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出版者:科学

作者:梁栋材

出品人:

页数:358

译者:

出版时间:2006-9

价格:65.00元

装帧:

isbn号码:9787030171696

丛书系列:

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• 晶体学
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X射线晶体学基础 本书旨在为读者提供一个全面而深入的X射线晶体学入门。我们期望通过本书的学习，读者能够理解X射线晶体学作为一种强大工具，在解析物质微观结构、揭示原子排列规律方面所扮演的核心角色。本书将从基础概念出发，逐步引导读者掌握X射线衍射的基本原理，并深入探讨其实际应用。 第一部分：基础理论与原理 X射线的性质与产生： 本部分将详细介绍X射线的本质，包括其电磁波的特性、波长范围及其与物质相互作用的基本方式。读者将了解到X射线是如何通过X射线管等设备产生的，以及不同类型X射线的特点和适用范围。 晶体学基础： 晶体学是理解X射线晶体学的基石。我们将从晶体的宏观形态出发，深入到晶体的微观结构，介绍晶格、晶面、晶向等基本概念。巴托尔（Bravais）晶格系统将得到详尽的阐述，帮助读者理解不同晶系下原子排列的对称性。此外，晶体学空间群的概念以及其在描述晶体对称性中的重要性也将被详细讲解。 X射线衍射理论： 这是本书的核心内容之一。我们将详细阐述布拉格定律（Bragg's Law），这是理解X射线衍射现象的基石。通过对布拉格方程的推导和应用，读者将理解为何当X射线以特定角度照射晶体时会产生衍射峰。此外，劳厄方程（Laue equations）的介绍将帮助读者从更广阔的视角理解衍射的发生条件。衍射强度与原子位置、原子振动以及结构因子之间的关系也将得到深入探讨，这将是后续解析晶体结构的关键。 倒易空间（Reciprocal Space）： 为了更有效地描述和分析X射线衍射数据，倒易空间的概念至关重要。本书将详细讲解如何从实空间构建倒易空间，以及倒易点阵与晶体实空间点阵之间的数学关系。倒易空间的几何意义以及其在衍射图样中的直观体现也将得到清晰的阐述。 第二部分：实验技术与数据采集 X射线衍射仪： 本部分将介绍X射线衍射实验的核心设备——X射线衍射仪。我们将详细介绍单晶衍射仪和粉末衍射仪的工作原理、关键组成部分（如X射线源、样品台、探测器等）以及它们各自的特点和适用范围。 样品制备： 无论何种衍射技术，高质量的样品是获得可靠数据的前提。我们将讨论适用于单晶衍射和粉末衍射的不同样品制备方法，包括晶体的生长、选择、研磨以及薄膜样品的制备等。 衍射数据采集： 本部分将详细介绍两种主要的X射线衍射数据采集方法：单晶X射线衍射和粉末X射线衍射。对于单晶衍射，我们将讨论如何通过旋转晶体法、摇摆法或$omega$扫描等方法系统地收集衍射数据，以获得完整的三维衍射信息。对于粉末衍射，我们将介绍如何进行2$ heta$扫描，以获得反映晶体结构信息的衍射谱图。数据的质量控制和初步处理也将得到介绍。 第三部分：晶体结构解析与分析 衍射图样的解释： 掌握如何解读X射线衍射图样是结构解析的第一步。我们将指导读者如何从单晶衍射图样（如劳厄图、旋转图、$Phi$图等）和粉末衍射谱图中提取有用的信息，例如衍射峰的位置、强度以及其与晶体参数的关系。 晶体结构解析方法： 本部分将深入探讨晶体结构解析的各种方法。 直接法（Direct Methods）： 对于中低等复杂度的结构，直接法是一种非常有效的方法，可以通过统计关系直接获得晶体结构中的相位信息，从而得到电子密度图。 重原子法（Heavy Atom Method）和同晶取代法（Isomorphous Replacement）： 这些方法通过引入重原子或对同晶晶体进行比较，来简化结构解析过程，尤其适用于生物大分子的结构解析。 Patterson函数法： Patterson函数法基于衍射强度的平方，可以帮助确定原子之间的相对距离和方向，尤其在存在重原子或中心对称的情况下非常有用。 从头合成法（Ab Initio Methods）： 对于未知结构的晶体，从头合成法可以仅通过衍射数据来确定其晶体结构，无需任何先验信息。 结构精修（Structure Refinement）： 结构解析得到的是一个初步的电子密度图和原子坐标。结构精修的目的是通过优化模型参数，使计算衍射数据与实际测量数据之间的差异最小化，从而获得更精确的晶体结构信息。最小二乘法将是主要的精修工具。 结构分析与可视化： 确定了原子坐标后，我们将介绍如何对晶体结构进行深入分析，包括键长、键角、空间构型、分子间作用力等的计算。同时，本书还将介绍常用的可视化软件，帮助读者直观地展示和理解所解析的晶体结构。 第四部分：X射线晶体学的应用 材料科学： X射线晶体学在材料科学领域有着极其广泛的应用。本书将重点介绍其在金属合金、陶瓷、聚合物、纳米材料等领域的结构表征、相变研究、缺陷分析等方面的应用。 化学： 在化学领域，X射线晶体学是确定有机小分子、金属有机配合物、配位聚合物等结构的标准方法。它为化学家提供了精确的分子几何信息，对于理解反应机理、设计新型分子具有重要意义。 物理学： X射线晶体学在超导体、磁性材料、半导体等凝聚态物理研究中扮演着关键角色，帮助科学家理解新材料的电子结构、磁有序性和输运性质。 生命科学： X射线晶体学（特别是同步辐射X射线晶体学）在生物大分子（如蛋白质、核酸、病毒）结构解析方面取得了举世瞩目的成就。这为理解生命过程的分子机制、药物设计提供了重要的结构基础。 地质学与矿物学： X射线晶体学对于鉴定矿物、研究地壳的组成和演化、以及理解岩石的形成过程至关重要。 通过以上内容的学习，读者将能够全面掌握X射线晶体学的基本原理、实验技术和应用方法，为进一步深入研究或实际应用打下坚实的基础。本书注重理论与实践的结合，力求让读者不仅理解“是什么”，更能理解“为什么”和“怎么做”。

