你有用。

可以参考以下书籍

孟昭富. 小角X射线散射理论及应用. 1995.

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

小角X射线散射——理论、测试、计算及应用，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射线散射(SAXS)

小角X射线散射(SAXS)是指靠近原光束附近很小角度内电子对X射线的相干散射现象。其物理实质

在于散射体和周围介质的电子云密度的差异。

不同于X射线衍射，SAXS适合在相对较低分辨率下表征非晶材料的结构特征，是目前国际前沿领域“软物

质”—纳米结构材料研究的强有力工具。

SAXS与X射线衍射原理简单比较

晶体晶格的衍射X射线，衍射角： 0.5 ～ 170°

散射是指波与空间中不太有序的原子的相互作用。如果你看一幅散射光线的图象，你看到的是空间连续的

轨迹。

衍射一般是但物体或部分物体由有序原子构成时，这些有序排列的原子将光波按特定方向散射而形成特殊

的图样。

Bragg方程 sinө = λ/2d 仍然是SAXS的基础。

SAXS测量经常讨论散射因子(矢量）q, 定义为 q = 4πsinө/λ 是入射与散射波矢之差的模。q has

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

散射矢量, q, 另一种定义方式为： 2p /l (S-So). 它是根据辐射波长, l, 和分别沿X射线入射与散射方向的

单位矢量, So 和 S. 如上图所示, So 与 S 间夹角是 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础.

X射线散射是由 电子密度差别引起的 ，中子散射不同核的散射指数差别引起的 ；光散射是由折射指数差

别引起。

小角X射线散射数据与参数

• 散射峰位置 (q*)

•

• 散射峰强度 (I(q*))

• 散射峰宽度 (FWHM)

SAXS的优点

SAXS是一种非破坏性的分析方法；适用样品范围宽，干、湿态样品都适用；与TEM比较，几乎不需特殊

样品。能表征TEM无法测量的样品。对弱序、液晶性结构、取向和位置相关性有较灵敏的检测。可

制备

以直接测量体相材料，有较好的粒子统计平均性。

SAXS通常测定尺寸为1-1000 nm数量级范围（胶体范围)的结构特征，即特别适合于纳米尺度亚微观结构

的研究。研究领域涉及、化工、、分子生物学、医药学、凝聚态物理等多学科。研究对象

化学材料科学

包括具有各种长程纳米结构的软物质体系，如液晶、液晶态生物膜的各种相变化、溶致液晶、胶束、囊泡、

脂质体、缔合结构、生物大分子（蛋白质、核酸等）、自组装超分子结构，分形结构和

表面活性剂溶胶

界面层结构、溶液、结晶取向聚合物（工业和薄膜）、嵌段离子离聚物的微观结构等。

聚合物纤维

LS 不能光学不透明的样品，SAXS 不适于研究厚的或用复杂容器装载的样品, 而 SANS (和 SAXS)

研究

相对LS可探测不同长度尺度的样品。