金属X射线衍射学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:西北工业大学出版社

作者:马世良

出品人:

页数:165

译者:

出版时间:1997-2

价格:12.00元

装帧:

isbn号码:9787561209127

丛书系列:

图书标签:

• 金属材料
• X射线衍射
• 晶体结构
• 材料分析
• 衍射技术
• 材料科学
• 物理学
• 金属学
• 结构表征
• 粉末衍射

晶体学与材料表征：高精度结构分析的理论与实践 本书简介 本书是一部全面、深入探讨现代晶体结构分析技术，特别是针对非X射线衍射方法在材料科学与凝聚态物理领域应用的权威性著作。本书旨在为研究人员、高级学生以及材料工程师提供一个坚实的理论基础和详尽的实验操作指南，重点聚焦于如何利用先进的分析手段揭示材料在微观尺度上的结构、缺陷、相变和动态行为。 本书内容设计完全侧重于替代或补充传统X射线衍射（XRD）技术所能提供的视角和信息，深入挖掘其他探测技术在特定材料体系（如磁性材料、软物质、低维结构、非晶态材料）中的独特优势。 --- 第一部分：基础理论与互补技术概览 第一章：晶体结构分析的基石与局限 本章首先回顾晶体结构分析的基本概念，包括布拉菲点阵、倒易空间、对称性原理等，但随后迅速过渡到经典X射线衍射的物理限制，为后续引入替代性技术提供背景。重点探讨X射线在某些体系（如含轻元素为主的有机物、磁有序材料、高度无序体系）中的穿透深度、激发效应以及衍射信号分辨力的局限性。 第二章：中子衍射：磁性与轻元素探测的利器 本章是本书的核心章节之一，详细阐述了中子衍射（ND）的物理基础。重点讲解中子与原子核（特别是轻原子核如氢、锂）和磁矩的独特相互作用。 理论深度： 详细推导中子散射截面，对比中子与电子的散射长度和磁散射因子。 应用前沿： 重点覆盖利用偏振中子衍射研究磁有序结构、超精细磁结构（如螺旋磁结构、反铁磁性）的原理与实验技术。深入讨论原位/非原位中子衍射在电池材料（锂离子扩散路径）、储氢材料以及水合物结构解析中的关键作用。 仪器与数据处理： 介绍高通量粉末中子衍射仪和单晶中子衍射仪的配置，以及处理复杂中子粉末图谱（如大量重叠峰、磁峰分离）的数据分析流程。 第三章：电子衍射与显微成像：纳米尺度与表面结构 本章聚焦于高能电子束作为探针的衍射与成像能力，特别是在材料的局部微区和表面分析中的应用。 定量电子衍射（QED）： 阐述如何通过定量分析透射电子显微镜（TEM）中获得的衍射斑点强度，进行晶体结构解析（特别是针对单晶薄膜或纳米晶体的Patterson函数和结构因子计算）。深入讨论高角度环形暗场（HAADF）成像与晶格像如何协同确定原子位置。 低能电子衍射（LEED）与反射式高能电子衍射（RHEED）： 专门用于表面科学。详细解释LEED在确定二维材料和单晶表面的超结构、表面重构和吸附物结构时的应用，以及RHEED在薄膜生长过程中对生长模式（如原子层外延）的实时监控机制。 --- 第二部分：先进互补结构表征技术 第四章：光谱学方法在结构精修中的集成 本章探讨如何利用光谱学技术提供原子尺度上的局部环境信息，作为衍射方法对长程有序性补充的强大工具。 拉曼光谱与红外吸收（IR）： 侧重于声子模式分析，用于识别晶格振动、键合环境和晶格动力学。讨论如何通过峰位和峰宽的变化来监控晶格应变、缺陷密度和相变温度。 固体核磁共振（NMR）： 详细介绍固体NMR（特别是动态核极化增强NMR）如何提供近邻原子化学位移信息，用以确定短程有序结构、局部对称性、晶格中的原子占位偏差（如无序固溶体）和分子动力学。 第五章：同步辐射与高能X射线替代性应用 虽然本书侧重于非X射线方法，但本章探讨了同步辐射光源提供的、超越传统实验室X射线的能力，特别是在需要极端条件（高压、高温）或快速动力学研究中的应用，这些场景常常是传统XRD难以捕捉的。 吸收边精细结构（XANES）与扩展吸收边精细结构（EXAFS）： 重点阐述EXAFS如何通过分析光电子的振荡信息，精确确定散射原子周围的键长、配位数和无序度，这是对长程结构信息的完美补充。详细介绍其在无序和短程有序材料结构解析中的优势。 高压晶体学与原位实验： 介绍如何利用超高能X射线束（穿透力极强）在金刚石砧座中进行高压衍射，以及在反应炉或电化学池中进行实时结构演化监测。 --- 第三部分：无序与软物质结构解析 第六章：非晶态与玻璃态材料的结构探究 解析无序材料结构是X射线衍射的传统难点。本章专门介绍径向分布函数（PDF）分析方法，这是基于衍射或散射数据（X射线、中子、电子）的强大工具，用于揭示短程和中程结构信息。 PDF理论与计算： 详细推导从结构因子$S(Q)$到PDF，$G(r)$或$F(r)$的傅里叶变换过程，并讨论如何从实验数据中去除背景和非结构因子贡献。 模型构建与拟合： 介绍如何利用分子动力学模拟或基于随机网络模型的初始结构，进行PDF拟合，从而量化短程配位结构参数，并区分结构弛豫与原子弛豫。 第七章：软物质、聚合物与生物大分子的结构分析 本章探讨小角散射（SAXS/SANS）技术，这是一种基于衍射/散射在极小角度范围内的技术，专门用于研究纳米尺度上相分离、聚集体和高分子链的尺寸与形状。 散射理论基础： 讲解Guinier区分析、Porod区分析以及尺寸分布函数的应用。 中子小角散射（SANS）的同位素标记法： 重点介绍如何利用氘（D）和氢（H）的巨大散射长度对比度差异，实现对特定组分（如嵌段共聚物中的特定区块、蛋白质的特定亚基）的“选择性探测”，这是研究复杂多组分体系结构的关键。 --- 结论与展望 本书最后总结了现代材料表征技术的发展趋势，强调多模态数据融合（如将EXAFS、NMR和中子衍射数据整合到统一的结构模型中）的重要性，以及如何利用先进的计算方法（如机器学习辅助的结构解析）来处理日益复杂的实验数据集，为材料设计提供更精准的微观结构洞察。本书不依赖于对传统X射线衍射的重复描述，而是为读者构建了一个完整的、跨越不同尺度和相互作用机制的晶体学与结构表征工具箱。

