技术领域
本发明涉及一种用于X射线散射材料分析特别是小角度X射线散射材料分析的方法，以及用于执行这种方法的设备。
背景技术
尽管广角X射线散射(WAXS)通常提供关于待分析样本的晶体结构和相的信息，但是小角X射线散射(SAXS)通常提供关于纳米级样本结构(纳米结构)的信息。实例是构成其纳米结构被分析的样本的固体聚合物膜、合金或粉末。然而，本发明还涉及其中SAXS用于获得有关样本的多个成分之一的信息的情况。通过SAXS分析的此类样本通常是在样本溶剂中稀释并包含在样本容器(例如毛细管)中的分析物。作为典型的例子，可以包括纳米颗粒胶束的分散体。
发明内容
一种用于X射线散射材料分析，特别是小角度X射线散射材料分析的方法，包括：
-产生入射X射线束并将所述入射X射线束沿传播方向引导到保持在样本环境中的样本；
-执行包括以下步骤的样本测量过程：
o通过布置在所述样本环境的下游的区域检测器确定从所述样本散射的X射线的分布；以及
o通过所述检测器确定透射通过所述样本的X射线束的强度I
-执行包括以下步骤的样本数据处理过程：
o通过向所述散射X射线分布施加到取决于所述透射强度的绝对强度的转换确定绝对散射X射线分布；以及
-执行包括以下步骤的数据分析过程：
o基于所述绝对散射X射线分布确定所述样本的至少一种结构特征；
通过X射线散射通常为材料分析领域技术人员公知。
这种X射线散射材料分析方法需要测量散射强度即所谓绝对强度，以便根据散射X射线分布和透射的X射线强度之间的关系来确定样本的所需结构特征。这意味着需要测量透射通过样本的X射线束的强度，以应用所需的某些校正以获得绝对强度的散射信号。然而，这带来了如下问题，即透射强度比散射信号强多达几个数量级，从而大的透射强度容易将区域检测器驱动到其线性计数范围之外，甚至有损坏检测器的风险。在现有技术的方法中，这个问题被考虑在内，例如通过用区域检测器收集透射信号、通过衰减器或半透明光束阻挡器使透射强度衰减，或者通过使用第二检测器诸如内部结合有pin二极管的光束阻挡器。可替代地，通过测量参考样本的散射强度来获得绝对强度。
区域检测器可以是一维或二维检测器。在下文中，将主要考虑二维检测器的优选情况。
此外，SAXS检测器要求固有噪声低，并且除了具有单独的像素计数器的工作在直接检测模式下的现代固态检测器(所谓的混合像素检测器)之外，其他这些检测器遭受最大计数率低和/或检测器损坏风险，就像现代SAXS仪器中发现的，对于气体检测器而言的与透射光束强度有关的损坏风险一样。因此，在现有技术的SAXS方法中，通常在二维检测器前面使用一个或几个光束阻挡器，以通过半透明光束阻挡器来评估穿过样本的直射光束(即透射光束)的强度，或者通过完全吸收的光束阻挡器来完全阻止直射X射线束到达检测器。在后一种情况下，透射强度的确定必须在散射测量之前或之后用短的计数时间和/或用不同的采集设备例如pin二极管进行。
最先进的组合SAXS/WAXS系统使用光束阻挡器和混合像素检测器，其最好放置在真空室环境中，以减少空气和真空窗口的寄生散射。
然而，在所有这些现有技术中，半透明的光束阻挡器本身都会引起寄生散射，并且还引起所谓的光束硬化效应，即，它会影响入射X射线束的光谱，从而使透射强度的精确的确定变得不可靠。此外，使用半透明的或完全吸收的光束阻挡器总是很艰难的，因为这需要耗时地将光束阻挡器精确地定位在透射光束中，从而将其对散射信号的影响最小化。
因此，本发明的目的是克服与光束阻挡器的使用有关的此类问题。
根据本发明，该目的是通过如上所述的小角度X射线散射材料分析方法来实现的，其中：
-对所述散射的X射线和所述透射的X射线的采集被划分为多个采集周期，其中，每个采集时周期(T
-所述检测器测量包含所述散射的X射线和所述透射的X射线的信号的单个检测器图像帧，其中，在所述多个采集周期中的一个采集期间测量每个单个检测器图像帧；
-在连接到所述检测器的计算机中，将所述单个检测器图像帧叠加成总检测器图像帧；以及
