[發明專利]一種基于SAXS技術的二維散射譜計算方法及系統

有效

• 申請號: 201610534987.4
• 申請日: 2016-07-08
• 公開（公告）號: CN107589134B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 海洋;朱才鎮;邱昭政;趙寧;徐堅
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所;深圳大學
• 主分類號: G01N23/201
• 分類號: G01N23/201
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;張祖萍

本發明涉及一種基于SAXS技術的二維散射譜計算方法，該方法包括以下步驟：象限選擇步驟：利用SAXS本身的特性進行簡化，基于SAXS散射圖譜的對稱性，選擇其中一個象限進行匹配；提取特征點的步驟：提取該象限內SAXS散射圖譜的特征點；篩選散射圖譜的步驟：根據提取的特征點篩選該象限內的SAXS散射圖譜；篩選全散射圖譜的步驟：基于SAXS散射圖譜的對稱性，由該象限內的SAXS散射圖譜生成整個SAXS散射圖譜。本發明還提出一種基于SAXS技術的二維散射譜計算系統。本發明根據SAXS本身的特性只需對一個象限進行匹配，在保留足夠信息量的同時減少計算擬合的數據量，有效提高二維散射圖譜的計算時間。

技術領域

本發明涉及一種數據計算擬合方法，具體涉及一種基于SAXS技術的二維散射譜計算方法及系統。

背景技術

小角X射線散射(SAXS)是一種無損分析微納結構的方法，是發生在X射線方向附近小角度范圍內的電子相干散射現象，它來自于樣品內部電子密度差，是研究介觀尺度(一到幾百納米)內物質結構的重要手段。不同于X射線衍射分析晶體結構，SAXS適合在相對較低分辨率下分析非晶材料的結構特征，被廣泛應用于解析納米尺度電子密度不均勻物質(納米顆?；蚣{米孔洞)的結構尺寸、比表面、孔徑分布、界面信息等。SAXS適用樣品范圍寬，干、濕、氣態樣品都適用；與常規顯微結構分析，如SEM、TEM相比較，SAXS幾乎不需特殊樣品制備，能表征TEM無法測量的樣品。SAXS可以直接測量體相材料，有較好的粒子統計平均性，在化學、化工、材料科學、分子生物學、醫藥學、凝聚態物理等多學科都有廣泛應用。研究對象包括具有各種納米結構，如液晶、液晶態生物膜的各種相變化、溶致液晶、膠束、囊泡、脂質體、表面活性劑締合結構、生物大分子(蛋白質、核酸等)、自組裝超分子結構、微孔、晶粒等，溶膠分形結構和界面層結構、聚合物溶液、結晶取向聚合物(工業纖維和薄膜)、嵌段離子離聚物的微觀結構等。

SAXS測試簡單，數據分析復雜，雖然經過多年的研究，但SAXS理論分析方法依然不完善。SAXS模型處理復雜、數據分析困難，成為影響其廣泛應用的主要瓶頸和關鍵科學問題之一。在二維SAXS散射譜分析擬合過程中，不僅理論計算復雜，而且由于其數據量較大，計算擬合的過程非常耗時。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提出了一種基于SAXS技術的二維散射譜計算方法及系統，根據SAXS本身的特性對計算對象進行簡化，在保留足夠信息量的同時減少計算擬合的數據量，有效提高二維散射圖譜的計算時間。

本發明提出的一種基于SAXS技術的二維散射譜計算方法，該方法包括以下步驟：

象限選擇步驟：利用SAXS本身的特性進行簡化，基于SAXS散射圖譜的對稱性，選擇其中一個象限進行匹配；

提取特征點的步驟：提取該象限內SAXS散射圖譜的特征點；

篩選散射圖譜的步驟：根據提取的特征點篩選該象限內的SAXS散射圖譜；

篩選全散射圖譜的步驟：基于SAXS散射圖譜的對稱性，由該象限內的SAXS散射圖譜生成整個SAXS散射圖譜。

進一步地，在提取特征點的步驟中，具體包括以下步驟：

步驟21.對SAXS散射圖譜進行各種校正；

步驟22.根據散射強度作散射圖譜的等值線；

步驟23.設定M個散射矢量Q₁、Q₂、……、Q_M，并畫圓，M為正整數；

步驟24.圓與等值線在該象限內的交點即為特征點。

進一步地，M為大于等于4的正整數。

進一步地，篩選散射圖譜步驟中采用式(1)進行計算：