लघु-कोण एक्स-रे प्रकीर्णन

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लघु-कोण एक्स-रे प्रकीर्णन (एसएएक्सएस) लघु-कोण प्रकीर्णन तकनीक है जिसके द्वारा नमूने में नैनोस्केल घनत्व के अंतर को निर्धारित किया जा सकता है। इसका अर्थ यह है कि यह नैनोकणों के आकार के वितरण को निर्धारित कर सकता है, (मोनोडिस्पर्स) मैक्रो मैक्रोमोलेक्यूल्स के आकार और आकार को हल कर सकता है छिद्रों के आकार को निर्धारित कर सकता है आंशिक रूप से आदेशित सामग्रियों की विशिष्ट दूरी और बहुत कुछ निर्धारित कर सकता है।[1] यह सामग्री के माध्यम से यात्रा करते समय एक्स-रे के लोचदार प्रकीर्णन वाले व्यवहार का विश्लेषण करके प्राप्त किया जाता है, लघु कोणों पर उनके प्रकीर्णन को सूचित करता है (सामान्यतः 0.1 - 10 डिग्री, इसलिए इसके नाम पर लघु-कोण) यह लघु-कोण न्यूट्रॉन प्रकीर्णन के साथ-साथ लघु-कोण प्रकीर्णन (एसएएस) तकनीकों के वर्ग से संबंधित है और सामान्यतः 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 स्पष्ट प्रकीर्णन वाला संकेत सूचित 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 प्रणाली में दूरी की पुनरावृत्ति करने में सक्षम है।[2] यूएसएएक्सएस (लघु-कोण एक्स-रे प्रकीर्णन) और भी बड़े आयामों को हल कर सकता है,[3][4][5] इसमें यह सूचित किया गया कोण जितना छोटा होगा, जांचे जाने वाले वस्तु के आयाम उतने ही बड़े होंगे।

एसएएक्सएस और यूएसएएक्सएस एक्स-रे प्रकीर्णन वाली तकनीकों के वर्ग से संबंधित हैं जिनका उपयोग सामग्रियों के लक्षण वर्णन में किया जाता है। प्रोटीन जैसे जैविक मैक्रोमोलेक्यूल्स के स्थिति में, क्रिस्टलोग्राफी पर एसएक्सएस का लाभ यह है कि क्रिस्टलीय नमूने की आवश्यकता नहीं होती है। इसके अतिरिक्त एसएक्सएस के गुण इन अणुओं में गठनात्मक विविधता की जांच की अनुमति देते हैं।[6] परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी विधियों में उच्च आणविक द्रव्यमान (> 30–40 डाल्टन (इकाई)) के मैक्रोमोलेक्युलस के साथ समस्याएं आती हैं। चूँकि अस्पष्ट या आंशिक रूप से आदेशित अणुओं के यादृच्छिक अभिविन्यास के कारण, स्थानिक औसत क्रिस्टलोग्राफी की तुलना में एसएएक्सएस में जानकारी के हानि की ओर जाता है।

अनुप्रयोग

एसएक्सएस 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।[7][8][9][10] यह 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 चूँकि लैमेला (सामग्री) ई, और भग्न जैसी सामग्री जैसी आदेशित प्रणालियों की संरचना का भी अध्ययन किया जा सकता है। विधि स्पष्ट, गैर-विनाशकारी है और सामान्यतः केवल न्यूनतम नमूना तैयार करने की आवश्यकता होती है। अनुप्रयोग बहुत व्यापक हैं और इसमें कोलाइड्स सम्मिलित हैं[11],[12],[13],[14] इंटरपोलीइलेक्ट्रोलाइट कॉम्प्लेक्स सहित सभी प्रकार के,[15],[16],[17] मिसेल,[18],[19],[20],[21],[22] माइक्रोगल्स,[23] लाइपोसोम,[24],[25],[26] बहुलक,[27],[28] धातु, सीमेंट, तेल, पॉलीमर ,[29],[30],[31],[32] प्लास्टिक, प्रोटीन,[33],[34] खाद्य पदार्थ और दवा और अनुसंधान के साथ-साथ गुणवत्ता नियंत्रण में पाया जा सकता है। एक्स-रे स्रोत प्रयोगशाला स्रोत या सिंक्रोट्रॉन विकिरण हो सकता है जो उच्च एक्स-रे प्रवाह प्रदान करता है।

प्रतिध्वनित लघु-कोण एक्स-रे प्रकीर्णन

एक्स-रे प्रकीर्णन की उपज को बढ़ाना संभव है[35] एक्स-रे स्रोत की ऊर्जा का एक्स-रे अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी से मिलान करके जैसा कि यह प्रतिध्वनित अप्रत्यास्थ एक्स-रे प्रकीर्णन के लिए किया जाता है। मानक रिक्स मापन से भिन्न, बिखरे हुए फोटॉनों को घटना फोटॉनों के समान ऊर्जा वाला माना जाता है।