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这本书的价值在于它构建了一个极其稳固的知识框架，让复杂的衍射现象变得有迹可循。我特别欣赏其中关于“晶体学对称性与衍射群”的论述，这部分内容往往是其他教材中一笔带过，但在这里却被深入挖掘。作者巧妙地将抽象的群论概念与具体的衍射图谱联系起来，使得读者能够真正理解为什么某些衍射点会出现或消失。此外，书中对衍射数据处理中的常见误差来源及其校正方法的介绍，体现了作者深厚的实践经验。从背景扣除到洛伦兹-极化因子校正，每一步的操作都有详尽的解释，这对于从事精密测量工作的研究人员来说，是不可多得的宝贵经验总结。我甚至发现，书中引用的许多案例和数据都来源于最新的研究成果，保证了内容的先进性和时效性。这本书无疑是金属材料结构表征领域的一座里程碑，它要求读者投入时间，但回报是全方位的理论提升和实验技能的夯实。

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这是一本结构严谨、内容详实的教科书，它成功地将金属材料X射线衍射这一复杂领域系统地呈现在读者面前。从基础的晶体学原理出发，作者循序渐进地介绍了衍射的基本概念、布拉格定律的应用，以及如何通过衍射峰的强度和位置来反演出材料的微观结构信息。书中对实验技术，如样品制备、衍射仪器的选择和操作，也有非常详尽的论述，这对于初次接触这门实验技术的学生来说，无疑是宝贵的指导手册。特别值得称赞的是，作者不仅停留在理论层面，还深入探讨了衍射峰的展宽分析，这部分内容对于理解材料的晶格缺陷、残余应力和晶粒尺寸等方面至关重要，为材料性能的优化提供了坚实的理论基础。书中的图表和插图质量很高，清晰地展示了复杂的衍射花样和晶体结构，极大地帮助了读者的理解和记忆。总的来说，这是一部非常适合作为专业课程教材或深入研究参考的优秀著作，知识点覆盖全面，逻辑脉络清晰，是一本值得反复研读的经典之作。

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作为一名刚刚从纯理论转向材料表征方向的研究生，我发现这本书的实用性和学术性达到了一个近乎完美的平衡点。它的叙事风格非常沉稳、专业，没有丝毫哗众取宠的浮夸，完全专注于知识的精确传递。我尤其喜欢它对“织构分析”部分的详尽阐述，包括如何构建和解释极图（Pole Figure），以及如何通过反演算法重构三维织构分布函数。这些内容远超入门书籍的范畴，直接触及了金属塑性加工和结构性能关系的核心问题。书中还穿插了一些重要的历史背景和重要科学家的贡献，这使得冰冷的物理定律背后有了人文的光辉，让人在学习技术的同时，也能感受到科学探索的魅力。如果说有什么可以改进的地方，或许是希望增加更多关于原位（In-situ）X射线衍射在极端条件（如高温高压）下应用的案例，但瑕不掩 গম，整体而言，这本书是该领域不容错过的权威参考书。

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这本书的深度和广度令人印象深刻，它绝非一本为应付考试而编写的简易读物，而更像是一本为专业人士准备的工具箱。作者在阐述衍射理论时，充分考虑了金属材料的特殊性，例如如何处理多相材料中的重叠衍射峰、如何利用谢乐（Scherrer）公式结合峰形分析来探究纳米尺度效应等。这些深入的专题讨论，使得即便是资深研究人员也能从中发现新的思考角度。书中的语言组织非常严谨，每一个术语的使用都精确到位，这对于确保学习者建立正确的专业认知至关重要。它强制读者去思考衍射数据背后的物理意义，而非仅仅停留在数据的拟合和报告上。阅读完后，我对如何利用X射线衍射技术去诊断材料的微观应力状态、预测其宏观力学行为，有了前所未有的信心。这是一部需要沉下心来反复研读的鸿篇巨制，其价值将随着研究的深入而日益凸显。

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坦率地说，我带着一丝忐忑打开这本书，因为我对X射线衍射的理解还停留在比较表层的阶段。然而，阅读过程中的体验远超我的预期。作者在处理高阶概念时，展现出一种令人惊叹的清晰度，仿佛有一位经验丰富的导师在旁边耐心讲解。书中对衍射强度、结构因子计算的推导过程极为细致，即便是那些复杂的数学表达，也被分解成了易于理解的步骤，这极大地增强了我对理论深度的把握能力。更让我惊喜的是，书中对不同金属体系（例如，面心立方、体心立方、六方最密堆积等）在衍射行为上的差异进行了对比分析，这种宏观和微观相结合的视角，让我对实际应用中的数据解读有了更深刻的洞察力。虽然篇幅不薄，但阅读起来并不觉得枯燥，每一个章节的衔接都自然流畅，如同阅读一篇精心撰写的长篇论述，而非冷冰冰的技术手册。这本书不仅教会了我“如何做”衍射分析，更重要的是让我理解了“为什么是这样”的物理本质。

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