-根据基于所述总检测器图像帧获得的绝对散射X射线分布来实现对所述样本的所述至少一种结构特征的确定。
根据本发明，在足够短的采集周期内测量每个单个检测器图像帧，以确保检测器工作在其线性范围内。在测量了一定数量的单个检测器图像帧后，将重置检测器的计数电子器件，以便检测器基本上从0开始对下一个单个检测器图像帧进行计数。根据检测器的线性要求，其计数电子器件可以例如是在每个单个检测器图像帧之后或在每个第二单个检测器图像帧之后重置并重启，以确保检测器始终处于其线性工作范围内。因此，通过在计算机中将单个检测器图像帧叠加而获得的总检测器图像帧也没有任何非线性失真。
根据本发明的方法确保了检测器的线性操作范围，同时允许在整个散射测量期间同时收集透射信号，即穿过样本和样本环境并到达检测器而没有被衰减并且其光谱受到光束阻挡的影响的X射线束。与使用半透明光束阻挡器或第二检测器的现有技术方法相比，这提供了多个优点。由于使用与收集散射信号相同的检测器，所以提高了样本的以绝对单位表示的散射强度的整体测量精度，因为不同的检测器效率和增益都没有问题。此外，与使用短而独立的采集(通常为0.1秒)并在散射测量之前和/或之后使用不同的采集设备(例如，pin二极管)采集透射强度的替代方法相比，根据本发明的同时采集方法更精确，因为它抑制了整个样本测量过程中入射X射线束可能发生的强度变化的影响以及不同检测器效率的影响。此外，通过在实验之后确定积分时间，可以解决样本特性和散射的变化。
在根据本发明的方法的优选实施例中，所述总检测器图像帧被显示到连接到所述计算机的屏幕上，并且利用每个附加的单个检测器图像帧进行持续更新。这使用户可以执行SAXS测量以连续监测实验。
优选地，根据本发明的方法还包括在所述样本测量过程之前执行的最大采集时间确定过程，其中，所述最大采集时间确定过程包括：
o测量透射通过所述样本的X射线束的强度I
o基于所述强度I
用于每个单个检测器图像帧的时间上限的最大采集时间的计算通常意味着将检测器制造商在检测器规格中指示的区域检测器的允许总计数除以测量的强度I
有利地，根据本发明的方法还包括在所述样本测量过程之前执行的光束分辨率确定过程，其中，所述光束分辨率确定过程包括：
o优选在所述样本环境中没有样本和样本溶剂的情况下，测量包含透射通过所述样本环境的X射线的信号和从所述样本环境散射的X射线的信号中的至少一个的单独检测器图像帧；
o根据所述至少一个单个检测器图像帧确定所述透射的X射线束的光束分辨率。
这个有利的实施例允许非常精确地表征用于实验的X射线束轮廓并量化所述光束分辨率。这对于诸如粒度分布分析之类的分析方法尤其有用，在这些方法中，光束分辨率的量化及其在建模过程中的引入会提高数据分析的准确性，从而提高所确定的粒度的准确性。优选地，该光束分辨率确定过程是在光束中没有样本或样本溶剂的情况下进行，但通常是在光束中有样本容器例如毛细管的情况下进行。然而，光束分辨率确定过程也可以在样本就位的情况下进行。在这种情况下，直射光束的PSF根据光束的中心部分并使用从一维强度分布到大约1E3的动态的第一点来确定，所述中心部分对应于无动量传递Q＝0，即散射矢量模量为零。
在这些有利的实施例中，进一步优选的是，所述确定光束分辨率的步骤包括对所述至少一个单个检测器图像帧执行方位平均，以将所述单个检测器图像帧或由所述单个检测器图像真叠加而获得的总检测器图像帧的二维信号强度分布转换为作为动量传递(Q)即散射矢量模量的函数的一维强度分布。
然后可以通过如下方式获得入射光束的点扩展函数(PSF)。在与用于减少样本散射数据的单元网格相同的单元网格(以Q或2θ角度表示)上，将直射光束图像进行方位平均，并减少为一维散射数据(l＝f(Q))。卷积核根据PSF建立，并进一步包含在用于拟合数据的模型中。该方法考虑了任何(任意)模型中的光束拖尾效应，而不考虑模型的细节和参数。数据分析过程包括优化模型参数，包括关于实验数据的拖尾效应。换句话说，在正向模型中考虑了光束卷积效应，与在去卷积实验数据上精炼原始模型的替代方案相比，这带来了稳定性的提高。
