लघु-कोण एक्स-रे प्रकीर्णन

स्मॉल-एंगल एक्स-रे स्कैटरिंग (एसएएक्सएस) एक छोटे-कोण बिखरने  तकनीक है जिसके द्वारा एक नमूने में नैनोस्केल घनत्व के अंतर को निर्धारित किया जा सकता है। इसका मतलब यह है कि यह नैनोकणों के आकार के वितरण को निर्धारित कर सकता है, (मोनोडिस्पर्स)  मैक्रो मोलेक्यूल ्स के आकार और आकार को हल कर सकता है, ताकना आकार निर्धारित कर सकता है, आंशिक रूप से आदेशित सामग्रियों की विशिष्ट दूरी और बहुत कुछ। यह सामग्री के माध्यम से यात्रा करते समय एक्स-रे के लोचदार टकराव बिखरने वाले व्यवहार का विश्लेषण करके प्राप्त किया जाता है, छोटे कोणों पर उनके बिखरने को रिकॉर्ड करता है (आमतौर पर 0.1 - 10 डिग्री, इसलिए इसके नाम पर लघु-कोण)। यह छोटे-कोण न्यूट्रॉन बिखरने के साथ-साथ छोटे-कोण बिखरने (एसएएस) तकनीकों के परिवार से संबंधित है, और आमतौर पर 0.07 - 0.2 नैनोमीटर के तरंग दैर्ध्य के साथ कठोर एक्स-रे का उपयोग करके किया जाता है। कोणीय सीमा के आधार पर जिसमें एक स्पष्ट बिखरने वाला संकेत रिकॉर्ड किया जा सकता है, एसएएक्सएस 1 और 100 एनएम के बीच आयामों की संरचनात्मक जानकारी देने में सक्षम है, और आंशिक रूप से 150 एनएम तक के आंशिक रूप से आदेशित सिस्टम में दूरी की पुनरावृत्ति करने में सक्षम है। यूएसएएक्सएस (अल्ट्रा-स्मॉल एंगल एक्स-रे स्कैटरिंग) और भी बड़े आयामों को हल कर सकता है,   रिकॉर्ड किया गया कोण जितना छोटा होगा, जांचे जाने वाले वस्तु के आयाम उतने ही बड़े होंगे।

एसएएक्सएस और यूएसएएक्सएस एक्स-रे बिखरने वाली तकनीकों के एक परिवार से संबंधित हैं जिनका उपयोग सामग्रियों के लक्षण वर्णन में किया जाता है। प्रोटीन जैसे जैविक मैक्रोमोलेक्यूल्स के मामले में, क्रिस्टलोग्राफी पर SAXS का लाभ यह है कि क्रिस्टलीय नमूने की आवश्यकता नहीं होती है। इसके अलावा, SAXS के गुण इन अणुओं में गठनात्मक विविधता की जांच की अनुमति देते हैं। परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी विधियों में उच्च आणविक द्रव्यमान (> 30–40 डाल्टन (इकाई)) के मैक्रोमोलेक्युलस के साथ समस्याएं आती हैं। हालांकि, भंग या आंशिक रूप से आदेशित अणुओं के यादृच्छिक अभिविन्यास के कारण, स्थानिक औसत क्रिस्टलोग्राफी की तुलना में एसएएक्सएस में जानकारी के नुकसान की ओर जाता है।

अनुप्रयोग
SAXS का उपयोग औसत कण आकार, आकार, वितरण और सतह-से-मात्रा अनुपात जैसे मापदंडों के संदर्भ में कण प्रणालियों के सूक्ष्म या नैनोस्केल संरचना के निर्धारण के लिए किया जाता है।   सामग्री ठोस या तरल हो सकती है और उनमें किसी भी संयोजन में समान या किसी अन्य सामग्री के ठोस, तरल या गैसीय डोमेन (तथाकथित कण) हो सकते हैं। न केवल कण, बल्कि लैमेला (सामग्री) ई, और  भग्न  जैसी सामग्री जैसी आदेशित प्रणालियों की संरचना का भी अध्ययन किया जा सकता है। विधि सटीक, गैर-विनाशकारी है और आमतौर पर केवल न्यूनतम नमूना तैयार करने की आवश्यकता होती है। अनुप्रयोग बहुत व्यापक हैं और इसमें कोलाइड्स शामिल हैं, , , इंटरपोलीइलेक्ट्रोलाइट कॉम्प्लेक्स सहित सभी प्रकार के, , , मिसेल, , , , , माइक्रोगल्स, लाइपोसोम, , , बहुलक, , धातु, सीमेंट, तेल,  पॉलीमर , , , , प्लास्टिक, प्रोटीन, , खाद्य पदार्थ और  दवा ्स और अनुसंधान के साथ-साथ गुणवत्ता नियंत्रण में पाया जा सकता है। एक्स-रे स्रोत एक प्रयोगशाला स्रोत या सिंक्रोट्रॉन विकिरण हो सकता है जो उच्च एक्स-रे प्रवाह प्रदान करता है।

