【摘要】 本文系统解析同步辐射X射线衍射（XRD）与原子对分布函数（PDF）分析的技术原理、应用场景与互补优势。同步辐射XRD擅长解析材料的晶体结构、物相组成、晶粒尺寸等长程有序信息；PDF则能揭示非晶、纳米材料或复杂体系中原子间距、局域有序、缺陷等短程结构细节。二者结合可构建从原子到微观尺度的完整结构图像。内容涵盖其在电池材料、催化剂、玻璃体系等前沿研究中的应用，并介绍科学指南针平台在同步辐射测试对接、数据采集与高级分析（如全散射数据处理、PDF拟合）方面的服务支持。

一、XRD/PDF 的独特地位：晶体与无序结构的双重解析能力

同步辐射 XRD（衍射）与 PDF（Pair Distribution Function）是材料科学中用于表征晶体结构与局域原子排列的重要技术。与实验室衍射仪器相比，同步辐射具有更高亮度、更快数据采集速度和更高分辨能力，在复杂材料体系中优势明显。

科研人员常问：“哪里可以做 PDF？一般需要同步辐射吗？”

确实，PDF 数据对光源要求很高，一般需要借助同步辐射平台才能获得足够的 q 范围与信噪比。科学指南针在高端测试服务板块下设有同步辐射类服务渠道，可联系科学指南针进行排期与沟通。

 

二、XRD：晶体结构与相信息

同步辐射 XRD 适用于：

  • 晶体结构精修

  • 弱衍射峰材料

  • 相变过程跟踪

  • 多相材料中低含量相分辨

  • 晶粒尺寸与晶体有序度变化

图谱质量高、分辨率强，是结构研究常用方法。

 

三、PDF：局域结构解析的关键方法

对于具有无序结构或短程有序特征的材料，PDF 特别重要，如：

  • 电池正极材料中 TM–O 键长变化

  • 催化剂载体的局域结构

  • 玻璃、无定形材料的结构模型构建

  • 具有复杂缺陷结构的材料体系

PDF 能够给出原子对分布信息，是理解局域结构的重要途径。

 

四、XRD 与 PDF 的互补价值

  • XRD → 长程有序

  • PDF → 短程无序
    两者结合能构建完整的结构模型。

 

五、科学指南针的服务形式

  • 支持数据拟合、模型构建、结构参数提取

  • 全流程规范化，适配材料、电池、催化等方向需求