优选地，根据本发明的方法还包括在所述样本测量过程之前执行的样本环境校准过程，其中，所述样本环境校准过程包括：
o在所述样本环境中没有样本的情况下，通过所述检测器测量包含所述散射的X射线的信号和所述透射的X射线的信号的单个检测器图像校准帧，其中在多个校准采集周期中的一个校准采集周期内测量每个所述检测器图像校准帧；
o在连接到所述检测器的所述计算机中，将所述单个检测器图像校准帧叠加成总检测器图像校准帧；
o根据所述总检测器图像校准帧确定透射强度和光束中心位置。
同样在这种情况下，所述样本环境校准过程优选地还包括执行对所述总检测器图像校准帧进行方位平均，以将所述总检测器图像校准帧的二维信号强度分布转换为作为动量传递(Q)的函数的一维校准强度分布。
作为该实施例的一特定优点，所述转换可以在对应于有限动量传递Q>0的散射信号和沿着所述传播方向(X)测量的对应于无动量传递Q＝0的透射信号之间连续地实现。
在根据本发明的方法的所有实施例中，所述数据分析过程优选地包括：
o根据所述总检测器图像帧确定透射强度和光束中心位置。
进一步优选地，所述数据分析过程还包括：
o执行对所述总检测器图像帧进行方位平均，以将所述总检测器图像帧的二维信号强度分布转换为作为动量传递(Q)的函数的一维强度分布。
可以在对应于有限动量传递Q>0的分类信号与沿所述传播方向(X)测量的对应于无动量传递Q＝0的透射信号之间连续实现所述转换。
在利用以上讨论的一维校准强度分布的所有实施例中，进一步优选地是，通过
所述一维校准强度分布来校正一维强度分布。作为一个简单的例子，可以在样本数据分析过程中确定的一维强度分布中减去样本环境校准过程中确定的一维校准强度分布。
当根据本发明的方法进一步包括下述数据质量控制过程时，通过所述一维校准强度分布对一维强度分布的这种校正能够提供进一步的优点，在所述数据质量控制过程中，将所述校正后一维强度分布中预定动量传递(Q)范围内的信噪比与预定阈值进行比较，并根据所述比较的结果执行反馈动作。
优选地，所述反馈动作包括以下至少之一：
o停止所述样本测量过程；
o改变所述区域检测器的位置；
o改变一个或多个准直孔的开口。
例如，在第一种情况下，当在所述校正后一维强度分布中的预定动量传递(Q)范围内的信噪比超过预定阈值时，自动停止所述样本测量过程。这使整个SAXS测量变得更快，并且需要更少的用户交互。术语“信噪比”还旨在包括在数据质量评估领域中的技术人员已知的类似统计。
在所有实施例中，根据本发明的方法还可优选地包括数据后处理过程，其包括背景去除步骤，在所述背景去除步骤中，基于所述单个检测器图像帧与所述总检测器图像帧的比较，从所述单个检测器图像帧中去除背景信号，其中在计算机中将所述背景校正后单个检测器图像帧叠加成总背景校正后检测器图像帧，并且其中基于所述总背景校正后检测器图像帧实现对所述样本的所述至少一个结构特征的背景校正确定。
从所述单个检测器图像帧去除的背景信号尤其是由不可避免的环境背景——也称为宇宙背景引起的。为了识别这种背景信号，优选地使用用于其实验统计与计数过程所预期的理论统计进行对比的统计算法来逐像素地对单个检测器图像帧与总检测器图像帧进行比较。
数据后处理过程还可以包括根据所述总背景校正后检测器图像帧中确定背景校正后透射强度和背景校正后光束中心位置。
在这种情况下，数据后处理过程还可以优选地包括对所述总背景校正后检测器图像帧执行方位平均，以将所述总背景校正后检测器图像帧的二维信号强度分布转换为作为与动量传递(Q)的函数的一维背景校正后强度分布。
所述转换可以在对应于有限动量传递Q>0的背景校正后散射信号与沿所述传播方向(X)测量的对应于无动量传递Q＝0的背景校正后透射信号之间连续地实现。
