One of the main research tools of the Safinya group is X-ray scattering, in particular small angle X-ray scattering and diffraction (SAXS and SAXD). Our group regularly performs SAXS experiments at the Stanford Synchrotron Radiation Laboratory (SSRL), taking advantage of the high-flux X-ray beam available there. After building our own setup on site at the SSRL for years, we are now using the designated small angle beamline 4-2. We also have recently performed experiments at the Advanced Light Source (ALS). Concurrently, the Safinya group houses several custom-built in-house X-ray instruments. For a comprehensive discussion of concepts in X-ray scattering see references [1,2]
In contrast to the "real-space" images provided by optical microscopy or X-ray transmission measurements (such as those taken to identify, e.g., bone fractures), X-ray diffraction (XRD) data (which is collected at varied angles away from the transmitted beam) has to be transformed back from reciprocal space to yield real-space structural information. As a consequence, XRD yields structural information that averages over all the material the beam passes through. In this aspect, the information gained by XRD is complementary to similar information from microscopy techniques (e.g. AFM or EM), which provide local structural information. Wide angle X-ray diffraction further allows to determine structures at a finer resolution than any microscopy technique.
Bragg's law, which is a fundamental equation for the interpretation of X-ray diffraction data, states that a reflection / scattering peak resulting from an ordered structure with a repeat distance d will be observed when the condition nλ = 2d sinθ is fulfilled. Here, n is an integer, λ the wavelength of the X-ray radiation, and θ the angle at which the scattered beam is observed. Thus, d is inversely proportional to sinθ, meaning that the larger the repeat distance d, the smaller the angle at which scattering is observed. Consequently, SAXS is ideally suited for the study of ordered systems with large repeat distances, such as liquid crystalline mesophases, complex fluids and nano- to mesoporous materials. In addition, the elastic scattering of X-rays that can be observed at small and very small angles gives information about the shape and size of macromolecules.
A typical SAXS setup with a 2D (area) detector is shown below. An appropriate source emits a beam of X-rays which is focused and monochromated by special X-ray optics. The size of the beam is adjusted by a system of slits, hits the sample and enters the flight path. The flight path, which has to be under vacuum because air scatters the beam, provides the long distance between detector and sample that is essential to detect X-rays scattered at small angles. Unoriented samples yield a centrosymmetric pattern on the 2D detector, which is radially averaged to give the typical plots of diffracted intensity vs. scattering vector q (= 4π sinθ/λ).
Results (
Thai) 3:
[Copy]Copied!
หนึ่งในเครื่องมือวิจัยหลักของกลุ่มคือการกระเจิงรังสีเอ็กซ์ safinya โดยเฉพาะมุมเล็กกระจายและการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ ( saxs และ saxd ) กลุ่มของเราเป็นประจําทํา saxs การทดลองที่ Stanford รังสีซินโครตรอน ห้องปฏิบัติการ ( ssrl ) , การใช้ประโยชน์จากรังสีแสงฟลักซ์สูงใช้ได้มี หลังจากสร้างการตั้งค่าของเราเองบนเว็บไซต์ที่ ssrl สำหรับปี ตอนนี้เราใช้เขตเล็กมุมบีมไลน์ 4-2 . เรายังเพิ่งมีการทดลองที่แหล่งกำเนิดแสงขั้นสูง ( ALS ) โดยกลุ่มบ้านที่ safinya หลายสินค้าภายในด้วยเครื่องมือ สำหรับการอภิปรายอย่างละเอียดของแนวคิดในการกระเจิงรังสีเอกซ์ดูอ้างอิง [ 1 , 2 ]ในทางตรงกันข้ามกับ " พื้นที่จริง " ภาพโดยกล้องจุลทรรศน์แสงหรือการวัดการส่งผ่านรังสีเอกซ์ ( เช่น ผู้ถ่ายต้องระบุเช่นกระดูกหัก ) , การเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์ ( ซึ่งเป็นที่เก็บรวบรวมข้อมูลที่หลากหลายมุมที่ห่างจากที่ส่งแสง ) ต้องแปลงกลับจากต่างพื้นที่ ผลผลิตจริงข้อมูลพื้นที่ โครงสร้าง . ผลที่ตามมา , XRD ผลผลิตข้อมูลโครงสร้างที่ค่าเฉลี่ยทั่ววัสดุคานผ่าน . ในแง่มุมนี้ ข้อมูลที่ได้รับโดย XRD เป็นประกอบกับข้อมูลที่คล้ายคลึงกันจากเทคนิคจุลทรรศน์ ( เช่น AFM หรือเอ็ม ) ซึ่งให้ข้อมูลโครงสร้างภายใน เลนส์มุมกว้างช่วยให้การกำหนดโครงสร้างเอ็กซเรย์เพิ่มเติมได้ที่ความละเอียดที่ดีกว่าใด ๆที่ใช้เทคนิคBragg เป็นกฎหมายซึ่งเป็นสมการพื้นฐานสำหรับการตีความของการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ข้อมูลระบุว่าสะท้อน / กระจายสูงสุดที่เกิดจากการสั่งซ้ำโครงสร้างกับระยะทาง D จะสังเกตเมื่อเงื่อนไข n λ = 2D บาปθเป็นจริง ที่นี่ , n เป็นจำนวนเต็ม λความยาวคลื่นของรังสีเอกซเรย์ และθมุมที่กระจายแสง ) ดังนั้น , D เป็นปฏิภาคผกผันกับความบาปθหมายความว่าใหญ่ย้ำระยะ D ที่มีมุมที่กระเจิงเป็นที่สังเกต จากนั้น saxs เหมาะสำหรับศึกษาสั่งระบบกับระยะทางย้ำขนาดใหญ่ เช่น mesophases ผลึกเหลว , ของเหลวที่ซับซ้อนและนาโนวัสดุเมโซ . นอกจากนี้ ยืดหยุ่นการกระเจิงรังสีเอกซ์ที่สามารถสังเกตได้ในมุมที่ขนาดเล็กมาก ขนาดเล็ก และให้ข้อมูลเกี่ยวกับขนาดและรูปร่างของโมเลกุล .โดยทั่วไปการติดตั้งด้วย saxs 2D ( พื้นที่ ) เครื่องจะแสดงด้านล่าง เป็นแหล่งที่เหมาะสม ปล่อยลำแสงรังสีเอกซ์ซึ่งคือการมุ่งเน้นและ monochromated ด้วยแสงเอกซเรย์พิเศษ ขนาดของลำแสงจะถูกปรับโดยระบบช่องฮิตตัวอย่างและเข้าสู่เส้นทางบิน เส้นทางการบินที่เป็นสุญญากาศ เพราะอากาศสหภาพแรงงาน บีม มีระยะทางยาวระหว่างเครื่องและตัวอย่างที่เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อตรวจจับรังสีเอกซ์กระจายอยู่ในมุมเล็ก ๆ ตัวอย่าง unoriented ผลผลิตรูปแบบ centrosymmetric บน 2 เครื่อง ซึ่งอยู่ตามแนวรัศมีเฉลี่ยให้แปลงโดยทั่วไปของการกระจายความเข้มกับเวกเตอร์ Q ( = 4 πบาปθ / λ )
Being translated, please wait..
