小角X射线散射SAXS数据分析程序SAXS10.pdf

第30卷第7期 核 技 术 Vbl．30，No．7 NUCLEAR Julv2007 2007年7月 TECHNIQUES 默广1’2陈中军1 王维1，2陈兴1，2蔡泉1，2 李志宏1张坤浩1，2吴忠华1，2 1(中国科学院高能物理研究所多学科中心北京lo0049) 2(中国科学院研究生院北京l00049) 摘要本文介绍我们自己编写的一个小角散射数据分析程序。该程序基于FORTRAN语言，其功能包括：小 角散射实验数据的背底扣除，Guinier定律和Porod定理的应用，样品分形特点的分析，粒度分布函数的计算， 以及散射强度曲线的检验。通过理论计算的结果与实验结果的比较，还可以进一步得到简单的颗粒形状的信 息。 关键词小角散射，程序，数据分析，粒度分布函数，颗粒形状 中图分类号0434 若样品内部存在纳米量级的密度不均匀区域 取得较好的效果。作为第一版的SAxs数据分析程 nm)，则x射线照射到样品时会在序，SAxS (一般在2一100 小角范围内产生散射花样，这就是小角X射线散射 作图、Porod作图以及分形维数的分析，还可给出 样品中的颗粒度分布函数。也可由理论散射曲线与 (SAxS)。随着同步辐射技术的发展，SAxs越来越 多地应用于纳米材料和生物体系的研究。有关 实验结果的比较，给出简单的颗粒形状的信息。 sAxS理论虽有著述【l_3】，但SAXS数据分析方法 仍在发展和完善之中。北京同步辐射装置(BSRD的1程序功能及特点 sAxs实验站也未建立一套完整的数据分析软件， 1．1 背底扣除 而随着SAxs用户的迅速增多，对sAxs数据分析 软件的需求十分迫切。 SAXS实验样品并非完全是纯纳米级颗粒物 国外已有一套适用于生物样品SAxS数据分析质，往往伴有溶剂、衬底、支撑物质或辅助材料等。 的软件【4】，但侧重于生物样品的形状分析。无机小 这些背底样品对X射线的吸收使散射强度降低，且 分子体系通常均非单一尺寸的纳米颗粒组成，现有 不同散射角处的背底吸收路径不同，故必须扣除背 的由sAxs数据分析研究纳米颗粒的颗粒度分布及底的散射贡献。同步辐射入射光强随时间变化，也 演变的方法，也并非普遍适用。大多数SAxS数据必须对入射光强作归一化处理。如图l所示，仅考 分析方法还依赖于采谱的实验条件、数据格式等， 虑一次散射，设单位入射光强下单位厚度样品在2目 某一特定方法的实现也有一定难度。 角方向上产生的散射光强为C，样品的线吸收系数 我国能用于系统地处理sAxs数据的软件极 少。据作者所知，张晋远等【5’61开发了一个基于实验 室x光机的SAxS数据粒度分析程序，该程序当然 不适用同步辐射SAxS数据的分析。为此，我们编 写了适用于无机小分子体系的SAXS数据分析程序 (SAXSl．O)，以与BSRF的SAxS用户共享。通常， 随散射角增大，sAxs散射强度迅速减弱，数据噪 声增大，给SAXs数据的颗粒度及分布的分析带来 图1样品存在吸收时散射过程示意图 SchemadcoftlleSAXS 困难。本文中，我们采用多种技术来解决这一问题， Fig．1 process、vitllabsorpdon 国家自然科学基金资助 第一作者：王维，女，1982年出生，2004年毕业于河北工业大学应用物理系，现博士研究生 通讯作