重磅发布｜突破传统XRD局限的科研利器

应用分享- 布鲁克D8高能解决方案

布鲁克X射线部门 孟璐

高能衍射拓展了材料研究的全新边界，突破传统铜靶 X 射线衍射设备的性能局限。该技术采样深度更大、倒易空间覆盖范围更广，搭配高效探测器、多样化样品环境模块与专业软件套件，可在贴近真实工况条件下表征各类实际材料 —— 从简易粉末样品，到完整组装器件（如锂电池电芯）均可实现测试。

依托D8 ADVANCE HE与 D8 DISCOVER HE 两款设备，高能 X 射线衍射成为适配多领域研究的全能工具，助力科研人员观测更多微观结构、开展多元实验、深度解析材料本质。

一、突破传统 X 射线衍射的局限

揭示更透彻

采用钼靶（Mo）或银靶（Ag）X 射线光源，可观测传统 X 射线衍射无法捕捉的微观结构。短波长 X 射线能够穿透复杂样品腔体实现无损检测；同时可采集高 Q 区间数据，提升实空间解析精度，捕捉细微结构特征。

搭配更灵活  

D8 整机平台大幅兼顾拓展性：搭配高效碲化镉（CdTe）探测器与专门高能光学组件，再辅以种类齐全的样品台与非常温环境模块，用户可按需定制设备，适配几乎绝大多数衍射实验需求。

解析更深入  

整套仪器搭载一体化软件系统，将海量散射原始数据转化为清晰直观的微观结构结论。软件内置简易自动化操作流程，同时具备高级建模与精修功能，可高效提取、分析、解读复杂测试数据集。

二、先进结构分析优化

拓展研究边界——高能晶体学

材料科学领域中，X 射线晶体学是揭示原子结构如何影响材料性能的重要手段。短波长毛细管衍射测试可大幅降低原子坐标与位移的计算误差，还原更精确的晶体结构。高能光源可采集 Q 值远超 8 Å⁻¹ 的完整数据，是对分布函数（PDF）解析局域微观结构的关键基础。

▲图1 非晶SiO2原始衍射数据及PDF数据

让每一粒光子都发挥价值

LYNXEYE HE detector 

·       风冷式碲化镉传感芯片，无需水冷

·       对铜、钼、银靶 X 射线检测效率均超 99%

·       自研证书重要技术（证书申请中）

·       稳定可靠探测条，品质保障

EIGER2 R CdTe 500K

·       市面规格大尺寸的 XRD 专门碲化镉探测器     

·       对铜、钼、银靶 X 射线检测效率＞99%     

·       支持 0D、1D、2D模式，可分步扫描、连续采集、快照式快速成像

专为高能射线优化

碲化镉传感器对高能 X 射线阻挡能力业内行业前沿水准，信号强度高可提升至传统硅基探测器的 4 倍。

拓展可研究范围

超越理想样品  

高能X射线的深入穿透能力，使得在传统系统难以实现的真实样品环境中开展衍射实验成为可能。对于完整器件和复杂装置——例如在充放电循环过程中的锂离子电池，或在高温下的催化剂——均可进行无损研究，同时不损害数据质量。这种扩展的实验能力支持了在真实工作条件下进行的操作中（operando）和时间分辨的研究。

三、获取超越传统 XRD 的结构信息

深度解析全流程：方案设计→样品测试→数据解析

全套模块化工具，实现简易数据采集与专业分析一体化。

·       实验方案设计：WIZARD 向导分步指引，从常规粉末衍射扫描到带温度程序的复杂电化学原位测试均可一键配置。

·       测试执行：通过 START JOBS 任务界面批量运行，支持表格视图一键管控、按钮启停；也可通过功能强、操作直观的 COMMANDER 主控界面自由调度，灵活性拉满。

·       数据存储：所有测试结果统一存入 RESULTS MANAGER 数据库，同步存储衍射图谱、设备参数、用户自定义设置等完整元数据；也可单独导出文件，用于离线深度分析与二次处理。

捕捉微观隐藏细节

更精确的晶体结构精修

高能射线在无机材料晶体学表征中具备多重优势：短波长可分辨更小晶面间距；同时降低样品吸收与荧光干扰，背景噪音更低、信噪比明显提升。

无定形材料结构解析

借助 PDF 对分布函数分析，可直观观测无定形材料短程原子排布，用于结构定性定量评估。以 ZIF-62 金属有机框架玻璃为例：PDF 图谱证实材料内四面体配位金属阳离子网络完整保留，但长程周期性晶体结构消失，直接影响材料孔隙性能。（对比结晶态 ZIF-62 与无定形 ZIF-62 结构模型）

无序材料表征

晶体微小畸变会衍生独特材料性能；结合 PDF 局域结构与倒易空间数据同步精修，可清晰区分 LiMn₂O₄材料的短程有序与长程有序差异。

晶体结构模型由 VESTA 软件绘制，引用文献：K. Momma & F. Izumi, VESTA 3 晶体、体数据与形貌三维可视化软件，《应用晶体学杂志》, 2011, 44, 1272-1276

深入工况内核

真实工况下电池性能表征

可对完整电池组件开展温度充放电原位测试。高能 X 射线可穿透集流体与电池外壳，在充放电循环过程中同步观测正、负极材料微观演变。

▲0℃、25℃、50℃下 NMC 三元锂电池衍射图谱

衍射技术覆盖多类应用场景

D8 ADVANCE HE和 D8 DISCOVER HE 的高能XRD技术已全方面集成到 D8 平台中，可与各类衍射应用无缝结合。  

从紧凑型台式机型到全模块化落地式设备，全系共享统一重要技术、一体化软件与成熟应用方案，保证操作流程统一、性能可拓展，适配未来持续升级的分析需求。

所有设备均享受布鲁克整机对位校准质保，每一次测试数据均稳定可靠。

D8 DISCOVER：多功能旗舰机型，前沿领域科研优先选择

D8 ADVANCE：通用多功能机型，适配长期迭代升级

-转载于《布鲁克X射线部门》公众号