在该实施例中，根据本发明的方法还可包括通过所述一维校准强度分布来校正所述一维背景校正后强度分布。
在根据本发明的方法的另一优选实施例中，数据后处理过程还被应用于单个检测器校正图像帧，其中基于所述单个检测器图像帧与所述总检测器图像帧的比较，从所述单个检测器图像帧中去除了背景信号，其中所述单个背景校正后检测器校正图像帧被叠加成总背景校正后检测器校正图像帧。
在根据本发明的方法的所述另一优选实施例中，可以通过所述一维背景校正后校准强度分布来执行对所述一维背景校正后强度分布的校正。
根据本发明的方法的所有实施例可以优选地进一步包括优选地与所述样本测量过程同时地对所述样本执行UV-Vis分析。
与SAXS结合使用的UV-Vis分析是有用的，因为已知暴露于SAXS的生物分子的浓度对于正确的分子量估计和样本浓度的SAXS强度标度是重要的。
优选地，所述样本环境包括容纳所述样本的毛细管和保持所述毛细管的真空毛细管保持器块，其中通过其分别将入射的UV-Vis光引导至所述样本和将透射的UV-Vis光引导至光谱仪的UV-Vis透镜被插入到所述毛细管保持器块中。
为了在生物样本上获得良好的信噪比，从源X射线窗口到检测器一路都是真空的，到样本的唯一X射线窗口应该是毛细管本身。根据该优选实施例的设计通过下述方式来实现这一目的：将UV-Vis透镜安装到毛细管保持器块中，使用紫外-可见透镜自身作为真空窗口，从而将透镜直接暴露于真空，而不是通过单独的真空窗口。这也确保了通过单独的真空窗口不会损失UV-Vis强度。为了使UV-Vis透镜真空密封，可以在透镜的边缘和毛细管保持器块的相应透镜保持器周围用胶水对其进行修饰。透镜保持器本身可以用圆盘O形圈实现真空兼容。
有利地，所述UV-Vis透镜以真空密封的方式安装到所述毛细管保持器块中。作为根据本发明的方法的典型应用，待确定的所述结构特征可以是所述样本内的颗粒的粒度分布、颗粒表面积分布、回转半径和/或形状。
在另一个实施例中，根据本发明的方法可以用于研究样本结构特征在条件变化(诸如样本的温度或湿度变化)下的演变或者在样本环境中的样本的例如来自FPLC柱(快速蛋白质液相色谱)的连续流动的情况下的演变，其中数据分析过程包括在样本测量过程之后执行的用于对单个检测器图像帧求和来确定优化积分时间的过程，在样本测量过程中，单个检测器图像帧被迭代求和，并且所获得的瞬时检测器图像帧的一维强度分布的质量被相互比较，以在不影响实验的时间分辨率的情况下实现最佳可能的数据质量。在这种方法的优选实施例中，确定实验分辨率的标准是基于对诸如来自样本的UV-VIS透射信号之类的外部参数的分析，以确定样本条件的可能变化。在这种方法的一个优选实施例中，瞬时检测器图像帧的一维强度分布的质量是基于对预定动量传递(Q)范围内的信噪比的分析或通过根据一维强度分布计算诸如回转半径之类的主要拟合参数来评估的。
本发明还涉及一种用于X射线散射分析，特别是小角度X射线散射材料分析的设备，其被设计成执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
附图说明
下面将参考附图描述根据本发明的小角度X射线散射分析方法及设备的优选实施例，在附图中：
图1a示出了根据本发明的实施例的X射线散射设备的示意性侧视图；
图1b示出了图1a的X射线散射设备在SAXS测量期间的示意性透视图；
图2示出了根据本发明的方法的优选实施例的各种过程的示意性流程图。
图3示出了根据本发明的方法的优选实施例中的最大采集时间确定过程的步骤的示意性流程图。
图4示出了根据本发明的方法的优选实施例中的光束分辨率确定过程的步骤的示意性流程图。
图5示出了根据本发明的方法的优选实施例中的样本环境校准过程的步骤的示意性流程图。
图6示出了根据本发明的方法的优选实施例中的样本测量过程和随后的样本数据处理过程的步骤的示意性流程图。
图7示出了根据本发明的方法的优选实施例中的样本数据处理过程的步骤的示意性流程图；
