10、X 射線和中子的小角度散射
當(dāng) X 射線照射到試樣上時(shí)，如果試樣內(nèi)部存在納米尺寸的密度不均勻區(qū)，
化學(xué)吸附儀生產(chǎn)商則會(huì)在入射束周圍的小角度區(qū)域內(nèi)（一般2θ 不超過(guò)3o）出現(xiàn)散射X 射線，這種現(xiàn)象稱為X 射線小角散射或小角X 射線散射（Small Angle X-Ray Scattering，縮寫為SAXS）。根據(jù)電磁波散射的反比定律，相對(duì)于波長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，散射體的有效尺寸越大則散射角越小。所以，廣角X射線衍射（WAXD）關(guān)系著原子尺度范圍內(nèi)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，而小角X 射線散射（SAXS）則相應(yīng)于尺寸在零點(diǎn)幾納米至近百納米區(qū)域內(nèi)電子密度的起伏（即散射體和周圍介質(zhì)電子密度的差異）。納米尺度的微粒子和孔洞均可產(chǎn)生小角散射現(xiàn)象。因此由散射圖形（或曲線）的分析，可以解析散射體粒子體系或多孔體系的結(jié)構(gòu)。這種方式對(duì)樣品的適用范圍寬，不管是干態(tài)還是濕態(tài)都適用；不管是開孔還是閉孔都能檢測(cè)到。但需注意小角散射在趨向大角一側(cè)的強(qiáng)度分布往往都很弱，并且起伏很大。小角散射也可用來(lái)測(cè)定多孔系統(tǒng)的孔隙尺寸分布。將平行的單能量X 射線束或中子束打到樣品上并在小角度下散射，繪出散射強(qiáng)度I 作為散射波矢量q 的函數(shù)圖線。散射函數(shù)I(q)取決于樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，每種具有等尺寸球形孔隙作任意分布的多孔體都會(huì)產(chǎn)生1 個(gè)特性函數(shù)。假定這樣一種簡(jiǎn)單的模型，就可以得出孔隙半徑或孔隙尺寸的分布狀態(tài)。其中X 射線可探測(cè)納米尺寸的孔隙，而中子束可檢測(cè)粗大的多的孔隙，直徑可達(dá)幾十個(gè)微米。但在各種情況下，這些方法也僅能用于微孔金屬體系。此外，F(xiàn)igueroa-Gerstenmaier 等最近還介紹了一種結(jié)合“基礎(chǔ)測(cè)量理論”和“密度函數(shù)理論”，從吸附數(shù)據(jù)間接計(jì)算測(cè)定非晶態(tài)多孔玻璃孔隙尺寸分布的方法。由于這種方法普適性不強(qiáng)，且計(jì)算較為繁雜，故本文在此不作詳論，有興趣的讀者可參閱相關(guān)論文。我國(guó)現(xiàn)行相關(guān)國(guó)家檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)見文獻(xiàn)。
氣體滲透法、氣泡壓力法和壓汞法均可測(cè)定多孔材料滲透孔隙的平均孔徑。在多孔材料的孔徑測(cè)定中，
化學(xué)吸附儀生產(chǎn)商壓汞法是公認(rèn)的經(jīng)典方法，但它是以滲透孔和半滲透孔的總和作為檢測(cè)對(duì)象，而氣體滲透法和氣泡法僅檢測(cè)滲透孔。另外，孔在長(zhǎng)度范圍內(nèi)，其橫截面不可能像理論假設(shè)的那樣一致，壓汞法測(cè)定的是開口處的孔，而氣體滲透法測(cè)定的是最小橫截面處的孔。因此，尋求這兩種方法所得結(jié)果的一致性是難以實(shí)現(xiàn)的，除非被測(cè)多孔材料全部具有理想的圓柱狀直通孔。兩種測(cè)定方法所得結(jié)果之差反映了被測(cè)材料孔形結(jié)構(gòu)的不同。多孔材料中滲透孔的狹小部分決定氣體滲透法的檢測(cè)結(jié)果，而壓汞法則只要孔兩端的橫截面較大，汞壓入量就不會(huì)體現(xiàn)在最小橫截面的孔數(shù)值上。因此，壓汞法結(jié)果高于正確的氣體滲透法結(jié)果。
氣泡法和壓汞法都可測(cè)量樣品的孔徑分布，但兩者亦稍有偏離。當(dāng)然，這首先也是因?yàn)闅馀莘y(cè)定的是全通孔，
化學(xué)吸附儀生產(chǎn)商而壓汞法測(cè)定的是全通孔和半通孔。另外，當(dāng)氣泡法測(cè)定氣體流量時(shí)，流量計(jì)的精度不高，一部分細(xì)孔被忽略，使結(jié)果偏高；而壓汞法則由于樣品中含有“墨水瓶”式的孔，升壓曲線向?qū)?yīng)于孔半徑較低的方向偏移，故使結(jié)果偏低。氣泡法測(cè)定孔徑分布基于用氣體置換液體所需的壓力和通過(guò)多孔材料的氣體流量，由建立Q-P 曲線得到微分結(jié)構(gòu)曲線，可測(cè)得十分之幾微米到幾百個(gè)微米的孔徑。最大氣泡壓力能較準(zhǔn)確地給出樣品最大的貫通孔。實(shí)驗(yàn)表明，壓力增加速度（dP/dt）越小，則測(cè)量效果越好，否則所測(cè)得的r 值偏高。為此在測(cè)定過(guò)程中需緩慢升壓，以減少測(cè)定時(shí)所產(chǎn)生的誤差。氣泡壓力法和氣體滲透法結(jié)果比較相近，這是因?yàn)檫@兩種方法都是以多孔材料的滲透孔為檢測(cè)對(duì)象。氣泡壓力法對(duì)于準(zhǔn)確測(cè)定多孔材料的最大滲透孔是十分有效的，對(duì)于平均孔的測(cè)定，則僅局限于孔分布比較集中的多孔材料，且受被測(cè)材料需與被選溶液完全潤(rùn)濕之局限，所以不太適于聚四氟乙烯等憎水材料。此外，氣泡壓力法不適于孔半徑小于0.5μm 的多孔材料，而分別根據(jù)粘性流和過(guò)渡流氣體的滲透試驗(yàn)測(cè)定則既可用于親水性的多孔材料，又可用于憎水性的多孔材料。
