说明：本文华算科技主要介绍同步辐射衍射、总散射与原子对分布函数、X射线吸收谱及原位成像怎样记录相变中的平均晶格、局域结构、电子态、相比例、形核位置和相界运动。
一种相由空间群、晶胞参数、原子占位和有序变量限定。温度、压力、电位、应力或光激发改变自由能后，材料会出现晶格对称性切换、电子有序变化、磁序重排或极化转向。相变的可测对象涵盖新旧相含量、晶面间距、局域键长、吸收边形状、相区位置与转化时间。
同步辐射光源具有高亮度、能量连续可调和高准直度。弱超结构反射、快速原位帧、微米或纳米束斑由此获得足够光子统计；脉冲结构还赋予泵浦—探测实验皮秒至纳秒时间坐标。可调能量把元素选择性吸收与结构散射接到同一光源。
LixNi0.5Mn1.5O4单颗粒嵌锂时，富锂相与贫锂相具有不同晶格常数，因而产生两组相邻的111反射。单峰缓慢移动对应固溶区晶格参数连续变化；第二个反射出现并增长对应两相共存。相干散射条纹还编码颗粒内部位移场。
连续相变常伴随有序变量平滑变化和临界散射增强；一级相变常伴随两套反射并存、相比例跃迁与热滞后。同步辐射实验把控制变量与采集时间逐帧配对，每帧曝光时间决定可分辨的转化速率，束斑尺寸决定空间平均范围。
布拉格衍射：平均晶格与相比例
长程周期产生布拉格反射。峰位对应晶面间距与晶胞参数，峰分裂对应原有等价晶面发生分化，新峰组对应另一套周期结构；Rietveld精修利用整组峰的结构因子求得相分数。单个峰强还受织构与测试几何影响，整组峰列与结构模型的匹配负责相身份归属。
图2. 40 keV 微束衍射装置与 LiFePO4/FePO4单颗粒（200）反射沿充电时间的强度演化。DOI：10.1038/ncomms9333
40 keV微束穿透操作态电池后，二维探测器把粉末环分解为单颗粒衍射斑点。LiFePO4颗粒的（200）斑点逐渐衰减，FePO4斑点逐渐增强，斑点强度对应单颗粒内部相区体积。不同倍率下的强度轨迹给出颗粒转化时间与活跃颗粒比例。
峰宽由晶域尺寸、微应变、多峰重叠和仪器展宽组成。相变附近的展宽若伴随新旧峰共存，来源偏向相区分布与局域应变；整套峰在宽温区同步展宽时，晶域尺度或缺陷密度贡献更大。仪器标准样给出的展宽函数用于扣除装置贡献。
总散射与PDF：局域键长和相关长度
总散射收集宽Q范围内的布拉格散射与弥散散射，经傅里叶变换得到原子对分布函数G(r)。PDF峰位置对应原子对距离，峰面积与近邻数相关，峰宽包含热振动和静态无序；不同r区间的拟合把第一配位壳与较长距离相关分开。
1T-TaS2升温跨越电荷密度波和多晶型转变时，布拉格反射记录平均结构切换，短r区PDF仍保留Ta原子局域位移。局域畸变延续到平均高对称相，长程有序消失与近邻结构松弛的温度尺度不同。高r区峰形则跟随相关长度变化。
短r区峰形已改变、布拉格峰仍维持母相索引时，局域重排早于长程周期重建。短r与高r在相同温度步长下的差异还能估计结构相关长度，局域畸变影响范围覆盖数个配位壳乃至更大的纳米区域。
扫描元素吸收边得到XAS。XANES边位、预边峰与白线对应平均价态、未占据态和局域对称性，EXAFS振荡对应吸收原子周围的配位原子、键长与无序度。元素选择性让同一材料内不同金属位点拥有各自的相变轨迹。
LiFePO4与FePO4的Fe K边相差约2 eV。每个体素的XANES由两种参考谱线性拟合后，三维相区随容量推进而变化，相界运动由早期定向扩展转成多方向扩展。体素统计给出的两相体积分数与电化学锂含量沿同一充电轨迹变化。
吸收边移动还受配位几何、共价性与屏蔽效应影响。XANES参考谱拟合负责电子态组分，EXAFS壳层拟合负责近邻结构，衍射精修负责长程晶相。三组变量的坐标分别为能量、原子距离和倒易空间位置。
时间轴：相出现顺序与转化速率
原位腔体把温度、压力、气氛、电位或光脉冲施加在采集窗口内。每帧谱线配有控制变量、曝光时长和采集时刻，峰出现时间给出新相形成区间，峰强轨迹给出相比例变化，峰位轨迹给出晶格连续响应。帧间隔设定动力学分辨上限。
两套布拉格峰在若干帧内并存，对应一级转变中的相共存；母相峰连续移动且未出现第二套峰，结构更接近固溶或连续畸变。短寿命新峰只在少数帧出现时，中间相寿命由出现与消失时刻限定，温度或电位扫描速率会改变捕获概率。
VO2时间分辨衍射显微采用约350 nm束斑和100 ps时间分辨。金红石相衍射强度在离散位置升起，随后相区横向扩展；单斜相强度沿相同位置衰减。相界推进速度约1100±300 m s−1，数值取自衍射强度边缘的位置—时间斜率。
空间轴：相界、应变梯度与束流剂量
微束或纳米束逐点扫描后，每个像素保留峰位、积分强度、峰宽和晶体取向。峰位换算局域d间距，相对平均d值的偏差形成应变分布；相区在相邻帧中的位移给出相界速度。空间平均衍射中的宽峰由此展开为颗粒内部梯度。
LMNO单晶的平均晶格收缩与空间应变梯度属于两组变量。平均d400由2.0407 Å降至2.0183 Å，颗粒内部仍存在红蓝相间的局域偏差。前者沿电位单向变化，后者受缺陷位置、锂分布和相界形貌控制。
相共存要求同一时刻存在两类可归属相区或两套结构信号；中间态则具有独立峰位、局域配位或吸收谱形，并在有限时间窗内占据非零比例。衍射、PDF与XAS的采样体积和时间分辨需登记在同一实验轴。长曝光会把快速局域重排平均为连续变化。
高通量还会引入束流加热、辐照还原、缺陷生成和电解液分解。通量、光斑、单点驻留时间与累计剂量决定扰动幅度；空白位置、重复扫描和低剂量序列用于识别束流诱导变化。原位池的窗口吸收、温度梯度和传质条件会继续改变相变速率。