图8a示出了当执行根据本发明的SAXS方法时，在屏幕上显示的总检测器图像帧；
图8b示出了基于图8a的总检测器图像帧确定的、作为动量传递Q的函数的一维强度分布；
图9a示出了在已经执行了根据本发明的包括数据后处理过程的SAXS方法之后，在屏幕上显示的总背景校正后检测器图像帧；
图9b示出了根据图9a的总背景校正后检测器图像帧确定的、作为动量传递Q的函数的一维背景校正后强度分布。
图10示出了根据本发明的适于执行UV-Vis分析的X射线散射设备的样本环境的细节。
具体实施方式
图1a示出了根据本发明的X射线散射设备的优选实施例的示意性侧视图。所述设备包括布置在样本环境(未示出)下游的二维X射线检测器10，用于将待通过X射线散射进行分析的样本12保持在保持位置。术语“上游”和“下游”是针对来自布置在样本环境上游的X射线束传输系统(未显示)的直射X射线束的传播方向X，所述X射线束传输系统用于产生并沿着传播方向X向样本环境引导直射X射线束。此类X射线束传输系统通常包括X射线产生器，例如微焦点密封管源或旋转阳极管、用于选择预定X射线波长的准直或聚焦单色仪(例如多层涂覆的X射线反射镜)，以及用于使到达样本环境的X射线束的轮廓成形并控制其朝向远端X射线检测器的发散和形状的限定准直孔的狭缝，以及本领域技术人员已知的其他X射线设备。因此，在图1a中，从上游到下游的方向是从左到右。X射线束传输系统可以使用线聚焦源和一维X射线束成形光学器件生成一维调节后X射线束。在优选实施例中，X射线束传输系统使用点聚焦和二维X射线束成形光学器件产生二维调节后X射线束。在这种情况下，X射线检测器10可以具有适于分析各向异性样本的二维像素阵列。X射线散射测量通常需要在真空或氦气下进行光路抽空，以减少空气中寄生散射的产生。因此，散射光路通常需要处于真空下，并且在优选实施例中，检测器10位于真空衍射光束管内，所述真空衍射束管可以连接至真空样本腔体或包括入射光路和样本环境的单容积室的一部分。
与现有技术中的SAXS装置相反，图1a所示的根据本发明的设备不需要光束阻挡器。
如图1a中的箭头所示，二维检测器10可以安装在检测器平台14上，以便在SAXS设备的中央控制计算机的控制下可沿着X方向和垂直于X方向的Y方向移动。
在图1a中，由附图标记16表示透射通过样本并基本上沿着原始传播方向X朝向检测器10传播的X射线束。
此外，样本12沿着向上方向散射的X射线束用附图标记18u表示，而相应的沿着向下方向散射的X射线束用附图标记18d表示。
图1b示出了在SAXS测量期间图1a的X射线散射设备的示意性透视图。透射光束16由虚线表示，其波数表示为k
如图1b所示，二维检测器测量散射信号的旋转对称强度分布。其圆心位于由检测器10测量的相应图像帧中透射光束位置的圆上的所有点都属于具有相同散射角2Q的散射过程，因此具有相同的动量传递，如图1b中的q所示。
图2示出了根据本发明的方法的优选实施例的各种过程的示意性流程图，包括最大采集时间确定过程100、光束分辨率确定过程200、样本环境校准过程300、样本测量过程400、样本数据处理过程500、数据质量控制过程600、数据后处理过程700以及数据分析过程800。过程100至过程600在样本被入射的X射线束照射的同时被执行。数据后处理过程700通常在X射线样本测量已经终止之后执行。在图2所示的实施例中，仅在数据后处理过程700之后执行数据分析过程800。然而，在替代实施例中，可以在样本测量仍在继续的同时实时地执行数据分析过程800，而无需使用任何后处理过程进行数据的完善。
下面将结合图3至图7进一步说明这些过程。
图3示出了根据本发明的方法的优选实施例中的最大采集时间确定过程100的步骤的示意性流程图。在步骤101中，以例如0.1秒的短采集时间测量透射通过样本环境中的样本的光束。然后，在步骤102中，通过在感兴趣中心区域内对检测器10中的信号进行积分来确定透射强度。最后，在步骤103中，通过将检测器制造商提供的检测器10的最大允许总计数除以确定的值I
