图片来源:吉姆·克莱恩
研究人员在美国国家标准与技术研究所用一种新的、最先进的机器制造并精确测量了x射线光谱。他们用来测量x射线的仪器花了20年的时间才研发出来，它将帮助在该机构工作的科学家们对从桥梁到药品的各种材料进行世界上最精确的测量。它还将确保来自世界各地其他实验室的材料测量尽可能可靠。
建立新测量的仪器的过程是艰苦的。“这种新的专业精密仪器需要既有巨大的机械创新和理论建模，”詹姆斯·克莱纳（James Cline）表示，该机器的NIST团队的项目负责人表示。“我们能够致力于这么多年，这项项目的高层科学专业知识是反映了NIST在科学领域的角色。”
“X射线的波长是我们可以测量晶体中原子间距的尺子，”Marcus Mendenhall说，这篇新论文的牵头作者物理学报B:原子、分子和光学物理将新仪器应用于铜X射线发射光谱的测量。“我们现在知道我们的尺子的长度更好，现在可以通过改善的准确性来衡量各种材料。”
新机器将允许研究人员在国际单位系统（SI）中的仪表的定义更有信心，以更大的信心链接晶格间距的测量。它是SI米的比较，允许以最小和最精确的水平的质量保证。
研究人员的测量结果与过去40年的结果一致，并捕捉到了x射线光谱的新细节。除了晶格间距之外，所有用于测量的元素都可以完全溯源到SI，确保了测量的准确性和可靠性。
x光工作通常与医疗保健有关，但x光仪器也广泛用于商业，因为它们可以帮助确定和表征广泛的常见物质，包括水泥、金属、陶瓷、电子和药物。
在医学和工业应用中，x射线为科学家提供了一种观察物质内部的方法。对于受伤的人来说，这可能意味着观察身体内部，以发现骨折等问题。然而，x射线也被用来通过一种称为衍射的方法来观察物质的原子结构。
粉末衍射——将一种物质碾碎，然后将其放入精密x光机中进行分析——已经成为科学中普遍使用的分析技术。目前全世界有3万多台实验室衍射仪正在使用x射线和粉末衍射方法来观察晶体。此外，全世界有几百个粉末衍射仪利用非传统类型的辐射，如来自同步加速器和中子源的辐射。
NIST为工业和学术研究生产标准参考资料（SRMS），它们对于质量保证计划至关重要，并验证特定测量的准确性。该机构还生产全球校准实验室X射线仪器所需的参考值。这款新的高精度机器将在两家企业的未来发挥巨大作用。
新仪器产生的X射线产生K-Alpha系铜线，与无数其他X射线机器产生的X-alpha系无不同。它们是通过在铜靶中烧制电子产生的。然而，有什么不同的是，多年的工程和计算带来了一种可以以非凡的准确度在样本周围扫描全圈的仪器。此外，它配备有X射线摄像头，其提供比传统检测器更丰富的信息，并提供自我一致性检查，以便对准样品并降低系统性的不确定性。该仪器是在具有密切控制温度的地下实验室中构建，允许极其准确的测量。
该团队最自豪的成就之一是该仪器具有良好特征的测角仪，这是用来测量构成典型固体材料样品的晶体表面之间的角度的部件。机器是用圆闭合法进行校准的，圆闭合法是一种对两个或多个角度尺度之间的差异进行多次比较，并相互旋转以确定每个尺度的测量不确定度的技术。这与宽扫描范围相结合，可以精确测量晶体之间的角度，因此，x射线光谱，而不干扰晶体排列。
Mendenhall和Cline现在计划使用新机器更新NIST目录中许多SRMS的测量以及其他重要的X射线线（来自铜之外的材料）。这种过程需要时间，因为这种X射线测量可能需要数周甚至几个月。幸运的是，大多数任务只涉及少量的人类互动，因为一旦测量开始，机器就自动化，允许科学家在机器工作时继续研究其他主题。
“目标不是制造世界其他地方和商业实体的机器可以模仿和制作自己，而是制作一台机器，可以让每个人能够让每个人的测量问题的最佳答案，”Mendenhall说。
了下:•先进的材料
