يُعد اختيار هندسة مقياس الزوايا وتحسين النظام البصري من التقنيات الأساسية لتحسين جودة بيانات حيود الأشعة السينية في أجهزة حيود المساحيق. ويجب أن يوازن تصميمها بين كفاءة التركيز والدقة وسهولة التشغيل.

يُعدّ تصميم براغ-برينتانو (BB) التكوينَ السائدَ لأجهزة قياس الزوايا. ويحقق هذا التصميم ظروفَ التركيز المتوازي من خلال الدوران المتزامن لعينة مسطحة والكاشف بنسبة سرعة زاوية 2:1. ويتغير نصف قطر دائرة التركيز في هذا التصميم بتغير زاوية الحيود. وبينما يقع مركز العينة بدقة على دائرة التركيز، تنحرف المناطق القريبة من الحواف، مما يؤدي إلى بعض عدم التركيز. ومع ذلك، من خلال التحكم في تباعد الشعاع الساقط (على سبيل المثال، باستخدام شقوق تباعد تلقائية قابلة للبرمجة)، يمكن الحفاظ على شدة عالية عند مواضع ذروة الحيود مع تحقيق التوازن بين مساحة الإشعاع والدقة. بالنسبة للعينات ذات الأشكال المعقدة (مثل جذور أسنان التروس، والمكونات المنحنية)، قد يعاني تصميم براغ-برينتانو القياسي من انزياحات في زاوية الحيود وتشوهات في الشدة بسبب تأثيرات الامتصاص. وهنا، تُستخدم طريقة الميل الجانبي (أوψيتم تطبيق زاوية ميل. بتدوير العينة حول محور أفقي (عمودي على مستوى الحيود)، تتغير الزاوية بين الشعاع الساقط والعمودي على مستوى الحيود. يعوض هذا عن تأثيرات الامتصاص دون تغيير هندسة الحيود، مما يحسن دقة القياس بشكل ملحوظ في حيود الزوايا المنخفضة. تُعد هذه التقنية ذات قيمة خاصة لتحليل الإجهاد المتبقي على أعماق مختلفة.

يركز تحسين النظام البصري على ترقية وحدات مسار الشعاع وتكوينها بذكاء. تعتمد إعدادات BB التقليدية على شقوق التباعد (DS) وشقوق الاستقبال (RS) للتحكم في التباعد الأفقي (في المستوى). أما الأجهزة الحديثة فتتضمن على نطاق واسع شقوق سولر.—صفوف من رقائق معدنية متوازية—لتقييد زاوية التباعد المحورية (الرأسية)، عادةً إلى أقل من 2.26°يقلل هذا بشكل كبير من تأثيرات عدم التركيز وعدم تناسق الذروة الناتج عن التباعد المحوري. ولزيادة الدقة، تُستخدم على نطاق واسع بصريات الحزمة المتوازية (مثل مرايا غوبل القائمة على طبقات متعددة). تعمل هذه الأنظمة على تجميع حزمة الأشعة السينية الساقطة، محولةً الأشعة المتباعدة إلى حزمة متوازية للغاية. وهذا يزيل الأخطاء الناتجة عن إزاحة العينة أو خشونة السطح، ويقلل بشكل فعال من Kبتداخل الإشعاع والطيف المتصل (الإشعاع الأبيض). على سبيل المثال، يتيح النظام البصري TRIO في مطياف حيود الأشعة السينية D8 Discover من Bruker التبديل التلقائي بين هندسة الحزمة العريضة، وهندسة الحزمة المتوازية، ومسارات أحادي اللون عالي الدقة. وتتكيف هذه المرونة مع احتياجات الاختبار المتنوعة، بدءًا من المساحيق الخشنة وعينات المساحات الميكروية وصولًا إلى الأغشية الرقيقة والطبقات المتبلورة أحادية البلورة.

يُعدّ التحسين التآزري لهدف أنبوب الأشعة السينية والكاشف أمرًا أساسيًا للتخلص من خلفية التألق وتعزيز نسبة الإشارة إلى الضوضاء. بالنسبة للعينات التي تحتوي على عناصر مثل النحاس أو النيكل التي تُنتج تألقًا قويًا، يمكن لوحدات متخصصة (مثل وحدات BBHD التي تجمع بين المرشحات والبصريات المُحسّنة) ترشيح الإشعاع المستمر و K بكفاءة.ببالنسبة للعينات التي تحتوي على الحديد أو الكوبالت أو المنغنيز، والتي يمكن أن يُثير إشعاعها من نوع K تألقًا شديدًا في العينة، تسجل الكواشف التقليدية مستوى عالٍ من الخلفية. أما الكواشف المشتتة للطاقة، مثل كاشف 1Der، ذات الدقة الطاقية العالية (على سبيل المثال، ~340 إلكترون فولت)، فتُميز بين الفوتونات ذات الطاقات المختلفة. وهذا يسمح بكبح إشارات الخلفية التألقية مباشرةً في نطاق الطاقة، مما يحافظ على إشارة الحيود النقية. ومن الأمثلة العملية على ذلك تحليل عينات الصلب باستخدام هدف أشعة سينية من الكوبالت. تظهر قمم الحيود الضعيفة من السمنتيت (Fe₃ج) غالبًا ما تكون هذه القمم الضعيفة محجوبة أو مخفية بفعل التألق القوي في الإعدادات التقليدية. ومع ذلك، فإن الجمع بين هدف الكوبالت ووحدة BBHD وكاشف 1Der يُمكّن من تحديد هذه القمم الضعيفة بوضوح، مما يحقق حساسية عالية في الكشف عن أطوار الكربيد ويتجاوز حدود الكشف للمسارات البصرية التقليدية للمصفوفات المعقدة.

باختصار، الحديثأجهزة حيود المساحيق يُمكن بناء إطار قياس متعدد الاستخدامات من خلال اختيار هندسة مقياس الزوايا المرنة، وتحسين النظام البصري المعياري، وتصميم الكاشف المتوافق مع الهدف. لا يُحسّن التطبيق المتكامل لهذه التقنيات جودة البيانات وموثوقيتها فحسب، بل يُوسّع أيضًا نطاق تطبيق حيود الأشعة السينية وعمقه بشكل كبير في مجالات مثل علم المواد والكيمياء والجيولوجيا والتفتيش الصناعي.