Articles

Pienikulmaisessa Röntgensironnassa

SAXS-instrumentissa näytteeseen tuodaan monokromaattinen röntgensäde, josta osa röntgensäteistä siroaa, kun taas useimmat yksinkertaisesti käyvät näytteen läpi ilman vuorovaikutusta sen kanssa. Hajanaiset röntgensäteet muodostavat sirontakuvion, joka sitten havaitaan ilmaisimessa, joka on tyypillisesti 2-ulotteinen litteä Röntgensäteilyilmaisin, joka sijaitsee näytteen takana kohtisuorassa näytteeseen alun perin osuneen ensiösäteen suuntaan nähden. Sirontakuvio sisältää tiedot näytteen rakenteesta.Suurin ongelma, joka on voitettava SAXS instrumentointi on erottaminen heikko hajallaan intensiteetti vahva kauko palkki. Mitä pienempi haluttu kulma, sitä vaikeampaa tästä tulee. Ongelma on verrattavissa siihen, kun yritetään havainnoida heikosti säteilevää kohdetta lähellä aurinkoa, kuten auringon koronaa. Korona tulee näkyviin vain, jos kuu sulkee pois päävalonlähteen. Samoin SAKSEISSA on estettävä sironnutta sädettä, joka vain kulkee näytteen läpi, estämättä läheistä sironnutta säteilyä. Useimmat saatavilla olevat Röntgenlähteet tuottavat toisistaan poikkeavia säteitä, mikä pahentaa ongelmaa. Periaatteessa ongelma voitaisiin ratkaista keskittämällä säde, mutta tämä ei ole helppoa röntgensäteitä käsiteltäessä, eikä sitä aiemmin tehty kuin synkrotroneilla, joissa voidaan käyttää suuria taivutettuja peilejä. Tämän vuoksi useimmat laboratorion pienet kulmalaitteet luottavat sen sijaan kollimaatioon.Laboratoriokollimaatiolaitteet voidaan jakaa kahteen pääryhmään: pistekollimaatio ja viivakollimaatio instrumentit:

Pistekollimointilaitteissa

pistekollimointilaitteissa on pisteenreiät, jotka muokkaavat röntgensäteen pieneksi pyöreäksi tai elliptiseksi pisteeksi, joka valaisee näytteen. Näin sironta jakautuu keskussymmetrisesti primäärisen röntgensäteen ympärille ja sirontakuvio havaintotasossa koostuu primäärisäteen ympärillä olevista ympyröistä. Pienen valaistun näytetilavuuden ja kollimaatioprosessin tuhlaavuuden vuoksi—vain ne fotonit saavat kulkea, jotka sattuvat lentämään oikeaan suuntaan—siroteltavuus on pieni ja siksi mittausaika on tuntien tai päivien luokkaa hyvin heikkojen sirottajien tapauksessa. Jos käytetään tarkennusoptiikkaa, kuten taivutettuja peilejä tai taivutettuja monokromaattikiteitä tai kollimoivaa ja monokromaattista optiikkaa, kuten monikerroksia, mittausaika voi lyhentyä huomattavasti. Pistekollimoinnin avulla voidaan määrittää ei-isotrooppisten systeemien (kuidut, leikatut nesteet) suunta.

Viivakollimointivälineet rajoittavat säteen vain yhteen ulottuvuuteen (eikä kahteen kuten pistekollimaatiossa) siten, että säteen poikkileikkaus on pitkä mutta kapea suora. Valaistun näytteen tilavuus on paljon suurempi kuin point-kollimaatio ja hajallaan intensiteetti samalla vuon tiheys on suhteellisesti suurempi. Näin mittausajat line-collimation SAXS välineet ovat paljon lyhyempiä kuin kohta-collimation ja ovat välillä minuuttia. Haittana on, että tallennettu kuvio on olennaisesti integroitu superpositio (self-konvoluutio) monien vierekkäisten pinhole kuvioita. Syntyvä smearing voidaan helposti poistaa mallivapailla algoritmeilla tai Fourier-muunnokseen perustuvilla dekonvoluutiomenetelmillä, mutta vain jos systeemi on isotrooppinen. Linjakollimaatiosta on suurta hyötyä kaikille isotrooppisille nanorakenteisille materiaaleille, kuten proteiineille, pinta-aktiivisille aineille, hiukkasdispersioille ja emulsioille.