X 線小角散乱測定装置
測 定原理
X線小角散乱(SAXS:Small Angle X-ray Scattering)
材料に X 線を照射すると Bragg の式(2d sin θ = n λ、
θは散乱角)に伴う回折が現れますが、θが非常に小さい領域では散漫な散乱が
現れます。
この散乱の強さ(
I Q)
は、測定対象とする系の電子密度分布
(ρ
(r )
)
、散乱体積
(V)
の粒子形状に起因する散乱
(F
(Q)
)
と空間
配置に起因する散乱(S(Q ))に依存します。従って、
この散乱強度から、系の不均質性、規則性、粒子形状や粒径分布などの構造情
報が得られます。
ナノ粒子計測の場合、粒子間距離が十分に長いという条件下では、空間配置に起因する散乱は (
S Q)
=1 と見なすことができ、粒子形状
に起因する散乱のみを観測することができます。
そこから粒子径分布を推定します。
電子密度分布のフーリエ変換の2乗が散乱強度
特長
X線小角散乱
X線は透過力の高い電磁波であり、その波長は原子サイズと同等な0.1nm程度であることから、ナノスケール構造との相性が良いと
いう特長があります。
Bonse-Hart光学系
散乱角と構造スケールの関係はBraggの式によれば逆数の関係になります。
よって、
大きな構造スケールを観測するためには小さな角度
を精度良く測定する必要があります。
そのための最適なX線光学系がBonse-Hart光学系であり、装置をコンパクトに設計することができ
ます。
測定システム
d=628nm
d=62.8nm
検出器
400nm径シリカ球 5wt%
100nm径シリカ球 5wt%
40nm径シリカ球 5wt%
100nm径シリカ球 5wt%
X線
分光器
モノクロメーター
Bonse-Hart光学系
粒子径は、紫>緑>青、のように大きくなっています。
40nm径シリカ球では、体積分率が大きいことによる
粒子間干渉効果(青い矢印)が現れます。
Q(1/nm)
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株式会社 リガク SAXS