Structural Electron Crystallography pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Dorset, Douglas L.

出品人:

页数:465

译者:

出版时间:1995-8

价格:$ 190.97

装帧:

isbn号码:9780306450495

丛书系列:

图书标签:

• Structural crystallography
• Electron diffraction
• Materials science
• Electron microscopy
• Crystallography
• Structure determination
• Nanomaterials
• Thin films
• Phase identification
• Microstructure

凝聚态物质的精妙结构解析：从微观到宏观的晶体学探索 图书名称：凝聚态物质的精妙结构解析：从微观到宏观的晶体学探索 内容简介 本书旨在为凝聚态物理、材料科学、化学以及相关工程领域的读者提供一个全面、深入且实用的晶体学基础理论与实验技术指南。重点关注如何通过先进的衍射技术，揭示物质在原子尺度上的精确结构，并理解这些结构如何决定其宏观物理和化学性质。全书结构严谨，内容涵盖了从基本的晶体对称性理论到前沿的结构解析方法，尤其侧重于在复杂材料体系中的实际应用。 第一部分：晶体学基础与对称性原理 本部分奠定了理解晶体结构所需的数学和物理基础。 第一章：晶体学的几何学基础 本章首先引入了晶体的周期性概念，详细阐述了晶格、晶胞、布拉维点阵的数学定义。深入探讨了点群与空间群的理论，这是描述晶体对称性的核心工具。我们将详细分析二维和三维空间群的分类与符号表示法（Hermann-Mauguin符号），解释如何通过这些符号快速识别晶体的对称操作（如旋转轴、反射面、反演中心以及滑移面和螺旋轴）。为后续的衍射理论打下坚实的基础，强调对称性在简化结构分析中的关键作用。 第二章：晶体学中的倒易空间与衍射理论 本章转向晶体衍射的物理基础。重点阐述了傅里叶变换在描述晶体结构和衍射图样之间的关系中的核心地位。详细推导了理想晶体对X射线、电子束或中子束的衍射条件——著名的布拉格定律与劳厄条件。深入分析了衍射强度与结构因子（Structure Factor, $F_{hkl}$）之间的定量关系，并详细讨论了结构因子中相位的物理意义及其对重建图像的决定性影响。本章还包括对晶体缺陷（如位错、堆垛层错）对衍射峰形和强度的影响的初步讨论。 第三章：晶体结构描述与信息数据库 本章侧重于如何系统地记录和检索晶体结构信息。介绍了晶体学数据文件（如CIF格式）的标准规范，并详细解析了晶体学数据库（如ICSD, PDF-4）中关键信息的含义，包括晶格常数、原子坐标、空间群号及温度因子。本章旨在培养读者阅读和解读标准晶体学报告的能力。 第二部分：实验技术与数据采集 本部分聚焦于获取高质量晶体学数据的核心实验方法，涵盖了从单晶到粉末样品的分析技术。 第四章：单晶衍射技术原理与实践 详细介绍现代单晶衍射仪器的基本构造，包括X射线源（同步辐射源与实验室源的比较）、探测器技术（如CCD和像素阵列探测器）。着重讲解了数据采集的策略，包括$omega$扫描、$phi$扫描以及不同扫描模式对数据完备性和质量的影响。特别关注对微小晶体和非常规样品（如原位样品）的挑战性数据采集方案。 第五章：粉末衍射（PXRD）的理论与应用 本章全面覆盖粉末衍射（PXRD）技术。从理论上解释粉末衍射样品的形成机制，重点分析衍射峰的宽度、形状和位置所蕴含的结构信息，包括晶粒尺寸（Scherrer公式）和微应变的影响。深入讨论了如何利用PXRD进行物相鉴定、定量分析以及晶格参数的精确测定。 第六章：高分辨率电子衍射与成像 本章专门探讨电子衍射（ED）在材料科学中的应用，特别是透射电子显微镜（TEM）中的应用。解释了电子束与物质相互作用的特点，以及如何利用高能电子束进行单晶电子衍射（SAED）和环形明场/暗场成像。重点讨论了高角环形暗场（HAADF-STEM）成像如何实现原子尺度的形貌和成分分析，以及低对称性晶体结构在电子衍射中的特殊处理方法。 第三部分：结构解析与精修方法 本部分是全书的核心，侧重于如何从实验衍射数据中还原出精确的原子坐标和结构模型。 第七章：初级结构解析——直接法与Patterson方法 本章系统介绍了解析晶体结构的传统且关键的方法。详细阐述了Patterson函数如何通过原子间距离向量来提供间接结构信息，尤其适用于重原子或简单结构的初步解析。随后，深入讲解了直接法的基本原理，包括关系式、相位集选择和E值处理，以及如何利用这些方法从零级数据中获得初始的电子密度图。 第八章：晶体结构精修：最小二乘法与模型优化 本章聚焦于将初始模型转化为高精度结构的“精修”过程。详细推导了经典和现代的最小二乘精修算法，解释了残差因子（如$R$因子和$chi^2$）的物理意义及其优化目标。讨论了不同精修参数的耦合问题，如原子坐标、占有率、各向异性热振动参数（ADP）的精修策略。特别关注如何处理结构中的非晶部分和背景噪音。 第九章：复杂结构与无序体系的挑战 针对在实际研究中遇到的复杂情况，本章提供了专门的解析策略。这包括对晶体中存在的分子内或分子间无序（如取向无序、位置弛豫）的处理方法，如使用离散模型或连续密度描述。同时，探讨了解决结构中光散射、吸收效应、晶体形貌对衍射数据影响的修正技术。对于微晶和纳米晶体，本章也介绍了从衍射峰展宽中提取结构信息的专门模型。 第四部分：结构与性能的关联性研究 本部分将结构信息与宏观性质联系起来，展示晶体学研究的终极目标。 第十章：热力学与动力学：从结构因子到原子振动 本章深入探讨了温度对衍射信号的影响。详细分析了德拜-沃勒因子（Debye-Waller Factor, DWY）的物理内涵，解释了其在描述原子热振动中的作用。通过分析温度依赖的衍射强度，可以提取出晶格的动态特性，如德拜温度和声子色散关系。本章也将晶体学方法与声学、热学性质的关联进行了理论探讨。 第十一章：电子结构与晶体结构：基于密度泛函理论的辅助 本章探讨了结构学与量子化学计算的结合。介绍了如何利用第一性原理计算（如DFT）来预测和验证晶体结构中的电子密度分布、键合性质以及预测相变点。重点阐述了如何将计算得到的结构因子与实验数据进行对比，以解决实验中难以确定的原子位置或价态问题，特别是在高压或低温相变材料中的应用。 第十二章：原位与非平衡结构分析 本章展望了晶体学的前沿应用，关注材料在真实工作条件下（如电化学反应、催化过程、高压或高温环境）的结构演变。详细介绍了使用同步辐射光源和高压金刚石砧池（DAC）技术进行原位衍射的能力。阐述了如何通过时间分辨衍射技术来捕获快速的结构变化过程，从而理解动态过程中的中间相和过渡态。 全书旨在通过严谨的理论推导、清晰的图示解释和丰富的案例分析，引导读者掌握从晶体生长到结构解析、再到性能关联的完整研究链条，为推动凝聚态物质的结构科学发展提供坚实的知识支撑。

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