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X射線(xiàn)小角散射（Small Angle X-ray scattering，SAXS）是通過(guò)收集X射線(xiàn)穿過(guò)樣品之后產(chǎn)生的散射信號(hào)，來(lái)研究樣品1~100 nm范圍之內(nèi)結(jié)構(gòu)信息的技術(shù)。SAXS對(duì)樣品的形式?jīng)]有特定要求，塊狀，粉末和液體均可，但要求感興趣的結(jié)構(gòu)與周?chē)h(huán)境有電子密度起伏，即襯度。

對(duì)于塊狀樣品的XRD測(cè)試，往往是把塊狀樣品研磨成各向同性的粉末狀態(tài)，再利用發(fā)散的線(xiàn)狀X射線(xiàn)（布拉格-布倫塔諾幾何）對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試分析。但是有些塊狀樣品研磨成粉末是不現(xiàn)實(shí)的，比如稀有的塊體樣品，或是鑲嵌在基體上的某個(gè)微小區(qū)域，又或者希望研究某個(gè)塊狀樣品上物相的空間分部等等。

薄膜材料就是厚度介于一個(gè)納米到幾個(gè)微米之間的單層或者多層材料。由于厚度比較薄，薄膜材通常依附于一定的襯底材料之上。常規(guī)XRD測(cè)試，X射線(xiàn)的穿透深度一般在幾個(gè)微米到幾十個(gè)微米，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于薄膜的厚度，導(dǎo)致薄膜的信號(hào)會(huì)受到襯底的影響（圖1）。

聚合物是由重復(fù)基團(tuán)長(zhǎng)鏈組成的大分子。聚合物的組成、結(jié)構(gòu)和形式?jīng)Q定了它的性能，因此這些參數(shù)的正確表征至關(guān)重要。 聚合物通常被合成為纖維、片材和其它固體形態(tài)。 這些類(lèi)型的聚合物特性受其結(jié)晶度、晶體結(jié)構(gòu)和取向等結(jié)構(gòu)參數(shù)影響很大，可以使用 X 射線(xiàn)衍射 (XRD) 研究這些結(jié)構(gòu)參數(shù)。本文介紹了XRD在聚合物結(jié)構(gòu)表征中的應(yīng)用。

介孔分子篩SBA-15具有大晶胞的二維六方孔狀結(jié)構(gòu)，具有更大的孔徑、更厚的孔壁和更高的孔容，而且具有更好的水熱穩(wěn)定性，有利于它在溫度較高、體系中有水的反應(yīng)中應(yīng)用，因此在催化、分離、生物及納米材料等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。 SBA-15結(jié)構(gòu)特穩(wěn)定性和其孔徑大小與性能有較大關(guān)聯(lián)，而XRD是表征其結(jié)構(gòu)的有效方法之一。由于SBA-15的晶胞較大，其衍射峰往往出現(xiàn)在非常低的角度，這導(dǎo)致很難從直射光和空氣散射中區(qū)分其衍射信號(hào)。目前，隨著衍射儀的發(fā)展，動(dòng)態(tài)光路的設(shè)計(jì)很好的解決了這類(lèi)問(wèn)題。

電池材料中所含物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)可以通過(guò)分析x射線(xiàn)衍射圖譜來(lái)獲得。而在電池材料結(jié)構(gòu)精修以及電化學(xué)原位XRD應(yīng) 用中，通過(guò)電化學(xué)原位XRD實(shí)時(shí)檢測(cè)充放電過(guò)程中的x射線(xiàn)衍射圖譜可以進(jìn)一步探究材料的結(jié)構(gòu)演變規(guī)律，進(jìn)而加深對(duì)電池結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。

高分辨率 X 射線(xiàn)衍射 (HRXRD) 是一種強(qiáng)大的無(wú)損檢測(cè)方法，其研究對(duì)象主要是單晶材料、單晶外延薄膜材料以及各種 低維半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)。廣泛用于單晶質(zhì)量、外延薄膜的厚度、組分、晶胞參數(shù)、缺陷、失配、弛豫、應(yīng)力等結(jié)構(gòu)參數(shù)的測(cè)試?，F(xiàn) 代HRXRD與常規(guī)XRD的區(qū)別主要體現(xiàn)在：（1）高度平行且高度單色的高質(zhì)量X射線(xiàn)；（2）不僅要測(cè)試倒易格點(diǎn)的位置（角度）， 還要測(cè)試倒易格點(diǎn)的形狀（缺陷）；（3）更高的理論要求-動(dòng)力學(xué)理論。

