Crystal Diffraction (衍射模拟器)¶

Crystal Diffraction (衍射模拟器) 模拟单晶 X 射线、中子和电子衍射图样。

窗口左侧为衍射图样的绘制区，右侧为衍射斑点属性的设置面板（波长、入射束、强度计算、外观等）。波长与入射束的组合决定采集模式（X 射线衍射、SAED、PED、CBED），右侧面板也随之重新配置。

本页与各模式页面如何分工¶

本页（枢纽页）：汇总每个模式共有的操作（快捷键、菜单、工具栏、屏幕/探测器信息、叠加层选项卡、衍射斑点信息、探测器几何、动态压缩）。
各模式页面：涵盖选中该模式时右侧出现的每一项设置（波长、入射束、强度计算、外观、布洛赫波设置、进动设置等），因此每个页面都是自包含的（各模式之间存在一些重叠）。

模式	内容	页面
X 射线（及中子）衍射	单晶 X 射线 / 中子衍射图样（平行束、进动 X 射线、Back Laue）	X 射线衍射模拟
SAED	平行束电子衍射（选区电子衍射）	SAED 模拟
PED	进动电子衍射	PED 模拟
CBED	会聚束电子衍射	CBED 模拟

ALCHEMI 不是一种模式。 与由波长和入射束的组合决定的 X 射线 / SAED / PED / CBED 不同，ALCHEMI 模拟器是从选项菜单打开的子窗口，故在此单独列出。

子窗口	内容	页面
ALCHEMI 模拟器	按位点分解的电离摇摆曲线（沟道增强微分析）	ALCHEMI 模拟

模式速查¶

根据波长（源）与入射束的组合，查找你需要的页面。

波长	入射束	模式	页面
电子	平行	SAED	SAED 模拟
电子	进动（电子 = PED）	PED	PED 模拟
电子	会聚（CBED）	CBED	CBED 模拟
X 射线	平行	X 射线衍射	X 射线衍射模拟
X 射线	进动（X 射线）	进动 X 射线（进动相机）	X 射线衍射模拟
X 射线	Back Laue	背反射劳厄	X 射线衍射模拟
中子	平行	中子衍射	X 射线衍射模拟的中子部分

Note: 入射束的可选项随波长而变化。对于电子：平行、进动（电子 = PED）、会聚（CBED）；对于 X 射线：平行、进动（X 射线）、Back Laue；对于中子：仅平行。选择 进动（电子 = PED） 或 会聚（CBED） 会自动将强度计算切换为 Dynamical。

键盘与鼠标快捷键¶

这些快捷键适用于 X 射线、SAED 和 PED 模拟共用的衍射图样窗口。在图样上拖动可旋转晶体。此处没有鼠标滚轮缩放——请用右键单击 / 右键拖动进行缩放。

快捷键	操作
`F1`	打开在线手册的本页
在中心附近左键拖动	倾斜晶体
在外侧区域左键拖动	使晶体绕束轴自旋
在斑点上左键双击	显示反射详情（指数、d、结构因子、偏离矢量）
中键拖动	平移图样
`CTRL` + 中键拖动	移动探测器中心（当显示探测器区域时）
右键单击	缩小
右键拖出选框	放大到所选区域
在状态栏右键双击	复制当前设置的文本摘要
在已点亮的图层按钮（衍射斑点 / 菊池线 / 德拜环 / 标尺）上右键双击	让该图层闪烁开关

从此处打开的辅助窗口还增加了几项：

快捷键	操作
在极射赤平投影上左键双击 — TEM 样品台	将样品台倾角设为该点
方向键 — TEM 样品台	逐步改变样品台倾角（先勾选启用方向键）
拖入 `.prm` 文件或图像 — 探测器几何	加载探测器几何 / 叠加图像
拖入 `.txt` 曲线 — 动态压缩	加载压力/时间曲线（拖动图中的红线进行擦动浏览）

主窗口的全局 CTRL+SHIFT 快捷键在本窗口获得焦点时同样有效（见主窗口）。

→ 一览所有窗口的快捷键，请见 21. 键盘与鼠标快捷键。

按目标快速导航¶

目标	从何处开始	参考
生成平行束电子衍射（SAED）	将入射束设为平行，波长设为电子	SAED 模拟、平行束 SAED 计算
生成单晶 X 射线衍射	将波长切换为 X 射线 / 同步辐射	X 射线衍射模拟
生成进动电子衍射（PED）	将入射束设为进动（电子），然后设置半角和步长	PED 模拟
生成会聚束电子衍射（CBED）	将入射束设为会聚（CBED，仅限电子），并在 CBED 窗口中设置条件	CBED 模拟、CBED 计算
查看动力学计算得到的反射列表	选择动力学理论并打开斑点详情或 Details	动力学计算（共享内核）
将探测器几何与实验图像对照	通过 Details 打开探测器几何设置并使用叠加图像	探测器坐标系

主区域¶

衍射图样在屏幕中央进行模拟。

鼠标操作¶

见本页顶部的“键盘与鼠标快捷键”。

鼠标位置¶

与光标位置对应的信息（光标处的 q、d、2θ、方位角等）显示在图样上方的状态行中。勾选 Details 会增加更详细的信息（最近反射的 (hkl)、偏离矢量、结构因子等）。