图4示出了根据本发明的方法的优选实施例中的光束分辨率确定处理200的步骤的流程图。在步骤201中，在样本环境中没有样本12的情况下，以较短的采集时间例如0.1s来测量单个检测器图像帧。在步骤202中，针对该单个检测器图像帧进行围绕光束中心的方位平均，以将图1b中检测器10上所示的二维强度分布转换为作为动量传递Q的函数的一维强度分布。最后，根据该一维强度分布确定所述光束分辨率。
图5示出了根据本发明的方法的优选实施例中的样本环境校准过程300的步骤的流程图。在步骤301中，对多个检测器图像校准帧进行测量。该测量是在光束中没有样本的情况下进行的。更精确地，在不需要任何样本容器或溶剂的独立式样本的情况下，步骤301在基本上空的样本环境中进行，而没有样本在入射光束中。
然而，在需要样本容器但不需要样本溶剂的样本例如粉末样本的情况下，步骤301是在入射光束中利用空样本容器来执行的。
此外，在样本是需要填充有样本溶剂的样本容器的分析物的情况下，步骤301在入射光束中利用填充有样本溶剂但没有分析物的样本容器执行。
在随后的步骤302中，将单个检测器图像校准帧叠加成总检测器图像校准帧。
然后，在步骤303中，根据总检测器图像校准帧确定透射强度I
最后，在步骤304中，在单个校正检测器图像帧中执行围绕光束中心的方位平均，以将二维校准强度分布转换成作为动量传递Q的函数的一维校准强度分布，并且基于值I
图6示出了根据本发明的方法的优选实施例中的样本测量过程400和后续样本数据处理过程500以及数据质量控制过程600的步骤的示意性流程图。样本测量过程400包括测量新的单个检测器图像帧的步骤401，将所述新测量的单个检测器图像帧叠加成瞬时总检测器图像帧的步骤402以及计算发射强度I
所述后续样本数据处理过程500包括步骤501，其中对步骤402中获得的总检测器图像帧围绕步骤403中获得的光束中心执行方位平均，以将二维强度分布转换成作为动量传递Q的函数的一维强度分布，并且基于值I
在随后的步骤502中，此一维强度分布将通过在步骤304中获得的一维校准强度分布进行校正。
在随后的数据质量控制过程600中，将所述校正后一维强度分布中的预定动量传递Q范围内的信噪比与预定阈值进行比较，并根据所述比较结果执行反馈动作。在图6所示的实施例中，如果信噪比等于或大于阈值，则反馈动作是终止测量过程400和随后的样本数据处理过程500，否则返回至步骤401。
在本发明的另一实施例中，反馈动作可以是定义并实现一个或多个附加测量步骤，以在所述一维强度分布的预定动量传递Q范围内改善信噪比。这样的附加测量步骤可以是获取具有改进后测量参数的附加的单个检测器图像帧，例如利用所述区域检测器10的不同位置或具有一个或多个准直孔的不同开口来测量样本散射。在这种情况下，定义的附加测量步骤可以包括使用改进后的测量参数确定光束分辨率的过程。在这种情况下，样本数据处理过程包括对通过对对应于在完整样本测量过程期间执行的不同顺序采集的总检测器图像帧进行方位平均而获得的校正后的一维强度分布。得到合并后一维强度分布的合并过程将包括选择校正后一维强度分布中具有最高信噪比的点。
在这种情况下，对于构成这种曲线的每个一维强度分布部分，最终的合并后一维强度分布应该与不同的光束分辨率函数相关联，每个光束分辨率函数通过使用每个改进后测量参数的不同光束分辨率确定过程来获得。即使如上结合图4所述的没有样本的专用测量是优选的，但也可以在样本就位的情况下应用光束分辨率确定过程。
图7示出了根据本发明的方法的优选实施例中的数据后处理过程的步骤的示意性流程图。
在步骤701中，将所有测测量的单个检测器图像帧与总检测器图像帧进行比较。在随后的步骤702中，根据在步骤701中执行的比较结果，从单个检测器图像帧中去除背景信号(有时称为宇宙背景)。在随后的步骤703中，将经过背景校正后单个检测器图像帧叠加以获得总背景校正后检测器图像帧。然后在后续步骤704中计算背景校正后透射强度I
