第十四章聚合物材料掠入射 x 射线衍射§ 引言 1923 年 Compton 首先报道了当 X 射线以很小角度入射到具有理想光滑平整表面的样品上时 , 可以出现全反射( 亦称镜面反射 )现象 . 入射 X 射线在样品上产生全反射的条件是掠入射角 (Grazing incidence angle) ci (c临界角 ). 由于照射到样品上的入射角i很小 , 几乎与样品表面平行，因此人们也将 X 射线全反射实验称为掠入射衍射 (GID) 实验 . 当 X 射线以临界角c 入射到样品上时，射线穿透样品深度仅为纳米级， 可以测定样品表面的结构信息; 由于常规的 X 射线衍射入射到样品表面的角度较大, 大部分射线透射到样品中的深度也较大, 是 Bragg 反射 , 而表面或近表面的 X 射线衍射强度则很弱，不能给出样品表面或近表面结构信息.随着科学技术的飞跃发展，对构成器件厚度为纳米级的聚合物薄膜已得到广泛的应用.例如 , 在微电子器件中经常可见到多层聚合物薄膜的应用, 为了使用性能的要求, 这种多层薄膜不管它们的每层特性是否相同，彼此都必须有很好的粘合性；在医学上将聚合物材料植入人体中， 有一点必须保证， 那就是被植入人体中的聚合物材料表面一定要与人体中的血液相匹配；聚合物作为抗氧化，抗腐，抗磨的涂膜，在半导体装置的器件中已被广泛采用； 有机多层复合膜用于生物传感器以及制作巨磁阻的磁性薄膜等等. 总之，在当今的生活中软物质薄膜已起到越耒越重要的作用. 因此，在原子 , 分子水平上对这类薄膜的表面行为和界面行为的表征是极其重要的. 在此基础上 , 对其结构和成型条件进行调控，以提高它们的性能和使用范围已日益显得重要.在过去 30 多年中，由于表面散射理论的发展，先进实验及检测装置的开发和大功率辐射源的启用，使得应用 X 射线散射方法研究薄膜及界面的特性有了长足的进步. X 射线方法由于制样简单，测试后样品一般不被破坏且所得信息可靠，精确； 同时被测样品从晶体到非晶体，可以是固体也可以是液体. 故 X 射线方法在单层和多层薄膜结构分析中是最被广泛应用的工具. 目前，对各种液体，聚合物，玻璃和固体表面，甚至是复合薄膜材料的表面和界面结构都可以从原子尺度到几十纳米尺度上获得可靠而精确的表征.将 X 射线全反射与高分辨电子显微镜(HREM)，原子力显微镜 (AFM)，扫描隧道显微镜(STM)，变角光谱椭圆仪(VASE)等相结合，用于探求表面和界面在实空间和倒易空间的结构信息，大大推动了材料...