文件菜单¶

菜单项	说明
保存图像	将显示的衍射图样保存到文件。
保存探测器区域	仅保存探测器区域的裁剪。
复制	将显示的图像复制到剪贴板。
复制探测器区域	仅复制探测器区域的裁剪。

将完整的模拟器配置——波长、探测器几何、选项卡设置、衍射斑点属性等——保存并以预设形式调用。便于在不同仪器 / 采集模式之间快速切换。

工具栏¶

按钮	说明
衍射斑点	显示 / 隐藏衍射斑点图层
菊池线	显示 / 隐藏菊池线图层
德拜环	显示 / 隐藏德拜环图层
标尺	显示 / 隐藏刻度线图层
Index / d / 1/d / Distance / 2θ / χ / Excitation error / Structure factor	选择附加到每个斑点的标签

屏幕与探测器信息¶

屏幕¶

项目	说明
分辨率	一个像素的尺寸（mm）。它不必等于探测器实际的像素尺寸；它被视为显示比例，并在你用鼠标缩放时自动更新。
尺寸 (宽×高)	绘制区的像素宽度和高度。取决于你的显示分辨率，过大的值可能无法设置。
将中心设为 / 固定	将图样中心设为绘制区内任意像素，并在需要时将其固定。固定后，中心无法通过鼠标平移移动。
水平翻转 / 垂直翻转 / 负像	对显示图样进行几何翻转（水平 / 垂直）和对比度反转。用它来匹配实验图像的取向或对比度。
倒易空间	在图样上叠加埃瓦尔德球和倒易点阵矢量，可视化哪些反射被激发。

探测器（相机长度）¶

Camera length : 从样品到探测器的距离（mm）。
Details : 打开探测器几何设置窗口（见下文探测器几何）。

其他¶

旋转灵敏度 : 鼠标每拖动一个像素时晶体旋转的幅度。
TEM 样品台模拟 : 打开与样品台联动的模拟窗口（见下文）。

TEM 样品台模拟¶

打开一个窗口，将衍射图样与双倾（或旋转）TEM 样品台联动。设置样品台倾角会更新图样和晶体取向，可达取向可在极射赤平投影上显示（v4.914 新增）。在极射赤平投影上左键双击会将样品台倾角设为该点，勾选 启用方向键 后可用方向键逐步改变倾角。

绘制叠加层选项卡¶

通用¶

设置斑点、标签、菊池线、德拜环及其他叠加层的颜色。此处的设置适用于所有渲染模式。

菊池线¶

在工具栏启用菊池线时生效。

反射选择 : 选择由哪些反射生成菊池线。可选 结构因子（按 \(\lvert F_{hkl}\rvert\) 排名靠前的 N 个反射）或 1/d 截止（所有 1/d 低于阈值（nm⁻¹）的反射）。
模式 : 菊池线的绘制方式。组合框下方的设置随模式切换。
- 几何 : 所有选中的线以同一固定颜色绘制。
- 运动学 : 线的浓淡按各反射的运动学相对强度变化。
- 动力学 : 以热漫散射为源的双束动力学过剩/亏损带轮廓，在后台线程中计算。过剩带出现在高角侧，亏损特征朝向直射束一侧；试样厚度与强度设置共用。计算期间先以几何线代替显示。
几何 / 运动学的设置 : 菊池线颜色 和线宽。
动力学的设置 :
- 过剩侧 / 亏损侧 : 带的明亮侧（对比度为正）与暗侧（对比度为负）的颜色。
- 带数 : 以动力学轮廓绘制的带数（按动力学对比度取前 N 条；1〜50，默认 30）。
- 质量 : 横穿每条带的采样点数（快速 65 / 标准 129 / 高 257）。
- 对比度 : 压缩前施加到带对比度上的显示增益。
- 标度 : 亮度压缩曲线（Linear / Log / Tanh）。均为可视化变换，并非物理相机响应。
- 锁定亮度 : 冻结亮度归一化，例如用于比较不同取向或厚度。
- 下方灰色注记显示源与吸收不一致的提示、绘制的带数及诊断信息（例如对 B = 0 的原子代用默认 B 因子）。
阈值 : 一个遗留参数。仅对 d 大于指定值的反射运行菊池线计算（为兼容性而保留）。

德拜环¶

在工具栏启用德拜环时生效。

忽略衍射强度 : 若勾选，所有德拜环都以相同的颜色和强度绘制（忽略晶体结构因子）。用于纯几何比较。
显示指数标签 : 若勾选，(hkl) 会出现在每个环附近。

标尺¶

在工具栏启用刻度线时生效。

2θ / 方位角刻度线 : 2θ 表示等散射角（同心圆），方位角 表示等方位角（从中心发出的径向线）。两者颜色可独立配置。
线宽 : 刻度线的粗细。
分度 : 相邻刻度线之间的角度间隔。
显示标尺标签 : 是否在刻度线上绘制数字标签。

