X 光源（X-ray source）

在替晶體的繞射圖樣拍照之前，你需要一束明亮而穩定的 X 光——可以把它想成一顆很特別的燈泡，只是它發出的光波長剛好和一顆原子差不多大。日常最常用來產生這束光的裝置，就是封閉式 X 光管：一根堅固的玻璃與金屬圓筒，抽成真空，一端是一條熱燈絲，另一端是一塊金屬靶。一打開，X 光就從一片薄窗射出。

管子裡實際發生的事是這樣。燈絲（陰極）被加熱到會「煮」出電子，就像烤麵包機的電熱絲發紅一樣。約 30 到 45 千伏特的高電壓把這些電子拉過管子，狠狠撞進一塊金屬靶（陽極），通常是銅。電子猛然剎停，能量轉成兩種 X 光：一種是波長平滑連續散開的「制動輻射」（bremsstrahlung，德文的煞車輻射），另一種是幾條非常銳利明亮、波長固定的尖峰，這些尖峰是靶金屬的特徵（銅的 Cu K-alpha 約為 1.5406 埃）。電子能量大約只有百分之一變成 X 光，其餘百分之九十九都是廢熱，所以陽極必須用水冷卻，或做成旋轉的圓盤散熱。

封閉式銅靶管幾乎是每一台實驗室繞射儀跳動的心臟，而更換靶金屬（鉬、鈷、鉻）就能改變可用的波長。一個誠實而實用的提醒：要挑選適合樣品的靶。銅靶照在富含鐵的樣品上，會讓鐵原子產生螢光，使圖樣被背景雜訊淹沒——所以測鐵合金時，晶體學家會改用鈷靶或鐵靶。當你需要一束比任何 X 光管都亮上千倍甚至上億倍的光時，就得前往同步輻射光源。