局域結(jié)構(gòu)是指構(gòu)成材料的原子或離子在幾個(gè)晶胞尺度范圍內(nèi)（< 1 nm）所具備的排布規(guī)律。與晶體的長(zhǎng)程有序結(jié) 構(gòu)不同，不論某種材料整體來(lái)看是晶體或非晶，在一定的尺度范圍內(nèi)，組成原子的排布都可能具備一定的特征，這種僅 存在于短程范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)同樣會(huì)對(duì)材料的物理化學(xué)性能產(chǎn)生一定影響。

繼歐盟的RoHS指令要求之后，國(guó)際間已陸續(xù)將對(duì)其它有害元素列為必要的監(jiān)控。無(wú)鹵素材料檢測(cè)僅是被要求檢測(cè)的內(nèi)容之一，其它增加檢測(cè)的元素如 As, Sb, Ba等。

塑料生產(chǎn)中重金屬已延用多年，同時(shí)，塑料已成為貨物的生產(chǎn)和包裝的主要材料，然而，塑料和含塑貨物降解和回收已經(jīng)導(dǎo)致重金屬毒物進(jìn)入環(huán)境的問(wèn)題，認(rèn)識(shí)到這些影響，消費(fèi)規(guī)模和廢棄物的增長(zhǎng)，歐洲的和日本的強(qiáng)制推行新的規(guī)定，監(jiān)測(cè)包括塑料在內(nèi)的產(chǎn)品的制造，再循環(huán)和降解 過(guò)程中危險(xiǎn)物質(zhì)的水平，以防止危險(xiǎn)毒物進(jìn)入環(huán)境。

Quant’X 系統(tǒng)上用8個(gè)標(biāo)樣和簡(jiǎn)單的線(xiàn)性校正測(cè)定Abbott Laboratories 的9個(gè)PVC未知樣, 分析痕量水平的Zn.

11個(gè)樣品提交Thermo NORAN 作定量分析 ? 樣品 1a 和 1b 都是 金屬材料但是沉積時(shí)間不同. 1a含有許多金屬”斑點(diǎn)”并具有比1b強(qiáng)得多的磁性. ? 樣品2-4是礦粉. “a” 是原材料, “b”是磨成的粉. ? 樣品5-7 是各種沉積物.

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證使用美國(guó)ThermoFisher公司QUANT'X型X熒光分析儀檢測(cè)油漆涂層中有害元素鉛（Pb）的可行性及分析精度。 實(shí)驗(yàn)儀器：美國(guó)ThermoFisher公司QUANT'X型能量色散X熒光分析儀 實(shí)驗(yàn)樣品：用戶(hù)提供的涂漆鋁板，已知漆層中鉛含量300ppm

采用Quant’X型EDXRF的Wintrace軟件, 可以完全剝離As, Pb, 和 Bi之間的譜峰重疊, 同時(shí)測(cè)定As, Pb, 和 Bi, 能夠滿(mǎn)足WEEE/RoH’S法規(guī)的檢測(cè)要求.

鍍 Ag 樣品, 邊長(zhǎng)~15 mm. 用兩種儀器, Omicron 和QuanX進(jìn)行分析. Omicron 用于觀(guān)測(cè)Ag 的分布, 而 QuanX 用于測(cè)定鍍層厚度

由于其物理性質(zhì), Si 這樣的低原子序數(shù)的元素應(yīng)使用低電壓, 高電流的激發(fā)條件. 計(jì)數(shù)率通量高計(jì)數(shù)會(huì)高些, 低則分辨率好些測(cè)量時(shí)間要長(zhǎng)些. 在本實(shí)驗(yàn)中, 感興趣元素濃度低, 峰高比分辨率更加重要. 為了求得更好的精度,

在化學(xué)藥物研究中，有一類(lèi)藥物為手性藥物，確定藥物手性基團(tuán)構(gòu)型是需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題，手性問(wèn)題會(huì)直接影響藥物的療效與毒副作用。手性創(chuàng)新藥物指導(dǎo)原則中明確規(guī)定：“手性藥物分子構(gòu)型測(cè)定的直接方法為單晶X射線(xiàn)結(jié)構(gòu)分析”。

不同于粉末XRD在藥物研發(fā)后期和生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，X射線(xiàn)衍射測(cè)試技術(shù)則在藥物研發(fā)的早中期發(fā)揮著重要的用途。單晶X射線(xiàn)分析技術(shù)可以獲得被測(cè)樣品分子的準(zhǔn)確立體結(jié)構(gòu)（構(gòu)型，構(gòu)象），特別是獨(dú)立完成全未知化合物分子三維結(jié)構(gòu)的確定（相對(duì)構(gòu)型與構(gòu)型），獲得成鍵原子的鍵長(zhǎng)，鍵角以及二面角，分子平面性質(zhì)等。