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这本书的印刷质量和排版布局是给我留下深刻印象的方面之一。作为一本涉及大量几何图形和数学公式的专业书籍，清晰度至关重要。这本《X射线晶体学基础》在这方面做得相当出色，无论是晶胞参数的表示，还是晶面指数的标注，都极其清晰，减少了阅读过程中的认知负担。它的内容深度适中，对于有一定基础物理背景的读者来说，它提供了一个从第一性原理出发，系统梳理晶体衍射现象的绝佳平台。作者对傅里叶变换在晶体学中的核心地位的阐述尤为精彩，将实空间（晶体结构）与倒易空间（衍射图样）的深刻联系剖析得淋漓尽致，这对于理解结构解析的本质是至关重要的。阅读过程中，我发现这本书很少使用过于花哨的语言，完全是朴实无华的科学陈述，这反而更显出其专业性和权威性。它更像是一部工具书，需要你带着问题去翻阅，并从中找到解决问题的理论依据。

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这本书的结构设计非常符合科学教材的范式，清晰、系统，且逻辑连贯。从晶体的宏观对称性到微观的原子排列，再到电磁波与晶体的相互作用，每章之间的过渡都处理得极为流畅。我特别欣赏它对群论在晶体学中应用的介绍部分，虽然这块内容往往是很多读者的难点，但作者通过实例和简化的描述，有效地降低了理解难度，让读者可以领会到对称性在简化问题中的强大威力。在我看来，这本书的价值不仅在于传授知识，更在于培养一种严谨的科学思维方式——即如何从实验观察（如衍射图样）反演出微观结构。它鼓励读者去思考衍射强度背后的物理意义，而不仅仅是记忆结构因子公式。如果非要挑刺，也许是在涉及现代结构解析技术（如时间分辨X射线衍射）的最新进展方面稍显保守，但对于奠定坚实的理论基础而言，这本书无疑是教科书级别的典范之作。

