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在纳米材料、催化剂、电池及无定形材料的研究中，对分布函数（PDF）分析已成为解析局域结构不可或缺的利器。然而，传统的实验室 XRD 获取 PDF 数据动辄需要数小时甚至数天，许多科研人员不得不寄希望于昂贵、稀缺的同步辐射装置。
难道我们总是需要同步辐射级别的数据吗？如果不是，在实验室内获取高质量 PDF 数据的合理扫描时间是多少？
安东帕推出的 XRDynamic 500 X 射线衍射仪给出了颠覆性的答案：只需 1 小时，即可在实验室内高效获取高质量的 PDF 数据！
效率跃升：从“天”到“小时”的秘诀
传统的实验室 XRD 系统在获取与同步辐射相同精度的 PDF 数据时，通常需要约 25.5 个小时。而 XRDynamic 500 通过创新的自动化索拉狭缝切换功能，将这一过程缩短。
图1：旋转毛细管样品台安装于 XRDynamic 500 上
低 2θ 区域（<80°）：系统自动移入索拉狭缝，以提升峰分辨率；
高 2θ 区域（80° ~ 160°）：系统自动移除索拉狭缝，最大化信号强度，优化高 Q 值的信噪比。
实验室 XRD vs 同步辐射：各有千秋的结构利器
选取了石英（SiO₂）粉末样品，对比了同步辐射装置（NSLS-II）与 XRDynamic 500（配备 Mo 靶）的数据表现。结果表明，实验室级别的高自动化设备正在打破传统局限：
性能维度 | 同步辐射装置 (NSLS-II) | XRDynamic 500 |
Q 范围 (Qmax) | 更大（34 Å⁻¹），提供略高的实空间分辨率 | Mo 靶达 17.4 Å⁻¹（Ag 靶可达 22.1 Å⁻¹），足够研究绝大部分材料 |
Q 分辨率 | 衍射峰相对较宽 | 显著更优！ 得益于大测角仪半径、专用聚焦镜与微像素探测器设计 |
r 轴延伸特征 | 在约 r = 90 Å 处已无明显结构特征 | 延伸至 r = 380 Å 依然清晰！ 极利于研究大晶粒或大结构域尺寸 |
图 2: 同步辐射（红色）与 XRDynamic 500 （黑色）采集的石英衍射图谱。由于波长不同，数据以 Q 坐标显示，内嵌图对比了分辨率。
图 3: 根据同步辐射（红色）和 XRDynamic 500（黑色）测得的衍射图谱所计算得到的 PDF。内嵌图显示了低 r 区域的 PDF 对比
极限挑战：1小时扫描，数据真的靠谱吗？
为了验证扫描时间缩短对数据质量的影响，实验分别在 12h、8h、6h、4h、3h、2h 和 1h 的不同总扫描时间下进行了对比测试。
低 r 区域完全一致：虽然较短的扫描时间在高 Q 区域表现出较大的噪声，但在通常作为 PDF 拟合重点的低 r 区域（<40 Å），1h 与 12h 的 PDF 结果几乎完全一致！
图4: 根据不同扫描时间的散射数据获得的石英PDF
晶格参数精准拟合：使用 PDFgui 软件进行结构拟合，1h 测试所得的晶格参数 a 和 c 与 12h 测试及同步辐射数据（虚线）高度吻合。
图5: 通过对不同扫描时间拟合所得的 PDF 获得的晶格常数。虚线是同步辐射所得的 PDF 得到的值。
双重配置，一机兼顾
得益于聚焦光束镜、自动索拉狭缝和高性能 CdTe 探测器的硬核加持，安东帕 XRDynamic 500 证明了在 1 小时内获取高质量实验室级 PDF 数据的可行性。
更重要的是，它具备在标准 XRD 和针对 PDF 测试优化的配置之间自动切换的功能。无需妥协数据质量与测试速度，一套系统即可完美集成两种强大的结构表征方法，助力您的材料决策快人一步！
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