PDF（Pair Distribution Function）作為一種新型材料的表征技術(shù)，對(duì)新型局域原子結(jié)構(gòu)建模技術(shù)，可以非常準(zhǔn)確地表征材料中近鄰原子間的距離和配位情況，在晶體和非晶材料的局域結(jié)構(gòu)研究中都有用武之地。

除了對(duì)已知晶型的定性定量分析外。對(duì)于一些無(wú)法獲得合適尺寸單晶的藥物分子，我們可以PXRD獲得高質(zhì)量的衍射圖譜，進(jìn)而解析藥物分子的晶體結(jié)構(gòu)，從而獲得更詳細(xì)的晶型結(jié)構(gòu)信息。常用的方法包括模擬退火和Charge-flipping，進(jìn)而通過(guò)Rietveld法對(duì)晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行精修。

隨著藥物晶型監(jiān)管力度逐步增加，單純的定性分析原料藥API或制劑中的晶型已不能滿(mǎn)足質(zhì)量研究的要求，對(duì)藥物制劑中的有效晶型的定量分析，是藥物生產(chǎn)中質(zhì)量控制過(guò)程中非常重要的環(huán)節(jié)。 X 射線(xiàn)粉末衍射可用于定量混合物中結(jié)晶相的強(qiáng)大技術(shù)，其可以提供每個(gè)物相 0.1 - 1 wt.% 的檢出限，廣泛應(yīng)用于制藥工業(yè)、材料學(xué)研究等工業(yè)、學(xué)術(shù)應(yīng)用的定量分析。目前對(duì)于藥物制劑中的晶型或是雜質(zhì)定量分析方法有標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)法（圖4）， Rietveld全譜擬合法（圖5）等。除了常規(guī)的定量分析PXRD還能對(duì)藥物制劑進(jìn)行結(jié)晶度的分析（圖6）。

由于X射線(xiàn)可以對(duì)樣品進(jìn)行無(wú)損的檢測(cè)，現(xiàn)代的X射線(xiàn)衍射儀可以對(duì)藥物樣品進(jìn)行廣泛的原位分析。比如不同溫度下，不同濕度，不同壓力下的晶型的變化。這些原位的研究方法不僅可以分析藥物晶型的穩(wěn)定性，還可以為發(fā)現(xiàn)新晶型提供新的研究思路和方法。

藥物大部分以晶體的形式存在，利用X射線(xiàn)衍射，我們可以獲得每種不同的晶型的藥物特征的衍射信息。如同指紋一樣，在數(shù)據(jù)庫(kù)中每種晶型都有特征的衍射圖譜。即使對(duì)于含有多成分的固體制劑而言，其中原料藥與輔料各自對(duì)應(yīng)的粉末X射線(xiàn)衍射圖譜不會(huì)發(fā)生變化，可作為藥物晶型定性判斷的依據(jù)。

在藥物研發(fā)中，晶型研究貫穿著從先導(dǎo)化合物篩選到終的藥物上市的各個(gè)階段。同一藥物的不同晶型在外觀(guān)、溶解度、熔點(diǎn)、溶出度、生物有效性等方面可能會(huì)有顯著不同，從而影響藥物的穩(wěn)定性、質(zhì)量、生產(chǎn)、生物利用度，療效以及安全性。從18世紀(jì)苯甲酰胺兩種晶型的發(fā)現(xiàn)開(kāi)始，到創(chuàng)新藥“優(yōu)勢(shì)藥物晶型”的尋找。

可充電鋰離子電池 (LIB)具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，自問(wèn)世以來(lái)已逐漸替代傳統(tǒng)可充電電池（如鉛酸電池、鎳氫電池、鎳鎘電池），并成為現(xiàn)代社會(huì)中不可或缺的一部分：由于鋰離子電池在能量密度上有著顯著的優(yōu)勢(shì)，它被廣泛用于筆記本電腦、智能手機(jī)、相機(jī)等大多數(shù)移動(dòng)電子設(shè)備；大容量鋰離子電池已在電動(dòng)汽車(chē)中使用，將成為21世紀(jì)電動(dòng)汽車(chē)的主要?jiǎng)恿﹄娫粗弧?/p>

鋰離子電池（LIB）作為一種重要的儲(chǔ)能技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)汽車(chē)和電網(wǎng)儲(chǔ)能等領(lǐng)域。然而，鋰離子電池技術(shù)方面仍然存在諸多挑戰(zhàn)，特別是現(xiàn)有的鋰離子電池電極材料在極端條件（如高低溫環(huán)境）下不良的快充特性和安全隱患嚴(yán)重阻礙了其在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域中的進(jìn)一步發(fā)展。

