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 |
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 Arrow keys） |
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。 |
预设¶
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 Arrow keys 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）。
- 线条外观 : 设置线宽、菊池线颜色以及 对菊池线应用运动学强度（按反射的运动学强度缩放线条暗度）。
- 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。（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。