[发明专利]一种基于SAXS技术的二维散射谱计算方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于SAXS技术的二维散射谱计算方法，该方法包括以下步骤：象限选择步骤：利用SAXS本身的特性进行简化，基于SAXS散射图谱的对称性，选择其中一个象限进行匹配；提取特征点的步骤：提取该象限内SAXS散射图谱的特征点；筛选散射图谱的步骤：根据提取的特征点筛选该象限内的SAXS散射图谱；筛选全散射图谱的步骤：基于SAXS散射图谱的对称性，由该象限内的SAXS散射图谱生成整个SAXS散射图谱。本发明还提出一种基于SAXS技术的二维散射谱计算系统。本发明根据SAXS本身的特性只需对一个象限进行匹配，在保留足够信息量的同时减少计算拟合的数据量，有效提高二维散射图谱的计算时间。

技术领域

本发明涉及一种数据计算拟合方法，具体涉及一种基于SAXS技术的二维散射谱计算方法及系统。

背景技术

小角X射线散射(SAXS)是一种无损分析微纳结构的方法，是发生在X射线方向附近小角度范围内的电子相干散射现象，它来自于样品内部电子密度差，是研究介观尺度(一到几百纳米)内物质结构的重要手段。不同于X射线衍射分析晶体结构，SAXS适合在相对较低分辨率下分析非晶材料的结构特征，被广泛应用于解析纳米尺度电子密度不均匀物质(纳米颗粒或纳米孔洞)的结构尺寸、比表面、孔径分布、界面信息等。SAXS适用样品范围宽，干、湿、气态样品都适用；与常规显微结构分析，如SEM、TEM相比较，SAXS几乎不需特殊样品制备，能表征TEM无法测量的样品。SAXS可以直接测量体相材料，有较好的粒子统计平均性，在化学、化工、材料科学、分子生物学、医药学、凝聚态物理等多学科都有广泛应用。研究对象包括具有各种纳米结构，如液晶、液晶态生物膜的各种相变化、溶致液晶、胶束、囊泡、脂质体、表面活性剂缔合结构、生物大分子(蛋白质、核酸等)、自组装超分子结构、微孔、晶粒等，溶胶分形结构和界面层结构、聚合物溶液、结晶取向聚合物(工业纤维和薄膜)、嵌段离子离聚物的微观结构等。

SAXS测试简单，数据分析复杂，虽然经过多年的研究，但SAXS理论分析方法依然不完善。SAXS模型处理复杂、数据分析困难，成为影响其广泛应用的主要瓶颈和关键科学问题之一。在二维SAXS散射谱分析拟合过程中，不仅理论计算复杂，而且由于其数据量较大，计算拟合的过程非常耗时。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于SAXS技术的二维散射谱计算方法及系统，根据SAXS本身的特性对计算对象进行简化，在保留足够信息量的同时减少计算拟合的数据量，有效提高二维散射图谱的计算时间。

本发明提出的一种基于SAXS技术的二维散射谱计算方法，该方法包括以下步骤：

象限选择步骤：利用SAXS本身的特性进行简化，基于SAXS散射图谱的对称性，选择其中一个象限进行匹配；

提取特征点的步骤：提取该象限内SAXS散射图谱的特征点；

筛选散射图谱的步骤：根据提取的特征点筛选该象限内的SAXS散射图谱；

筛选全散射图谱的步骤：基于SAXS散射图谱的对称性，由该象限内的SAXS散射图谱生成整个SAXS散射图谱。

进一步地，在提取特征点的步骤中，具体包括以下步骤：

步骤21.对SAXS散射图谱进行各种校正；

步骤22.根据散射强度作散射图谱的等值线；

步骤23.设定M个散射矢量Q₁、Q₂、……、Q_M，并画圆，M为正整数；

步骤24.圆与等值线在该象限内的交点即为特征点。

进一步地，M为大于等于4的正整数。

进一步地，筛选散射图谱步骤中采用式(1)进行计算：