精准探测物质结构的小角X射线散射技术

所谓“小角散射”，是指被研究的试样在靠近X射线入射光束附近很小角度内的散射现象。

X射线衍射主要用于研究和分析晶体的结构，建立晶体的原子排列，后来X射线衍射从纯晶体学扩展到不完善晶体、微晶的大小，甚至扩展到非晶原子结构和液体的独立研究。小角X射线散射是这些领域之一，现已发展成为X射线衍射学中的一个独立分支。

研究X射线衍射理论的基本公式是著名的布拉格方程：λ=2dsinθ。其中d为晶面间距；θ为衍射或散射角；λ为X射线波长。对于一定的波长，d和θ之间存在着反比关系，即区域结构越大，散射角越小。(www.xing528.com)

晶体的结构单元是原子或基团，其晶面间距大多小于1.5nm，如用X射线波长（CuKα）λ=0.15mm，则2θ大于5°，并且反映的都是衍射现象。对于两相体系，一相（分散相或称微区）分散在另一相（连续相）的两相体系中，如合金、半结晶聚合物、嵌段聚合物、乳液和蛋白质溶液等，分散相的区域结构和间距往往大于1.5mm，有的甚至可达几百纳米以上，而且分散相的排列周期性很差，反映的大多是散射现象，这种微区结构或其周期性排列引起的散射或衍射现象一般都反映在2θ小于5°的范围内。因此，一般而言，把2θ大于5°的衍射或散射称为广角X射线衍射（Wide angle X-ray diffraction，简称WAXD或XRD）；把2θ小于5°的衍射和散射称为小角X射线散射（Small angle X-ray scattering，简称SAXS）。但是，2θ为5°绝不是定义或划分广角X射线衍射和小角X射线散射的严格界限。

小角X射线散射理论与广角X射线衍射理论不同，除了计算微区结构的周期性（即长周期）排列以外，几乎用不到布拉格公式，而且在实验装置和方法上也有差异。