根据采集周期T
最后，在进一步的步骤706中，这种具有绝对强度的一维背景校正后强度分布通过具有绝对强度的一维背景校正后校准强度分布来校正，该具有绝对强度的一维背景校正后校准强度分布类似于在步骤304中获得的具有绝对强度的一维校准强度分布，并且可以通过将数据后处理过程700的背景去除不仅应用于单个检测器图像帧，而且应用于在步骤301中获得的单个检测器图像校准帧来获得。
图8a示出了在样本上执行根据本发明的SAXS方法时在屏幕上显示的总检测器图像帧。该屏幕连接到计算机，计算机又连接到检测器。该计算机可以是或可以不是根据本发明的设备的中央控制计算机。在屏幕的左上角可以看到透射的光束和散射的X射线。屏幕中间的白色垂直条纹是由无效的检测器像素引起的伪像。
图8b示出了通过根据图8a的总检测器图像帧执行方位平均而确定的、作为动量传递Q的函数的一维强度分布。在这种特定情况下，样本包含SiO
图9a示出了在已经执行了根据本发明的包括数据后处理过程的SAXS方法之后在屏幕上显示的总背景校正后检测器图像帧。在图8a中可见的例如在位置X＝80、Z＝390附近的由宇宙背景引起的许多条纹已经被成功地消除，因此显示了通过背景校正实现的数据质量改善。图9b示出了一维背景校正后强度分布，该一维背景校正后强度分布是基于图9a的总背景校正后检测器图像帧确定的动量传递Q的函数。上方的实心灰色曲线示出了一维背景校正后的强度分布，该一维背景校正后强度分布是根据图9a的总背景校正后检测器图像帧通过执行方位平均确定的动量传递Q的函数。
图9b中的下部的灰色虚线曲线示出了步骤304中确定的相应的一维校准强度分布。在图9b中还示出了与上曲线和下曲线之间的差值相对应的所得实心黑色差值曲线。
图10示出了根据本发明的适于执行UV-Vis分析的X射线散射设备的细节。
当使用FPLC(快速蛋白质液相色谱)或其他技术按分子质量分离生物分子时，样本被推过充满填充小珠的尺寸排阻柱，使得低分子量的分子在柱中反弹时间比高分子量的分子在柱中的反弹时间长，从而在样本被推过具有样本缓冲液的柱时导致尺寸分离。通过紫外吸收的增加来识别恒定流中的各个分离物质，因为它们通过了FPLC仪器上尺寸排阻柱出口处的紫外曝光池。当各个物质随着时间的推移流经FPLC紫外池，大的物质首先通过，然后是较小的物质，则它们会产生一个吸收峰。来自FPLC的恒定流量可以连接到SAXS流量池，用于SAXS暴露。由于泰勒分散效应(由管道中的抛物线形流动剖面引起)，管道中流动的分离分子将再次开始混合，与尺寸排阻柱出口处获得的吸收峰相比，这可视为吸收峰的加宽。
在与SAXS测量完全相同的位置处的UV-Vis确保暴露于X射线的样本的浓度正确。选择正确的X射线采集时间很重要。它应该足够长，以获取进行SAXS数据分析的足够的信号，但又要足够短，以获得完全分离的分子(吸收峰的顶部)的数据，而不是多个峰或整个峰的平均值的数据。
获得正确的采集时间取决于物质的浓度和分子量，因为这与散射强度成正比。实际上，采集时间设置在某个固定时间，该时间被认为是特定样本的最佳时间。
2a)通过选择较小的采集时间，可以获取许多帧，然后将它们叠加或整合在一起，通过调整单个UV-VIS吸收峰周围的数据检测器图像的总和来获得分离分辨率和散射数据质量之间的最佳平衡。
2b)为了提高SAXS信噪比，同时仍然保持所期望的分离分辨率，可以对相同样本进行SEC-SAXS运行进行采集，并且可以将单个吸收峰上对应于完全相同浓度的SAXS帧合并在一起。
机译： 通过使用特征X射线和反向散射电子的聚焦电子束进行材料分析的方法及其执行设备
机译： 利用特征X射线和反散射电子通过聚焦电子束进行材料分析的方法及其所用的设备
机译： 通过使用特征X射线和反向散射电子的聚焦电子束进行材料分析的方法及其执行设备
