激光小角散射课件.pptx

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1、激光小角光散射法研究高分子结晶的方法：光学显微镜、光学解偏振法、电子显微镜、X射线衍射法、激光小角光散射法、差示扫描量热法，但是每一种方法只能提供关于结晶的某一方面的信息。3内容：@简介@基本原理@模型法理论@球晶的结构因素对测定的影响@SALS在高分子结构分析中的应用4激光小角光散射(SmallAngleLaserLightScattering)（SALS或SALLS）20世纪60年代发展起来的高分子结构分析方法。主要应用于结晶性高分子的亚微观结构研究。SALS能表征的高分子结构单元的大小在数百纳米到

2、几十微米之间。下限弥补了光学显微镜的不足。仪器简单、操作方便、测定快速而且不破坏试样，在这个方面优于设备复杂、测定费时且对样品有破坏性的电子显微镜。一.基本原理光源:用波长为632.8nm的氦氖激光;激光经过起偏片后成为垂直偏光，照射在高分子样品上发生散射，散射光经检偏片后由底片或光度计收集记录。散射角θ：为入射光方向和散射光方向的夹角；方位角μ：为散射光在记录平面上的投影与Z轴间的夹角。当起偏片的方向为垂直，检偏方向为水平时，称为Hv散射；当起偏片和检偏片均垂直时，称为Vv散射。6(1)照相法检测器是

3、照相底片，它直接摄下整个散射花样，通过对花样的解析，能得到关于高分子内结构单元的形态信息。但由于底片上像的密度与散射光强不成正比，以及从底片上精确测定光强最大值有困难，因而不利于定量分析。(2)光度计法采用光电倍增管（或光电池）作接收器，将收集到的散射光信息变为电讯号，放大后由记录仪或示波器显示出光强分布曲线。从扫描方式来分有两类：一类是利用接收器的移动进行扫描；一类是利用特殊狭缝光阑的旋转进行扫描。一.基本原理SALS技术可划分为照相法和光度计法两类：7一.基本原理制样要求：SALS的样品制备相当容易，主

4、要的要求是均匀透明，透光率不应小于75%，少量颜料不影响测定。为了消除试样表面不规则引起的散射，可以在试样表面涂上一层浸液（例如硅油），浸液折射率尽可能与试样的折射率相近。纤维样品排列整齐后固定在框架上，涂上浸液后测定。真正的散射光强Ιs与实测的散射光强I’s关系：8二、模型法理论对SALS图的理论解释主要有两种：模型法：适用于有序性高（结晶完全）的体系，统计法：适用于有序性差（无定形或结晶不完全）的体系。(1）Hv散射强度以sinμcosμ的形式随方位角变化。散射花样在μ=45o、135o、225o和31

5、5o的位置有最大值，是对称性很好的四叶瓣图形。而Vv散射强度仅在0o和180o有极大值，呈二叶瓣形。(2)散射强度都与V2有关，可见大球晶的散射比小球晶要强得多。(3)Vv散射强度与介质有关，而Hv散射强度与介质无关，因而只有通过Vv散射才能研究介质。二、模型法理论球晶半径：利用某种检测手段，例如对照相法所摄底片上的Hv散射花样图进行光密度测定，可以确定θm，从而计算球晶半径。注意这里R是激光照射到样品上的面积（光斑直径一般约为0.5mm）内所有球晶半径的平均值。μ=45o时Hv散射光强最大，所以一般检测底

6、片时，取此方向测量以减少误差。球晶越大，散射图形越小。θm---光强最大值处的散射角11三、球晶的结构因素对测定的影响（一）球晶间干涉效应的影响当存在两个紧挨的球晶时，会出现带状干涉条纹。球晶距离较大时干涉条纹很细。12三、球晶的结构因素对测定的影响（一）球晶间干涉效应的影响若球晶增多，且任意分布，四叶瓣上会出现斑点。球晶越多，散射图形就越弱，图形越典型。上述情况可以通过改变入射光束直径来检验。光束直径较小（如1.5mm）时，所照射的球晶较少，所以斑点严重；光束较粗（如13mm）时，照射的球晶多，斑点减弱。

7、减少斑点的方法除了增大光束外，较先进的方法是用图像分析仪处理时进行平滑化。13三、球晶的结构因素对测定的影响（二）球晶外形不规整性的影响球晶生长过程中，由于截顶效应而呈多边形。球晶外形的不规整性用截顶效应参数来表征。（三）球晶内部无序性的影响理想球晶的散射强度的角度依赖性是较窄的，而实际球晶则要宽得多。这是由于球晶内部的无序性引起的，即球晶内部晶片的光轴不是统一取向（如沿半径或切向取向），而可以任意偏离。因此将实验曲线与理论曲线相比较，可以得到球晶内部无序程度的信息。SALS在高分子结构分析中的应用一、球晶

8、半径的测定（一）淬火温度对聚丙烯球晶大小的影响可观察到随着冷却温度降低，生成的球晶变小。聚丙烯薄膜在不同温度下淬火的光散射图，可见温度越高，四叶瓣图形越小，即球晶越大。温度再高（如90℃）时由于球晶太大，超过测定范围，只观察到圆对称形散射花样。SALS在高分子结构分析中的应用一、球晶半径的测定（一）淬火温度对聚丙烯球晶大小的影响测得的聚丙烯球晶半径与淬火温度的关系SALS在高分子结构分析中的应用一、球晶半径的测定