Electron Crystallography pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Kluwer Academic Pub

作者:Weirich, Thomas E. (EDT)/ Labar, Janos L. (EDT)/ Zou, Xiaodong (EDT)

出品人:

页数:536

译者:

出版时间:

价格:239

装帧:HRD

isbn号码:9781402039188

丛书系列:

图书标签:

• Electron Crystallography
• Electron Diffraction
• Materials Science
• Crystallography
• Microscopy
• Electron Microscopy
• Structure Determination
• Nanomaterials
• Solid State Physics
• Diffraction Techniques

晶体结构解析：从衍射到三维重构 本书名称： 晶体结构解析：从衍射到三维重构 本书简介： 本书是一部全面、深入探讨晶体结构解析的专著，旨在为材料科学、化学、物理学以及生物物理学领域的科研人员、研究生和高级本科生提供一个系统而实用的知识框架。晶体结构是理解物质宏观性质的基础，而解析晶体结构，特别是微晶、纳米晶以及复杂有序体系的结构，是现代科学研究中的核心挑战之一。本书着重于从实验数据采集的原理出发，引导读者逐步掌握从一维衍射图样到三维原子坐标解析的全过程。 全书内容组织严谨，逻辑清晰，分为四个主要部分：晶体学基础与衍射理论、实验技术与数据采集、结构解析的数学与计算方法，以及高级结构分析与应用。 --- 第一部分：晶体学基础与衍射理论 本部分奠定了理解衍射现象所需的理论基石。首先，本书详细回顾了晶体学的基本概念，包括点阵、晶胞、布拉维点阵类型以及晶体对称性（点群与空间群）。我们深入探讨了倒易空间的概念，阐明了倒易点阵与实空间晶体结构之间的傅里叶变换关系，这是所有衍射技术的核心。 随后，重点放在X射线、电子束和中子束衍射的物理基础。我们详细分析了不同探测源与物质相互作用的机制，包括相互作用截面、吸收效应和退相干过程。针对衍射强度与结构因子的关系，本书推导了结构因子表达式，并详细讨论了衍射峰的形状、位置与晶体缺陷、晶粒大小的关联。特别关注了洛伦兹因子、偏振因子和温度因子（Debye-Waller因子）的精确修正方法，确保读者能够从原始计数率准确过渡到结构因子平方。 此外，本部分还专门辟章讨论了晶体学中的对称性，从群论的角度解析了空间群的性质及其对衍射图样（如衍射条件和消光规律）的限制，为后续解析步骤中的对称性拟合提供了坚实的理论支撑。 --- 第二部分：实验技术与数据采集 本部分侧重于将理论转化为可操作的实验流程。本书涵盖了多种主流的晶体结构解析技术，但着重于针对微晶和非单晶体系的优化策略。 X射线衍射（XRD）方面，详细介绍了粉末衍射（PXRD）和单晶衍射（SC-XRD）的仪器配置、数据采集模式（如$ heta-2 heta$扫描、$omega$扫描、$phi$扫描等）。对于粉末衍射，重点讨论了衍射峰的重叠问题、背景扣除的先进算法以及如何通过高分辨率数据提取更精确的晶格参数。 针对电子衍射（MicroED/SAED），本书详细阐述了电子束在晶体中的穿透深度限制、样品制备（如聚焦离子束FIB制备薄片）的关键步骤，以及如何处理菊池线（Kikuchi Lines）对衍射强度测量的干扰。我们提供了针对透射电镜（TEM）中原位衍射实验的数据采集规范。 中子衍射部分则侧重于其在确定轻元素（如氢）位置和磁结构解析中的独特优势，并讨论了脉冲中子源（Time-of-Flight, TOF）技术的数据处理流程。 数据质量的评估是本部分的核心。我们引入了诸如R-因子、$R_{wp}$、$chi^2$等关键指标，并指导读者如何识别和处理实验中的系统误差，如仪器偏差、非均匀性、样品台倾斜等。 --- 第三部分：结构解析的数学与计算方法 这是本书的技术核心部分，重点解决如何从一组衍射强度数据中重建出原子位置和电子密度分布。本书避免了对复杂算法的肤浅介绍，而是深入探讨了背后的数学原理和实际操作细节。 相位问题的讨论是结构解析的难点，本书系统地介绍了解决该问题的各种策略： 1. 直接法（Direct Methods）： 详细解析了Sayre方程、Tangent Formula和Triple Product关系在求解三维结构中的迭代过程，并提供了针对小分子和中等复杂性体系的优化参数选择指南。 2. 羊毛法（Patterson Methods）： 阐述了Patterson函数在确定重原子位置和空间群上的应用，特别是如何利用向量组展开来识别原子对向量。 3. 模型构建与精修： 重点介绍了Rietveld精修方法的理论基础，包括其对衍射谱线的数学描述（使用Pseudo-Voigt函数或型函数建模）和对结构参数（原子坐标、占有率、热因子、零点位移、仪器参数）的最小二乘优化。我们提供了使用最新精修软件进行复杂多相样品精修的案例分析。 4. 电子密度图的解析与可视化： 讨论了傅里叶合成的步骤、截断误差的处理，以及如何利用Difference Density Maps（差值电子密度图）来定位氢原子或识别晶格缺陷。 本书对同晶替代法（Isomorphous Replacement）和反常散射（Anomalous Scattering）在解析蛋白质晶体学中的应用原理进行了必要的介绍，特别是如何计算和利用MR/SAD/MAD数据来确定初始相位。 --- 第四部分：高级结构分析与应用 本部分将结构解析技术应用于更具挑战性的前沿领域。 微观结构与形貌分析： 深入讨论Scherrer方程、Williamson-Hall（W-H）分析在分离晶粒尺寸展宽和应变展宽中的应用。对于具有高密度缺陷的材料（如半导体纳米线或催化剂），本书介绍了高阶统计量分析（如PDF Pair Distribution Function），它能提供短程有序信息，有效补充了长程晶体结构信息。 晶体缺陷与非化学计量： 探讨了如何通过精确测量衍射强度异常（如吸收、卫星峰）来量化点缺陷、线缺陷和层错，并将其纳入Rietveld模型进行精细描述。 动态结构分析： 介绍如何利用温度因子（ADPs）来描述原子热运动，特别是使用准晶体模型或非简谐模型（如ELED/TDP）来分析复杂分子或高温相变过程中的原子振动。 数据处理与软件集成： 最后，本书提供了一套完整的软件工具链推荐和使用流程图，指导读者如何将原始数据（如.RAW, .CIF, .HKL文件）导入到专业的解析和精修软件包中，并强调了数据可重复性和标准化的重要性。 本书的特点在于其高度的实用性和对理论的深刻挖掘，使得读者不仅能“如何做”，更能理解“为什么这样做”。通过丰富的图示、详细的数学推导和实际案例，本书致力于培养读者独立、高效地解决复杂晶体结构解析问题的能力。

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