गुंजयमान छोटे-कोण एक्स-रे बिखरने
एक्स-रे बिखरने की उपज को बढ़ाना संभव है एक्स-रे स्रोत की ऊर्जा का एक्स-रे अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी से मिलान करके जैसा कि यह गुंजयमान अप्रत्यास्थ एक्स-रे बिखरने के लिए किया जाता है। मानक RIXS मापन से भिन्न, बिखरे हुए फोटॉनों को घटना फोटॉनों के समान ऊर्जा वाला माना जाता है।

SAXS उपकरण
एक एसएएक्सएस उपकरण में, एक्स-रे के एक एक रंग का   प्रकाश दमक  को एक नमूने में लाया जाता है जिसमें से कुछ एक्स-रे बिखरे हुए होते हैं, जबकि अधिकांश इसके साथ बातचीत किए बिना नमूने के माध्यम से जाते हैं। बिखरे हुए एक्स-रे एक बिखरने वाले पैटर्न का निर्माण करते हैं जो तब एक डिटेक्टर पर पाया जाता है जो आम तौर पर एक 2-आयामी फ्लैट एक्स-रे डिटेक्टर होता है जो प्राथमिक बीम की दिशा में सीधा नमूने के पीछे स्थित होता है जो शुरू में नमूना हिट करता है। प्रकीर्णन पैटर्न में नमूने की संरचना के बारे में जानकारी होती है। SAXS इंस्ट्रूमेंटेशन में जिस प्रमुख समस्या को दूर किया जाना चाहिए, वह है कमजोर बिखरी हुई तीव्रता को मजबूत मुख्य बीम से अलग करना। वांछित कोण जितना छोटा होगा, यह उतना ही कठिन हो जाएगा। यह समस्या उस समस्या के समान है जिसका सामना सूर्य के निकट एक कमजोर दीप्तिमान वस्तु, जैसे कि सूर्य के कोरोना को देखने का प्रयास करते समय होता है। अगर चंद्रमा मुख्य प्रकाश स्रोत को बंद कर देता है तो ही कोरोना दिखाई देता है। इसी तरह, एसएएक्सएस में गैर-बिखरी हुई बीम जो केवल नमूने के माध्यम से यात्रा करती है, को निकटवर्ती बिखरे हुए विकिरण को अवरुद्ध किए बिना अवरुद्ध किया जाना चाहिए। अधिकांश उपलब्ध एक्स-रे स्रोत किरण विचलन  बीम उत्पन्न करते हैं और इससे समस्या और बढ़ जाती है। सिद्धांत रूप में बीम को फोकस (ऑप्टिक्स) द्वारा समस्या को दूर किया जा सकता है, लेकिन एक्स-रे से निपटने के दौरान यह आसान नहीं है और  सिंक्रोटॉन  को छोड़कर पहले ऐसा नहीं किया गया था जहां बड़े मुड़े हुए दर्पणों का उपयोग किया जा सकता है। यही कारण है कि अधिकांश प्रयोगशाला छोटे कोण वाले उपकरण इसके बजाय संपार्श्विक बीम पर निर्भर करते हैं। प्रयोगशाला SAXS उपकरणों को दो मुख्य समूहों में विभाजित किया जा सकता है: बिंदु-कोलीमेशन और लाइन-कोलिमेशन उपकरण:

