X射线晶体光谱仪的用途和工作原理介绍

其工作原理基于布拉格定律（$n\lambda =2d\sin \theta$）：当单色X射线照射到晶体表面时，规则排列的原子层会作为三维衍射光栅。只有满足布拉格条件的晶面（即入射角θ、晶面间距d与X射线波长λ符合公式）才会产生相干衍射，形成特定方向的光斑。仪器通过收集这些衍射信号，结合计算机分析衍射峰的位置与强度，可反推出晶体的空间群、原子坐标及键合方式。

现代仪器通常由X射线源（如Cu靶材产生特征谱线）、测角仪（精确控制晶体与探测器的角度）、探测器（如CCD或半导体计数器）及数据处理系统组成。实验时，样品缓慢旋转，探测器同步采集多维衍射数据，经傅里叶变换或Rietveld精修等算法，最终解析出三维结构模型。该技术不仅推动新药研发中的靶点分析，还在半导体材料质量控制、地质年代测定等领域发挥关键作用，是连接微观结构与宏观性能的重要桥梁。