具体描述
晶体结构与衍射物理：从基础理论到前沿应用 图书简介 本书旨在为材料科学、凝聚态物理、化学以及相关工程技术领域的研究人员、高级本科生和研究生提供一本全面、深入且具有实践指导意义的晶体结构分析和X射线衍射（XRD）技术的权威参考书。全书内容涵盖了晶体学的基本原理、X射线物理基础、衍射理论、多种先进的衍射技术及其在材料表征中的具体应用，力求在理论深度与实际操作之间取得完美的平衡。 第一部分：晶体学与空间对称性基础 本部分将晶体结构分析的理论基石牢固地建立起来。首先，详细阐述了宏观晶体学和微观晶体结构的基本概念，包括点阵、晶胞、布拉维点阵的分类及其几何特性。深入探讨了对称性在晶体结构中的核心作用，系统介绍了舒弗勒符号（Schoenflies symbols）和国际符号表（International Tables for Crystallography）中描述的空间群的完整体系。 重点内容包括：晶体学中群论的应用、晶体结构中点对称群和空间对称群的严格数学描述，以及如何利用这些对称性信息简化衍射理论的分析。通过大量实例，读者将掌握如何从实验数据（如衍射峰的位置和强度）反演出材料可能的对称性，这是后续结构解析的前提。此外，还将介绍电子显微镜中的衍射图谱与晶体学规律的对应关系，为多技术交叉分析打下基础。 第二部分：X射线物理与衍射理论 本部分聚焦于X射线的产生、性质以及与物质的相互作用机制，并由此推导出经典的衍射理论。 X射线源技术： 详细对比了传统阴极射线管（Rotating Anode X-ray Tubes）的结构、工作原理、特点与局限性。随后，着重介绍了同步辐射光源（Synchrotron Radiation Sources）的产生原理、优越性（如高通量、准直性、可调波长）及其在先进结构分析中的不可替代的作用。 X射线与物质相互作用： 深入讲解了X射线与电子云的弹性散射（相干散射）和非弹性散射（非相干散射，如康普顿散射）的物理机制。重点推导了德拜-沃尔勒公式（Debye-Waller Factor）和洛伦兹因子（Lorentz Factor）对衍射强度的影响，这些因子是定量分析中必须精确考虑的修正项。 衍射基础理论： 本部分的核心是布拉格定律和劳厄条件的数学推导。详细阐述了倒易空间（Reciprocal Space）的概念，解释了如何通过倒易点阵来理解和预测衍射峰的分布。特别地，引入了结构因子（Structure Factor, $F_{hkl}$）的概念，并将其分解为原子形式因子和结构相位信息。讨论了晶体缺陷（如堆垛层错、孪晶）对衍射峰形状和宽度的影响，这是材料微观结构表征的关键。 第三部分：粉末衍射（XRD）技术与数据处理 本部分专注于最广泛应用的粉末衍射技术，从仪器的选择到复杂数据的定量解析。 仪器与数据采集： 详细介绍了不同几何构型（如Bragg-Brentano, 平行光束, 聚焦光束）的X射线衍射仪的结构、对中误差的来源与校正方法。探讨了不同探测器技术（如一维、二维面阵探测器）的优选场景。强调了样品制备对于获得高质量数据的决定性作用，包括粉末粒度、择优取向（纹理）的影响。 定量分析方法： 深入讲解了从衍射图谱中提取定量信息的多种方法。 1. 晶格参数的精确测定： 利用内标法和外标法对衍射峰位进行校准和精修。 2. 物相分析与识别： 详细介绍基于国际衍射数据中心（ICDD）PDF卡片的检索流程，以及如何处理复杂混合物的叠谱问题。 3. 结构精修： 全面阐述里特维尔德精修法（Rietveld Refinement）的数学模型、参数空间定义（背景、零点漂移、仪器函数、原子坐标、晶格常数、占有率）以及精修过程中的收敛标准和误差分析。 晶体尺寸与微观应力分析： 重点介绍谢乐公式（Scherrer Equation）在估算纳米晶粒尺寸中的应用及其局限性。更进一步，详细论述了利用Williamson-Hall（W-H）法或基于Voigt函数拟合的方法，将衍射峰展宽分解为由晶粒尺寸效应和微观应变效应引起的贡献，从而实现对材料内在应力状态的评估。 第四部分：先进衍射技术与前沿应用 本部分拓展视野，介绍当前材料研究中依赖的高级衍射和散射技术。 单晶衍射（SC-XRD）： 阐述了单晶衍射数据采集的几何学（如$omega$扫描、$phi$扫描），以及如何通过傅里叶变换和差分电子密度图来确定复杂分子或有机晶体的三维原子坐标、键长和键角。 高/低温与原位衍射： 讨论了在极端环境下（如高温炉、原位电池反应池）进行衍射实验的技术挑战与解决方案。重点分析了温度对晶格常数（热膨胀系数）和相变的影响。 小角X射线散射（SAXS）： 尽管严格意义上不属于传统衍射，但SAXS是研究纳米尺度结构的重要补充手段。本书将介绍SAXS的基本理论，如何通过Guinier区和Porod区分析样品的粒子尺寸分布、形状因子和界面特性，特别是在软物质和胶体科学中的应用。 中子与同步辐射衍射： 简要介绍中子衍射（适用于轻元素和磁性结构研究）以及同步辐射高能X射线衍射（Hi-Res XRD）在穿透性材料和原位反应监测中的独特优势，为读者了解未来研究方向提供指引。 本书特色： 本书结构严谨，逻辑清晰，不仅提供了翔实的理论推导，还融入了大量的真实实验数据案例和专业的软件操作指南，旨在培养读者独立设计实验方案、准确解释复杂衍射图谱的能力，是深入掌握晶体结构解析艺术的必备工具书。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 book.wenda123.org All Rights Reserved. 图书目录大全 版权所有