बिंदु-कोलीमेशन उपकरण
प्वाइंट-कोलिमेशन इंस्ट्रूमेंट्स में पिनहोल होते हैं जो एक्स-रे बीम को एक छोटे गोलाकार या अण्डाकार स्थान पर आकार देते हैं जो नमूने को रोशन करता है। इस प्रकार प्रकीर्णन को प्राथमिक एक्स-रे बीम के चारों ओर सेंट्रो-सममित रूप से वितरित किया जाता है और पता लगाने वाले विमान में बिखरने वाले पैटर्न में प्राथमिक बीम के चारों ओर घेरे होते हैं। छोटे प्रबुद्ध नमूना मात्रा और समतलीकरण प्रक्रिया की बर्बादी के कारण - केवल उन फोटॉनों को पास करने की अनुमति दी जाती है जो सही दिशा में उड़ने के लिए होते हैं - बिखरी हुई तीव्रता छोटी होती है और इसलिए माप का समय घंटों या दिनों के क्रम में होता है बहुत कमजोर बिखरने वालों का मामला। यदि फ़ोकसिंग ऑप्टिक्स जैसे बेंट मिरर या बेंट मोनोक्रोमेटर क्रिस्टल या मल्टीलेयर्स जैसे कोलिमेटिंग और मोनोक्रोमेटिंग ऑप्टिक्स का उपयोग किया जाता है, तो माप समय बहुत कम हो सकता है। प्वाइंट-कोलीमेशन गैर-आइसोट्रोपिक सिस्टम ( रेशा, शियरिंग (भौतिकी) तरल पदार्थ) के उन्मुखीकरण को निर्धारित करने की अनुमति देता है।

रेखा-कोलीमेशन उपकरण
लाइन-कोलिमेशन उपकरण बीम को केवल एक आयाम में प्रतिबंधित करते हैं (बजाय बिंदु कोलिमेशन के लिए दो के बजाय) ताकि बीम क्रॉस-सेक्शन एक लंबी लेकिन संकीर्ण रेखा हो। प्रबुद्ध नमूना मात्रा बिंदु-कोलीमेशन की तुलना में बहुत बड़ी है और समान प्रवाह घनत्व पर बिखरी हुई तीव्रता आनुपातिक रूप से बड़ी है। इस प्रकार लाइन-कोलिमेशन एसएएक्सएस उपकरणों के साथ मापने का समय बिंदु-कोलिमेशन की तुलना में बहुत कम है और मिनटों की सीमा में है। एक नुकसान यह है कि रिकॉर्ड किया गया पैटर्न अनिवार्य रूप से कई आसन्न पिनहोल पैटर्न का एक एकीकृत सुपरपोज़िशन (एक स्व-संकल्प) है। परिणामी स्मीयरिंग को आसानी से मॉडल-मुक्त एल्गोरिदम या फूरियर रूपांतरण के आधार पर कनवल्शन विधियों का उपयोग करके हटाया जा सकता है, लेकिन केवल तभी जब सिस्टम आइसोट्रोपिक हो। किसी भी आइसोट्रोपिक नैनोसंरचित सामग्री के लिए लाइन कोलिमेशन बहुत लाभकारी है, उदा। प्रोटीन, सर्फेक्टेंट, कण फैलाव और इमल्शन।

SAXS उपकरण निर्माता
SAXS उपकरण निर्माताओं में एंटोन पार, ऑस्ट्रिया शामिल हैं; उपयोगकर्ता, जर्मनी; हेकस एक्स-रे सिस्टम्स ग्राज़, ऑस्ट्रिया; माल्वर्न पैनालिटिकल। नीदरलैंड, विज्ञान  कॉर्पोरेशन, जापान; ज़ेनॉक्स, फ्रांस; और ज़ेनॉक्स, संयुक्त राज्य अमेरिका।

यह भी देखें

 * जैविक लघु-कोण बिखराव
 * चराई-घटना छोटे कोण बिखरने (चराई-घटना छोटे कोण बिखरने)
 * उतार-चढ़ाव एक्स-रे स्कैटरिंग | उतार-चढ़ाव एक्स-रे स्कैटरिंग (एफएक्सएस)
 * वाइड-एंगल एक्स-रे स्कैटरिंग

बाहरी संबंध

 * SAXS at a Synchrotron
 * A movie demonstrating small-angle scattering using laserlight on a hair