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坦率地说，我拿到这本书时，内心是有些许忐忑的，毕竟晶体学听起来就带着一股浓厚的物理和数学气息。然而，翻阅开来后，我发现作者非常巧妙地平衡了理论的深度与可读性。它不像某些教科书那样，上来就是一堆晦涩的数学推导，而是先用直观的物理图像建立概念框架，然后再引入必要的数学工具。这本书的优点在于，它不仅告诉你“是什么”，更会深入解释“为什么是这样”。比如，在讲解爱瓦尔德球（Ewald sphere）时，作者花了相当的篇幅来阐述这个几何构型在理解衍射几何关系中的核心作用，这使得衍射斑点的形成不再是一个凭空出现的公式，而是可以被“看到”的过程。虽然全书的专业术语密度不低，但作者的行文风格却保持着一种沉稳的叙事感，读起来并不觉得枯燥。唯一让我感到需要额外努力的是，书中的一些习题（如果附带的话）似乎更偏向于概念的理解而非实际软件操作的训练，这可能需要读者自行结合实验数据来巩固知识。

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阅读这本晶体学著作的过程，更像是一次对物质世界深层秩序的探索之旅。作者似乎非常注重培养读者的“空间想象力”，书中许多关于对称操作和点群的讨论，都配以精心设计的空间模型，帮助读者在脑海中构建出原子排列的立体图像。它不仅仅是知识的堆砌，更是一种思维方法的引导。例如，在介绍如何通过结构因子计算来判断晶体中是否存在特殊的原子位置或滑移面时，那种抽丝剥茧的推理过程，极具启发性。这本书的理论深度足够支撑一个研究生的前期学习，同时又兼顾了本科高年级学生的接受度。我个人认为，如果能将其中的某些核心概念，如倒易空间的具体应用实例再多拓展一些，例如与电子衍射或中子衍射的初步联系，那将更加完美。但就其聚焦于X射线晶体学基础原理这一目标而言，它无疑是一部值得反复研读的优秀著作。

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这本《X射线晶体学基础》初读下来，确实如书名所示，是一部相当扎实的入门读物。作者的叙述逻辑性极强，从最基本的晶体结构概念讲起，逐步深入到衍射理论的核心。我尤其欣赏它对布拉格定律和倒易点阵的讲解方式，那种层层递进，由浅入深的铺陈，让一个之前对这些概念感到晦涩的初学者也能逐渐领悟其精髓。书中大量的图示和示意图是理解抽象概念的得力助手，它们绝不是简单的装饰，而是将复杂的物理图像具象化的关键工具。例如，在讨论密堆积结构时，通过清晰的剖面图展示了ABC、ABA等不同堆积方式的差异，这比纯文字描述要直观得多。不过，对于那些期望在短时间内掌握高级应用技巧的读者来说，这本书的节奏可能会稍显缓慢。它更像是一位耐心十足的导师，确保你每一步都走得稳固，而不是急着带你冲向终点。对我而言，作为打基础的教材，它的严谨和详尽是无可挑剔的，唯一的遗憾是，对于最新一代的同步辐射光源下的高分辨率数据处理，涉及的篇幅相对有限，更侧重于经典衍射物理的原理阐述。

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讲对称性的书，其他内容少到可以忽略

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然则我就是弄这个的..不想将德文讲义的封面扫描上来

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主要集中于对基础知识的讲解，强调的是晶体构型的计算，并未设计到数据的分析，如何解晶