एसएक्सएस उपकरण

एक एसएएक्सएस उपकरण में, एक्स-रे के एक रंग का प्रकाश दमक को नमूने में लाया जाता है जिसमें से कुछ एक्स-रे प्रकिर्णित होते हैं जबकि अधिकांश इसके साथ परस्पर क्रिया किए बिना नमूने के माध्यम से जाते हैं। बिखरे हुए एक्स-रे प्रकीर्णन वाले प्रतिरूप का निर्माण करते हैं जो तब सूचक पर पाया जाता है जो सामान्यतः 2-आयामी समतल एक्स-रे सूचक होता है जो प्राथमिक बीम की दिशा में सीधा नमूने के पीछे स्थित होता है जो प्रारंभ में नमूना हिट करता है। प्रकीर्णन प्रतिरूप में नमूने की संरचना के बारे में जानकारी होती है।

एसएक्सएस उपकरण में जिस प्रमुख समस्या को दूर किया जाना चाहिए, वह है अशक्त प्रकिर्णित तीव्रता को शसक्त मुख्य बीम से अलग करना है। वांछित कोण जितना छोटा होगा, यह उतना ही कठिन हो जाएगा। यह समस्या उस समस्या के समान है जिसका सामना सूर्य के निकट अशक्त दीप्तिमान वस्तु, जैसे कि सूर्य के कोरोना को देखने का प्रयास करते समय होता है। यदि चंद्रमा मुख्य प्रकाश स्रोत को बंद कर देता है तो ही कोरोना दिखाई देता है। इसी तरह एसएएक्सएस में गैर-प्रकिर्णित हुई बीम जो केवल नमूने के माध्यम से यात्रा करती है, को निकटवर्ती कोरोना 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, किंतु एक्स-रे से निपटने के समय 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 लघु कोण वाले उपकरण इसके अतिरिक्त संपार्श्विक बीम पर निर्भर करते हैं। प्रयोगशाला एसएक्सएस उपकरणों को दो मुख्य समूहों में विभाजित किया जा सकता है:

बिंदु-कोलीमेशन और लाइन-कोलिमेशन उपकरण:

बिंदु-कोलीमेशन उपकरण

बिंदु-कोलिमेशन उपकरण में पिनहोल होते हैं जो एक्स-रे बीम को लघु गोलाकार या अण्डाकार स्थान पर आकार देते हैं जो नमूने को प्रकाशित 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 प्रकीर्णन वाले प्रतिरूप में प्राथमिक बीम के चारों ओर घेरे होते हैं। लघु प्रबुद्ध नमूना मात्रा और समतलीकरण प्रक्रिया की खराबी के कारण - केवल उन फोटॉनों को पास करने की अनुमति दी जाती है जो सही दिशा में उड़ने के लिए होते हैं - प्रकिर्णित हुई तीव्रता छोटी होती है और इसलिए माप का समय घंटों या दिनों के क्रम में होता है बहुत अशक्त प्रकीर्णन वालों का स्थिति है । 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। बिंदु-कोलीमेशन गैर-आइसोट्रोपिक प्रणाली (रेशा , शियरिंग (भौतिकी) तरल पदार्थ) के उन्मुखीकरण को निर्धारित करने की अनुमति देता है।

रेखा-कोलीमेशन उपकरण

रेखा-कोलिमेशन उपकरण बीम को केवल आयाम में प्रतिबंधित करते हैं (बिंदु कोलिमेशन के लिए दो के अतिरिक्त) जिससे बीम क्रॉस-सेक्शन लंबी किंतु संकीर्ण रेखा हो। प्रबुद्ध नमूना मात्रा बिंदु-कोलीमेशन की तुलना में बहुत बड़ी है और समान प्रवाह घनत्व पर प्रकिर्णित हुई तीव्रता आनुपातिक रूप से बड़ी है। इस प्रकार रेखा -कोलिमेशन एसएएक्सएस उपकरणों के साथ मापने का समय बिंदु-कोलिमेशन की तुलना में बहुत कम है और मिनटों की सीमा में है। इसमें हानि यह है कि सूचित किया गया प्रतिरूप अनिवार्य रूप से कई आसन्न पिनहोल प्रतिरूप का 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, किंतु केवल तभी जब प्रणाली आइसोट्रोपिक हो तो किसी भी आइसोट्रोपिक नैनोसंरचित सामग्री के लिए रेखा कोलिमेशन बहुत लाभकारी है, उदा। प्रोटीन, सर्फेक्टेंट, कण फैलाव और इमल्शन।

एसएक्सएस उपकरण निर्माता

एसएक्सएस उपकरण निर्माताओं में एंटोन पार ऑस्ट्रिया सम्मिलित 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

संदर्भ

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बाहरी संबंध

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