隨著XRM技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，引入“時(shí)間”維度，研究樣品在實(shí)際環(huán)境中隨時(shí)間而法神機(jī)構(gòu)演變的過(guò)程已經(jīng)成為了該技術(shù)手段研究的重點(diǎn)與方向。這種外部環(huán)境，可以是拉伸、壓縮、三點(diǎn)彎、四點(diǎn)彎等力學(xué)實(shí)驗(yàn)，也可以是高低溫、充放電及化學(xué)廠(chǎng)等不同環(huán)境條件。在這個(gè)過(guò)程中，我們需要借助力學(xué)、高低溫等原位實(shí)驗(yàn)臺(tái)的輔助，當(dāng)然，也可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求進(jìn)行定制化的原位臺(tái)設(shè)計(jì)。

XRM技術(shù)是在無(wú)損狀態(tài)下獲得被檢測(cè)斷面的圖像, 并利用先進(jìn)的重構(gòu)算法重構(gòu)形成3D圖像, 能清晰地揭示器物內(nèi)部的顯微結(jié)構(gòu)、 有無(wú)缺陷等信息, 基于此特點(diǎn)，該技術(shù)已廣泛的應(yīng)用于考古和文物保護(hù)領(lǐng)域, 如應(yīng)用該技術(shù)分析古代玻璃珠的制造工藝、 古人類(lèi)遺骸和古動(dòng)物化石、 青銅器的病害等。

由于XRM技術(shù)是一種高質(zhì)、高效的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，又有無(wú)需對(duì)樣品進(jìn)行復(fù)雜預(yù)處理、操作簡(jiǎn)便快捷等優(yōu)點(diǎn)，因此其在食品研究領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，XRM技術(shù)在食品的應(yīng)用研究主要集中在對(duì)食品微觀(guān)結(jié)構(gòu)分析，檢測(cè)食品內(nèi)部缺陷以及新產(chǎn)品配方評(píng)估等方面，而隨著技術(shù)的發(fā)展和需求的不斷深入，XRM技術(shù)還可以用于研究動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中視頻微觀(guān)結(jié)構(gòu)的變化，為優(yōu)化食品工藝、配方等過(guò)程提供理論依據(jù)。

在過(guò)去的十年中，增材制造（AM）迎來(lái)了高速發(fā)展的時(shí)期，它作為一種顛覆性的技術(shù)對(duì)整個(gè)制造業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生了革命性意義的影響。然而，在零件終質(zhì)量與性能的提升的過(guò)程中仍然有許多障礙需要克服，也需要借助不同的科研手段，這其中XRM作為一種無(wú)損分析的技術(shù)，可以獲得一個(gè)完整樣品高精細(xì)的三維形貌，并廣泛應(yīng)用于增材制造零件的整個(gè)生命周期，包括工藝開(kāi)發(fā)、工藝監(jiān)控和終零件質(zhì)量檢測(cè)。

XRM技術(shù)高分辨顯微CT檢測(cè)在生命科學(xué)領(lǐng)域中有著非常廣泛的應(yīng)用，其主要可以應(yīng)用于骨科學(xué)、口腔科學(xué)、植物學(xué)以及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的呼吸系統(tǒng)研究、腫瘤研究、血管系統(tǒng)研究以及生物制藥研究等方面。這其中，骨科學(xué)是較早引入XRM技術(shù)的，且目前的應(yīng)用情況較為成熟。

目前的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正面臨CMOS微縮極限的挑戰(zhàn),業(yè)界需要通過(guò)半導(dǎo)體封裝技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展來(lái)彌補(bǔ)性能上的差距。不過(guò)，這同時(shí)也帶來(lái)了日益復(fù)雜的封裝架構(gòu)和新的制造挑戰(zhàn),當(dāng)然，同時(shí)更是增加了封裝故障的風(fēng)險(xiǎn)。

高分辨顯微CT檢測(cè)鋰離子電池，由于其具有高能量密度和體積能量密度，循環(huán)壽命長(zhǎng)，無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到市場(chǎng)和消費(fèi)者的青睞，這也推動(dòng)了鋰離子電池的快速發(fā)展和針對(duì)其研究的不斷深入。XRM憑借著其能在無(wú)損情況下表征樣品真實(shí)三維結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在近些年逐漸成為鋰電池研究中的重要表征手段之一，且應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)展。

近些年來(lái)，XRM技術(shù)開(kāi)始逐漸廣泛應(yīng)用于土壤學(xué)和植物科學(xué)，研究土壤性質(zhì)、土壤微生物對(duì)土壤性質(zhì)的影響、植物根發(fā)育及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、內(nèi)部養(yǎng)分運(yùn)輸機(jī)制等等。而隨著發(fā)展的深入，目前XRM技術(shù)也開(kāi)始被應(yīng)用于植物地上結(jié)構(gòu)的研究中.