تبعثر الأشعة السينية بزاوية صغيرة
تبعثر الأشعة السينية بزاوية صغيرة وتختصر التسمية إلى (SAXS) وهو تقنية ، حيث يسجل التبعثر المرن للأشعة السينية (بأطوال موجات 0,1... 0,2 نانومتر) عند زوايا صغيرة للغاية (عادة بين 0,1 - 10°) إثر سقوطها على عينة غير متجانسة في المجال النانوي. يحتوي هذا المجال الزاوي على معلومات عن شكل وحجم الجزيئات الضخمة، والمسافات الموصفة للمواد المرتبة جزئيا، وحجم الثقوب، ومعلومات أخرى. يمكن لهذه التقنية أن تعطينا معلومات بنيوية عن الجزيئات الضخمة (5-25 نانومتر) ذات المسافات المتكررة في النظم المرتبة جزئيا حتى 150 نانومتر. أما تقنية "تعثر الأشعة السينية بزاوية فائقة الصغر" (USAXS) فيمكنها حل أبعاد أكبر.
تنتمي SAXS و USAXS إلى مجموعة تقنيات حيود الأشعة السينية المستخدمة في توصيف المواد. وفي حالة الجزيئات الضخمة الأحيائية مثل البروتينات، تكون ميزة SAXS على علم البلورات هو عدم الحاجة إلى عينات بلورية. أما طرق مطيافية الرنين المغناطيسي النووي(NMR) فهي تتكفل بالجزيئات الضخمة ذات الكتلة الجزيئية الأكبر (>30000-40000). بسبب التوجه العشوائي للجزيئات المذابة أو المرتبة جزئيا، فإن المتوسك الفراغي يؤدي إلى ضياع المعلومات في SAXS مقارنة بعلم البلورات.
تنبعث الفوتونات فيها وتتبعثر بمرونة من العينة. ولا يجب أن تكون هذه العينة سميكة. يمكن للسوائل أن تختبر. كما يمكن متابعة الظواهر التي تحدث بمقياس النانومتر.
ويمكن لهذا النوع من الأشعة السينية أن يحدث عندما تتفاعل فوتونات الأشعة السينية مع ذرات الجسم، وعند تصوير الأشعة السينية (تصوير إشعاعي). الانحرافات الناتجة من مدى جودة الصورة تنتج من تقلييل مدى تباينها.
تستخدم تقنية SAXS لتحديد البنى الميكروية والنانوية لأنظمة الجسيمات من حيث الأحجام الوسطية، وأشكال، وتوزيع الجسيمات، ونسبة الحجم إلى السطح. يمكن أن تكون المواد صلبة أو سائلة ويمكن أن تحتوي أجزاءً صلبة أو سائلة أو غازية من المادة نفسها أو من مادة أخرى بأي تركيب كان. وليست الجسيمات فقط، ولكن يمكن دراسة بنى الأنظمة المرتبة مثل الرقائق، والمواد التي تشبه الكسيرات. والتقنية دقيقة، ولا إتلافية، وتتطلب عادة تحضيرًا قليلا للعينة. التطبيقات كثيرة جدًا وتتضمن الغروانيات بجميع أنواعها، والفلزات، الأسمنت، والنفط، والمكثورات، واللدائن، والبروتينات، والأغذية، والأدوية ويمكن أن توجد في نطاق الأبحاث عدا عن وجودها في ضبط الجودة. يمكن لمنبع الأشعة السينية أن يكون مخبريا أو الذي يعطي فيضا من الأشعة السينية.
في تجهيزات SAXS يسلط شعاعا أحادي اللون من الأشعة السينية على العينة فتتبعثر بعضها في حين تخترق معظمها العينة دون أن تتآثر معها. تشكل الأشعة السينية المبعثرة نموذج تبعثر يلتقط عند المكشاف وهو مكشاف للأشعة السينية مسطح وثنائي البعد، ويقع هذا المكشاف خلف العينة وعمودي على اتجاه الشعاع الأولي الذي يسقط على العينة. يحتوي نموذج التبعثر على معلومات عن البنية في العينة.
ويعد فصل الشدة المبعثرة الضعيفة عن الشعاع الأساسي القوي هو المشكلة الأساسية التي يجب أن نتغلب عليها في تجهيزات SAXS. وكلما كانت الزاوية المرغوبة أصغر، كان الأمر أصعب. الأمر يشبه المشكلة التي تواجهنا عند مراقبة الأشعاع الضعيف لجسم قريب من الشمس، مثل هالة الشمس. ويصبح الأمر ممكنا فقط إذا حجب القمر الضوء الأساسي للشمس فيصبح ضوء الهالة مرئيا. وبالمثل، فإن حزمة الأشعة السينية غير المتبعثرة التي تمر عبر العينة يجب أن تحجب دون أن نحجب الإشعاع المتبعثر المتاخم جدًا. إن معظم منابع الأشعة السينية المتوفرة تولد حزم متباعدة وهذا يعقد المسألة. يمكن حل المشكلة من حيث المبدأ بتبأير الحزمة، ولكن الأمر ليس بهذه السهولة وخصوصا مع الأشعة السينية ولم يجرى من قبل عدا على السينكروترون حيث يمكن استخدام مرايا كبيرة منحنية. وهذا هو السبب وراء لجوء معظم أجهزة SAXS المخبرية إلى الأشعة بدلا عن منابع الأشعة السينية.
يمكن تقسيم تجهيزات SAXS المخبرية إلى مجموعتين أساسيتين: تجهيزات المسامتة النقطية والمسامتة الخطية: