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，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)商則會在入射束周圍的小角度區(qū)域內(nèi)（一般2θ 不超過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，相對于波長來說，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。小角散射也可用來測定多孔系統(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產(chǎn)生1 個特性函數(shù)。假定這樣一種簡單的模型，就可以得出孔隙半徑或孔隙尺寸的分布狀態(tài)。其中X 射線可探測納米尺寸的孔隙，而中子束可檢測粗大的多的孔隙，直徑可達(dá)幾十個微米。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)測量理論”和“密度函數(shù)理論”，從吸附數(shù)據(jù)間接計(jì)算測定非晶態(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。我國現(xiàn)行相關(guān)國家檢測標(biāo)準(zhǔn)見文獻(xiàn)。
氣體滲透法、氣泡壓力法和壓汞法均可測定多孔材料滲透孔隙的平均孔徑。在多孔材料的孔徑測定中，
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對象，而氣體滲透法和氣泡法僅檢測滲透孔。另外，孔在長度范圍內(nèi)，其橫截面不可能像理論假設(shè)的那樣一致，壓汞法測定的是開口處的孔，而氣體滲透法測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，除非被測多孔材料全部具有理想的圓柱狀直通孔。兩種測定方法所得結(jié)果之差反映了被測材料孔形結(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定的是全通孔，
化學(xué)吸附儀生產(chǎn)商而壓汞法測定的是全通孔和半通孔。另外，當(dāng)氣泡法測定氣體流量時，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。氣泡法測定孔徑分布基于用氣體置換液體所需的壓力和通過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，可測得十分之幾微米到幾百個微米的孔徑。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，則測量效果越好，否則所測得的r 值偏高。為此在測定過程中需緩慢升壓，以減少測定時所產(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對象。氣泡壓力法對于準(zhǔn)確測定多孔材料的最大滲透孔是十分有效的，對于平均孔的測定，則僅局限于孔分布比較集中的多孔材料，且受被測材料需與被選溶液完全潤濕之局限，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)粘性流和過渡流氣體的滲透試驗(yàn)測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。
