[發(fā)明專利]二維小角X射線散射圖譜計(jì)算方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011524314.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN112579969B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱才鎮(zhèn);唐正;張昊;喬永娜;劉會(huì)超;徐堅(jiān)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/14
• 分類號(hào): G06F17/14;G06F17/16;G01N23/201
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 熊永強(qiáng);王勤

本申請(qǐng)公開了一種二維小角X射線散射2DSAXS圖譜計(jì)算方法及裝置，該方法包括：獲取第i個(gè)散射體的形狀參數(shù)、尺寸參數(shù)和角度參數(shù)，i為大于或等于零的整數(shù)；根據(jù)第i個(gè)散射體的形狀參數(shù)、尺寸參數(shù)和角度參數(shù)確定第i個(gè)散射體的目標(biāo)三維矩陣M_i；對(duì)目標(biāo)三維矩陣M_i進(jìn)行投影，得到二維投影矩陣K_i；對(duì)二維投影矩陣K_i進(jìn)行傅里葉運(yùn)算，得到第i個(gè)散射體的2DSAXS圖譜矩陣L_i；根據(jù)2DSAXS圖譜矩陣L_i確定目標(biāo)2DSAXS圖譜。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及小角X射線散射技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種二維小角X射線散射圖譜計(jì)算方法和裝置。

背景技術(shù)

小角X射線散射(small angle x-ray scattering,SAXS)是指在靠近原X射線束附近很小角度范圍內(nèi)電子對(duì)X射線的相干散射現(xiàn)象，通過分析樣品中基體與微結(jié)構(gòu)之間電子密度差所導(dǎo)致的X射線散射強(qiáng)度漲落，可有效探測(cè)材料內(nèi)部納米尺度(1-1000nm)范圍內(nèi)的微結(jié)構(gòu)(包括微納顆粒、孔隙結(jié)構(gòu)等)的形狀、大小、分布及含量等空間幾何信息。同時(shí)，SAXS技術(shù)具有高穿透性、制樣簡(jiǎn)單、無損探測(cè)、測(cè)試快速、統(tǒng)計(jì)性好以及適用范圍廣等特點(diǎn)，是當(dāng)前新材料納米尺度微結(jié)構(gòu)高通量表征技術(shù)中不可缺少的微觀-介觀尺度關(guān)鍵分析表征手段，被廣泛應(yīng)用于合金、懸浮液、乳液、膠體、高分子溶液、天然大分子、液晶、薄膜、聚電解質(zhì)、復(fù)合物、納米材料等諸多研究領(lǐng)域。

SAXS雖然測(cè)試簡(jiǎn)單，然而數(shù)據(jù)分析則十分復(fù)雜。對(duì)于散射體存在高度擇優(yōu)取向的各向異性體系，目前主要通過2D SAXS(2-dimensionalsmall angle x-ray scattering,2DSAXS)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)解析。2D SAXS方法通過直接擬合實(shí)驗(yàn)二維散射圖來實(shí)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)的解析，該方法實(shí)施的關(guān)鍵因素在于合理數(shù)理模型的構(gòu)建和理論二維散射圖譜快速計(jì)算。目前已經(jīng)有一些方法能夠比較有效的計(jì)算各向異性體系的理論2D SAXS圖譜，但這些方法均采用在倒空間中直接進(jìn)行散射圖譜計(jì)算的技術(shù)路線，嚴(yán)重依賴于散射體在倒空間中的形狀因子和結(jié)構(gòu)因子，僅適用于在倒空間中有解析解的簡(jiǎn)單散射體，如橢球體、圓柱體、長(zhǎng)方體等，遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際實(shí)驗(yàn)的需求。

因此，開發(fā)具備更加普適性的2D SAXS圖譜計(jì)算方法，是當(dāng)前各向異性體系SAXS研究的關(guān)鍵技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種二維小角X射線散射圖譜計(jì)算方法和裝置，可以有效地計(jì)算各向異性體系的2D SAXS圖譜，通用性好。

第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N二維小角X射線散射2DSAXS圖譜計(jì)算方法，應(yīng)用于稀疏體系，該方法包括：S1：獲取第i個(gè)散射體的形狀參數(shù)、尺寸參數(shù)和角度參數(shù)，i為大于或等于零的整數(shù)；S2：根據(jù)第i個(gè)散射體的形狀參數(shù)、尺寸參數(shù)和角度參數(shù)確定第i個(gè)散射體的目標(biāo)三維矩陣M_i；S3：對(duì)目標(biāo)三維矩陣M_i進(jìn)行投影，得到二維投影矩陣K_i；S4：對(duì)二維投影矩陣K_i進(jìn)行傅里葉運(yùn)算，得到第i個(gè)散射體的2DSAXS圖譜矩陣L_i；S5：根據(jù)2DSAXS圖譜矩陣L_i確定目標(biāo)2DSAXS圖譜。

可以看出，在本申請(qǐng)實(shí)施例中，對(duì)于不同特性的散射體，采用本申請(qǐng)實(shí)施例中方法很容易得到表征其形狀、尺寸和取向角的目標(biāo)三維矩陣，進(jìn)而通過投影和傅里葉變換，可以快速確定樣品的目標(biāo)2DSAXS圖譜，由于散射體的目標(biāo)三維矩陣是表征散射體特性的基本參數(shù)，因而本申請(qǐng)實(shí)施例普適性強(qiáng)，可以用于各向異性體系2DSAXS圖譜的計(jì)算。