Misc¶

诸如鼠标旋转灵敏度等杂项设置。

Mouse sensitivity : 鼠标每拖动一个像素时晶体旋转的幅度。

衍射斑点信息¶

列出用布洛赫波法（动力学计算）计算的逐反射详情。用 斑点详情 按钮（强度计算面板）或 Details 复选框打开它。

示意图与定义¶

示意图（左上）显示埃瓦尔德球上的矢量，并定义表中所用的量（\(\hat{\mathbf{n}}\) 是垂直于样品表面的单位法向矢量，\(\mathbf{k}\) 是入射波矢，\(\mathbf{g}\) 是倒易点阵矢量）。

\(P_g = 2\,\hat{\mathbf{n}} \cdot (\mathbf{k} + \mathbf{g})\)
\(Q_g = |\mathbf{k}|^2 - |\mathbf{k} + \mathbf{g}|^2 = -\mathbf{g} \cdot (2\mathbf{k} + \mathbf{g})\)
偏离矢量: \(S_g = \dfrac{\sqrt{P_g^2 + 4 Q_g} - P_g}{2}\)
评价函数: \(R = |\mathbf{g}|\, Q_g^2\) — 按反射被激发的强弱排序（越小 = 越接近埃瓦尔德球 = 激发越强；透射束 \(g=0\) 的 \(R=0\) 排在最前）。表按 \(R\) 升序排序。

表格列¶

列	含义
R	评价函数 \(R = \lvert\mathbf{g}\rvert\, Q_g^2\)（见上；用于选择 / 排序反射）
h, k, (i,) l	米勒指数（i 是冗余的六方指数，仅对六方晶体显示）
d	晶面间距（nm）
gX, gY, gZ	倒易点阵矢量 g 的分量（1/nm）
\|g\|	g 的模（1/nm）
Vg re / Vg im	弹性散射的晶体势傅里叶系数 \(V_g\)（实部 / 虚部）
V'g re / V'g im	热漫散射（TDS）的虚（吸收）势 \(V'_g\)（实部 / 虚部）
Sg	偏离矢量 \(S_g\)（见上；1/nm）
Pg	辅助量 \(P_g = 2\,\hat{\mathbf{n}}\cdot(\mathbf{k}+\mathbf{g})\)（见上）
Qg	辅助量 \(Q_g = -\mathbf{g}\cdot(2\mathbf{k}+\mathbf{g})\)（见上）
Φ re / Φ im	出射面上动力学衍射波的复振幅 \(\Phi\)（实部 / 虚部）
\|Φ\|^2	该反射的衍射强度 \(\lvert\Phi\rvert^2\)
Σ\|Φ\|^2	\(\lvert\Phi\rvert^2\) 的累积和（对所有反射求和；可用作强度守恒检验）

势的单位及其他控件¶

Unit of potential : 在 Vg [eV]（静电势，eV）与 Ug [nm⁻²]（进入布洛赫波方程的缩放量 \(U_g = (2 m_0/h^2)\, V_g\)）之间切换显示的势。列标题也相应地在 Vg / V'g 与 Ug / U'g 之间变化。
表格上方显示加速电压、波长（\(\lambda = 1/k_\text{vac}\)）、相对论质量比 \(m/m_0\)、速度比 \(v/c\)、点阵体积、样品厚度，以及（在 CBED 模式下）电子束的最大半角。
Note 1: 长度单位为 nm，而非 Å。Note 2: 波数单位为 1/nm，而非 2π/nm。
Effective digit : 表中显示的有效数字位数。Auto resize row width : 自动适配列宽。Copy to clipboard : 将表格导出为可粘贴到电子表格中的文本。Save as CSV : 将同一表格（可见列）写入 CSV 文件；小数点始终为句点，因此在以逗号作小数点的区域设置下文件仍然有效。（即使在日文界面下，此窗体也以英文显示。）

探测器几何¶

用于详细设置探测器几何（相机长度、倾斜、旋转）并叠加实验图像的窗口。从 Detector geometry 面板中的 Details 打开它。

探测器几何设置¶

指定反射几何，如相机长度和探测器倾斜（Tau / Phi）。对于 Back Laue（背反射劳厄），在此处设置将探测器置于源侧的几何。

探测器区域与叠加图像¶

指定探测器的有效区域，并拖入实验图像进行叠加。用它来叠加模拟图样与实验图像，并微调探测器几何。

坐标系定义另见探测器坐标系。

动态压缩¶

用于擦动浏览高压（动态压缩）实验的压力/时间曲线的窗口。将 .txt 压力/时间曲线拖入此窗口以加载它，然后拖动图中的红线，即可连续扫过时间（压力），同时在衍射图样中反映相应状态。

ALCHEMI 模拟器¶

打开一个计算按位点分解的电离摇摆曲线的子窗口：在晶体通过系统反射列的 Bragg 条件倾转时，所选电离通道的产额按原子位点分解给出。从选项菜单打开。与 CBED 窗口不同，它拥有自己的输出区域，不在上级窗口的画布上绘图。

→ 全部设置以及适用范围与已知限制，请参见 ALCHEMI 模拟。