Isotopes in Vitreous Materials pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Degryse, Patrick (EDT)/ Henderson, Julian (EDT)/ Hodgins, Greg (EDT)

出品人:

页数:200

译者:

出版时间:

价格:741.00 元

装帧:

isbn号码:9789058676900

丛书系列:

图书标签:

• Isotopes
• Vitreous materials
• Glass
• Material science
• Chemistry
• Physics
• Spectroscopy
• Geochronology
• Archaeometry
• Solid state physics

《晶体结构与缺陷：高级X射线衍射技术应用》 内容提要 本书深入探讨了晶体材料的微观结构表征，重点聚焦于利用先进的X射线衍射（XRD）技术揭示材料内部的缺陷、应变和相变行为。全书结构严谨，内容涵盖了从基础晶体学理论到尖端实验技术应用的全面知识体系，旨在为材料科学家、固体物理学家以及从事先进功能材料研究的工程师提供一本权威的参考指南。 第一章：晶体结构基础与衍射原理回顾 本章首先回顾了晶体学的基本概念，包括点阵、布拉维格子、晶体群以及晶体学符号系统（如Hermann-Mauguin符号）。随后，详细阐述了X射线与物质相互作用的物理机制，重点讲解了理想晶体对X射线的衍射理论——布拉格定律和劳厄条件。特别强调了衍射矢量在倒易空间中的意义，为后续章节理解衍射峰的形状和位置变化奠定了理论基础。此外，本章还引入了结构因子（Structure Factor）的概念，并分析了晶胞内原子排布对衍射强度谱的影响，包括消光明衍射条件及其在确定晶体结构中的应用。 第二章：高精度衍射实验技术 本章聚焦于现代高精度X射线衍射实验平台。首先介绍了不同类型的X射线源，从传统的X射线管到同步辐射光源的优势与应用场景的对比。随后，详细阐述了衍射仪的关键部件，如单色器、准直器和探测器的设计原理。重点讨论了粉末衍射（PXRD）和单晶衍射（SCXRD）在不同研究需求下的选择与优化。针对高精度测量，本章深入讲解了高分辨率衍射（HRXRD）技术，包括如何精确控制入射角和接收角，以获取极窄的衍射峰，这对分析薄膜的晶格常数和缺陷密度至关重要。同时，也涵盖了原位（In-situ）和非原位（Operando）衍射技术，展示了如何实时监测材料在温度、压力或电化学过程中的结构演变。 第三章：晶格畸变与微观应力分析 晶体材料的性能往往受其内部微观应力场的影响。本章专门用于解析由晶格畸变引起的衍射峰展宽和位置偏移。通过详细分析峰形（Line Profile）的数学模型，如高斯、洛伦兹和Voigt函数，本章介绍了如何利用Williamson-Hall（W-H）方法分离由微晶尺寸效应和微应变效应引起的展宽。在单晶衍射方面，本章探讨了如何通过测量不同晶向上的衍射峰强度变化，来重构晶体内部的应变梯度张量。针对多晶材料，利用残余应力分析（Residual Stress Analysis）技术，特别是$sin^2psi$方法，展示了如何定量计算表面和亚表面的宏观残余应力。 第四章：晶体缺陷的定量表征 本章的核心在于将衍射数据与材料的微观缺陷结构建立定量联系。讨论了点缺陷（空位、间隙原子）对衍射强度的影响，特别是其在德拜-瓦勒（Debye-Waller）因子中的体现，以及如何通过温度依赖的衍射强度变化来估计缺陷浓度。对于线缺陷（位错），本章深入讲解了Kikuchi线在电子背散射衍射（EBSD）中的应用，以及利用X射线衍射峰的非对称性来估计位错密度的方法。此外，晶界、孪晶界等平面缺陷的识别是本章的难点与重点，通过高角度环绕衍射（High-Angle Ring Diffraction）技术，展示了如何区分不同类型的晶界结构。 第五章：复杂结构与电子密度解析 对于具有复杂晶体结构的材料，如金属有机骨架（MOFs）或高熵合金，标准的衍射分析往往不足以揭示其内在规律。本章介绍了扩展范围X射线吸收精细结构（EXAFS）和近边结构（XANES）技术。EXAFS作为一种短程结构敏感技术，被用来精确确定特定原子周围的配位数和键长，尤其适用于无序体系。XANES则能提供有关原子价态和局部电子环境的信息。此外，本章还涵盖了通过高阶傅里叶变换（Higher Order Fourier Transform）技术，从衍射数据中反演出三维电子密度分布的方法，这对于理解共价键和离子键的性质至关重要。 第六章：相变动力学与结构弛豫 材料在热力学驱动下的相变过程是理解其功能特性的关键。本章侧重于使用时间分辨衍射技术来捕捉相变过程中的中间态和动力学行为。通过超快激光加热或快速升温速率，可以观察到一次、二次相变的不同特征。本章详细分析了衍射峰的“跳变”行为，以及对称性降低导致的衍射峰分裂或消失。特别地，对于涉及晶格畸变的非共格相变（Incoherent Phase Transition），本章引入了Patterson函数分析和中子衍射数据的互补分析方法，以解决X射线难以区分轻元素或区分相近结构的问题。 第七章：先进数据处理与结构解析软件应用 本章提供实用的数据分析指导。首先系统介绍了Rietveld精修方法的原理和步骤，包括结构模型构建、参数优化和模型拟合优度评估。随后，讨论了如何针对特定问题（如微区分析、非晶部分分析）定制精修策略。此外，本章还涵盖了机器学习和人工智能方法在处理海量衍射数据中的新兴应用，例如利用深度学习模型快速识别衍射峰或预测材料的晶体结构类别。最后，对当前主流的结构解析软件包（如GSAS-II, FullProf, TOPAS）的功能和适用范围进行了对比分析。 总结与展望 本书通过理论与实验的紧密结合，全面系统地展示了X射线衍射技术在晶体材料微观结构研究中的强大能力。未来的研究方向将集中于更高维度（如四维衍射）、更高能量（如太赫兹范围的X射线）的应用，以及与计算模拟（如DFT计算）的更深度融合，以期实现对材料结构-性能关系的精准预测与控制。

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