[发明专利]二维小角X射线散射图谱计算方法和装置

说明书

本申请公开了一种二维小角X射线散射2DSAXS图谱计算方法及装置，该方法包括：获取第i个散射体的形状参数、尺寸参数和角度参数，i为大于或等于零的整数；根据第i个散射体的形状参数、尺寸参数和角度参数确定第i个散射体的目标三维矩阵M_i；对目标三维矩阵M_i进行投影，得到二维投影矩阵K_i；对二维投影矩阵K_i进行傅里叶运算，得到第i个散射体的2DSAXS图谱矩阵L_i；根据2DSAXS图谱矩阵L_i确定目标2DSAXS图谱。

技术领域

本申请涉及小角X射线散射技术领域，尤其涉及一种二维小角X射线散射图谱计算方法和装置。

背景技术

小角X射线散射(small angle x-ray scattering,SAXS)是指在靠近原X射线束附近很小角度范围内电子对X射线的相干散射现象，通过分析样品中基体与微结构之间电子密度差所导致的X射线散射强度涨落，可有效探测材料内部纳米尺度(1-1000nm)范围内的微结构(包括微纳颗粒、孔隙结构等)的形状、大小、分布及含量等空间几何信息。同时，SAXS技术具有高穿透性、制样简单、无损探测、测试快速、统计性好以及适用范围广等特点，是当前新材料纳米尺度微结构高通量表征技术中不可缺少的微观-介观尺度关键分析表征手段，被广泛应用于合金、悬浮液、乳液、胶体、高分子溶液、天然大分子、液晶、薄膜、聚电解质、复合物、纳米材料等诸多研究领域。

SAXS虽然测试简单，然而数据分析则十分复杂。对于散射体存在高度择优取向的各向异性体系，目前主要通过2D SAXS(2-dimensionalsmall angle x-ray scattering,2DSAXS)方法进行数据解析。2D SAXS方法通过直接拟合实验二维散射图来实现微结构的解析，该方法实施的关键因素在于合理数理模型的构建和理论二维散射图谱快速计算。目前已经有一些方法能够比较有效的计算各向异性体系的理论2D SAXS图谱，但这些方法均采用在倒空间中直接进行散射图谱计算的技术路线，严重依赖于散射体在倒空间中的形状因子和结构因子，仅适用于在倒空间中有解析解的简单散射体，如椭球体、圆柱体、长方体等，远不能满足实际实验的需求。

因此，开发具备更加普适性的2D SAXS图谱计算方法，是当前各向异性体系SAXS研究的关键技术问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种二维小角X射线散射图谱计算方法和装置，可以有效地计算各向异性体系的2D SAXS图谱，通用性好。

第一方面，本申请提供了一种二维小角X射线散射2DSAXS图谱计算方法，应用于稀疏体系，该方法包括：S1：获取第i个散射体的形状参数、尺寸参数和角度参数，i为大于或等于零的整数；S2：根据第i个散射体的形状参数、尺寸参数和角度参数确定第i个散射体的目标三维矩阵M_i；S3：对目标三维矩阵M_i进行投影，得到二维投影矩阵K_i；S4：对二维投影矩阵K_i进行傅里叶运算，得到第i个散射体的2DSAXS图谱矩阵L_i；S5：根据2DSAXS图谱矩阵L_i确定目标2DSAXS图谱。

可以看出，在本申请实施例中，对于不同特性的散射体，采用本申请实施例中方法很容易得到表征其形状、尺寸和取向角的目标三维矩阵，进而通过投影和傅里叶变换，可以快速确定样品的目标2DSAXS图谱，由于散射体的目标三维矩阵是表征散射体特性的基本参数，因而本申请实施例普适性强，可以用于各向异性体系2DSAXS图谱的计算。