In uno strumento SAXS, un fascio monocromatico di raggi X viene portato ad un campione da cui alcuni dei raggi X dispersione, mentre la maggior parte semplicemente passare attraverso il campione senza interagire con esso. I raggi X sparsi formano un modello di dispersione che viene poi rilevato in un rivelatore che è tipicamente un rivelatore di raggi X piatto 2-dimensionale situato dietro il campione perpendicolare alla direzione del fascio primario che inizialmente ha colpito il campione. Il modello di scattering contiene le informazioni sulla struttura del campione.Il problema principale che deve essere superato nella strumentazione SAXS è la separazione dell’intensità sparsa debole dal fascio principale forte. Più piccolo è l’angolo desiderato, più diventa difficile. Il problema è paragonabile a quello riscontrato quando si cerca di osservare un oggetto debolmente radiante vicino al sole, come la corona del sole. Solo se la luna blocca la sorgente luminosa principale, la corona diventa visibile. Allo stesso modo, in SAXS il fascio non sparso che viaggia semplicemente attraverso il campione deve essere bloccato, senza bloccare la radiazione sparsa strettamente adiacente. La maggior parte delle fonti di raggi X disponibili producono fasci divergenti e questo aggrava il problema. In linea di principio il problema potrebbe essere superato mettendo a fuoco il fascio, ma questo non è facile quando si tratta di raggi X e in precedenza non è stato fatto se non su sincrotroni dove grandi specchi piegati possono essere utilizzati. Questo è il motivo per cui la maggior parte dei dispositivi di piccolo angolo di laboratorio si basano invece sulla collimazione.Gli strumenti di laboratorio SAXS possono essere suddivisi in due gruppi principali: strumenti di collimazione a punto e strumenti di collimazione a linea:

Strumenti di collimazione puntamodifica

Gli strumenti di collimazione puntiforme hanno fori di spillo che modellano il fascio di raggi X in un piccolo punto circolare o ellittico che illumina il campione. Così lo scattering è distribuito centro-simmetricamente intorno al fascio di raggi X primario e il modello di scattering nel piano di rilevamento è costituito da cerchi intorno al fascio primario. A causa del piccolo volume di campione illuminato e dello spreco del processo di collimazione—solo quei fotoni sono autorizzati a passare che capita di volare nella giusta direzione—l’intensità sparsa è piccola e quindi il tempo di misurazione è nell’ordine di ore o giorni in caso di scatterer molto deboli. Se si utilizzano ottiche di messa a fuoco come specchi piegati o cristalli monocromatici piegati o ottiche collimanti e monocromatiche come multistrati, il tempo di misurazione può essere notevolmente ridotto. La collimazione puntuale consente di determinare l’orientamento di sistemi non isotropi (fibre, liquidi tranciati).

Strumenti di collimazione lineamodifica

Gli strumenti di collimazione line limitano il fascio solo in una dimensione (anziché in due come per la collimazione dei punti) in modo che la sezione trasversale del fascio sia una linea lunga ma stretta. Il volume del campione illuminato è molto più grande rispetto alla collimazione puntuale e l’intensità sparsa alla stessa densità di flusso è proporzionalmente maggiore. Pertanto, i tempi di misurazione con gli strumenti SAXS a collimazione lineare sono molto più brevi rispetto alla collimazione puntuale e sono nell’intervallo di minuti. Uno svantaggio è che il modello registrato è essenzialmente una sovrapposizione integrata (un’auto-convoluzione) di molti modelli di foro stenopeico adiacenti. La sbavatura risultante può essere facilmente rimossa usando algoritmi senza modello o metodi di deconvoluzione basati sulla trasformazione di Fourier, ma solo se il sistema è isotropico. La collimazione di linea è di grande beneficio per qualsiasi materiale nanostrutturato isotropico, ad esempio proteine, tensioattivi, dispersione di particelle ed emulsioni.