Trong profile cường độ tán xạ tia X góc nhỏ của vật liệu polymer thì phần đóng góp của sự thăng giáng mật độ điện tử (electron density fluctuation) của pha vô định hình tại giá trị vector tán xạ lớn (hay góc tán xạ lớn) là đáng kể [2]. Ngoài ra sự đóng góp của cường độ tán xạ do ngoại suy giá trị vector tán xạ vào giá trị tính được của tích phân hàm cũng như Q cần phải được tính đến. Như đã trình bày trong công thức tính hàm (2.5) trong chương 2, giá trị của hàm được chuẩn hóa bởi Q. Tuy nhiên theo định nghĩa thì Q là một đại lượng tuyệt đối của cường độ tán xạ hay cường độ tán xạ tổng cộng. Do đó các điều kiện để tính giá trị tuyệt đối này là: (1) Cường độ tán xạ thu nhận được là cường độ tuyệt đối, (2) cần phải loại trừ giá trị thăng giáng mật độ điện tử của pha vô định hình tại giá trị q lớn, và (3) cần phải ngoại suy giá trị cận tính tích phân của vector tán xạ về giá trị cận trên và cận dưới. Trong thực tế hai điều kiện đầu có thể thực hiện được. Tuy nhiên rất khó thực hiện điều kiện thứ ba. Do đó, cũng giống như nhiều công trình đã công bố [11], [20], khóa luận này sẽ tính giá trị tương đối của Q với các trường hợp sau đây: (1) Tính Q với giá trị vector tán xạ đo được, tức là với giá trị qmin = 0,003nm-1 và qmax = 3,12 nm-1, (2) tính Q sau khi loại trừ sự thăng giáng mật độ điện tử (electron density fluctuation) với cận tính tích phân qmin = 0,003 nm-1
và qmax = 3,12 nm-1 và (3) tính Q sau khi ngoại suy giá trị vector tán xạ q ∞ bằng công thức Porod cùng với sự loại trừ thăng giáng mật độ điện tử.
Các nghiên cứu trước đây [2] chứng tỏ rằng sự thăng giáng mật độ điện tử xuất phát từ sự thay đổi thống kê của mật độ điện tử bên trong vật liệu polymer do chuyển động nhiệt của điện tử trong pha vô định hình hoặc/và do sự khiếm khuyết của mạng tinh thể chẳng hạn như sự lệch mạng, sự biến dạng hoặc các khuyết tật điểm bên trong mạng tinh thể. Có 3 phương pháp đánh giá đóng góp của thăng giáng mật độ điện tử vào cường độ tán xạ tổng đó là (1) phương pháp Bonart [18], (2) phương pháp Ruland
[12], và (3) phương pháp Vonk [15]. Khóa luận này chỉ sử dụng phương pháp Vonk để đánh giá sự thăng giáng mật độ điện tử vì nó được sử dụng phổ biến. Theo Vonk, sự thăng giáng mật độ điện tử được xác định theo phương trình IB(q) = Fl + bqn; trong đó Fl, b, n là các hằng số và n nhận các giá trị từ 0, 2, 4,…,10. Ngoài ra giá trị Fl
được gọi là thăng giáng mật độ điện tử - một đại lượng độc lập với giá trị vector tán xạ. Để xác định vị trí có đóng góp đáng kể của sự thăng giáng mật độ điện tử theo giá trị vector tán xạ q, đồ thị q4I(q) theo q được trình bày trong hình 3.13. Ban đầu đồ thị ổn định với giá trị vector tán xạ q = 04 nm-1 nhưng tại vị trí q = 4 nm-1 trở đi q4I(q) bắt đầu tăng khi vector tán xạ q càng tăng chứng tỏ sự thăng giáng mật độ điện tử là đáng kể tại giá trị q lớn.
Hình 3.13. Sự thăng giáng mật độ điện tử của vùng vector tán xạ lớn
Quy trình xác định IB(q) [15] được thực hiện bằng cách vẽ đồ thị q4 theo I(q) và tại dãy giá trị vector tán xạ q lớn có một vùng tuyến tính được chọn để làm khớp tuyến tính (Hình 3.14). Phương trình làm khớp tuyến tính có dạng IB(q) = Fl + bqn
. 0 5000 10000 15000 20000 25000 0 2 4 6 8 10 q 4.I(q) (nm -4.cm -1) q (nm-1) Vị trí bắt đầu có sự đóng góp đáng kể của thăng giáng mật độ điện tử
Hình 3.14. Ngoại suy cận trên theo phương pháp Vonk
Kết quả xác định IB(q) đối với Grafted-ETFE với GD = 19% là IB(q) = 7.10-
5.q4 + 0,7029 (làm khớp với n = 4). Như đã trình bày ở trên, mặc dù Fl độc lập với q nhưng IB(q) là đại lượng phụ thuộc vào q. Phương trình trên có ý nghĩa là sự đóng góp của IB(q) với giá trị q nhỏ là không đáng kể bởi vì với q0 thì IB(q)Fl. Tuy
nhiên, q tăng lên thì giá trị của tích bqn trở nên đáng kể và IB(q) không thể bỏ qua khi giá trị q lớn. Như vậy ý nghĩa vật lý của hệ số b là nó phản ánh vai trò quan trọng của sự đóng góp của Fl vào giá trị I(q) theo q. Trong trường hợp này sự đóng góp của
IB(q) là đáng kể với giá trị q lớn hơn 4 nm-1. Tương tự đối với Grafted-ETFE với GD = 34% và 59%, phương trình của IB(q) được xác định theo thứ tự là IB(q) = 5.10-5.q4
+ 0,7642 và IB(q) = 4.10-5.q4 + 0,8033. Cường độ tán xạ sau khi loại bỏ sự đóng góp của IB(q) gọi là Inet(q) được tính bởi công thức sau:
Inet(q) = I(q) - IB(q) (3.6) Từ giá trị Inet(q) thu được ta sẽ tính được giá trị Q cũng như hàm . Kết quả thu được sẽ thảo luận sau. Tiếp theo sẽ ngoại suy giá trị vector tán xạ q ∞ theo quy luật Porod như đã trình bày chi tiết trong báo cáo trước đây [12]. Giá trị q ngoại suy nhận được là q = 8,0 nm-1 (giá trị này nhận được tại vị trí mà giá trị của q bắt đầu ổn định) [12]. Với giá trị Inet(q) và giá trị q ngoại suy nhận được (qmax = 8,0 nm-1), tương tự cũng sẽ tính được Q và hàm . Kết quả cho thấy hàm của Grafted-ETFE với GD = 19% không biến đổi so với hàm được tính ban đầu và hàm được tính với Inet(q)
như trong hình 3.15a. Điều này chứng tỏ sự thăng giáng mật độ điện tử và ngoại suy giá trị vector tán xạ về giá trị q lớn không ảnh hưởng đến giá trị cũng như hình dạng thay đổi của hàm của Grafted-ETFE. Điều này cũng đúng đối với Grafted-ETFE với GD = 34% và 59% được cho ở hình 3.15b,c.
Hình 3.15a. Hàm của Grafted-ETFE với GD = 19%
Hình 3.15b. Hàm của Grafted-ETFE với GD = 34%