粉末衍射理论与实践 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈昊鸿，雷芳，Dinnebier 等 译

图书标签:

• 粉末衍射
• X射线衍射
• 晶体结构
• 材料分析
• 衍射理论
• 衍射实践
• 物相鉴定
• XRD
• 结构解析
• 材料科学

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040449709

版次：1

商品编码：11983197

包装：精装

开本：16

出版时间：2016-09-01

用纸：胶版纸

页数：593

内容简介

　　要介绍一门技术，合适的老师莫过于那些享有国际声誉的专家，他们或是建立相关理论，或是提供了广泛使用的工具。而这正是本书的很大优势——主编和作者们就是这样的一群专家。他们不仅阐释了技术的概念和诀窍，而且讨论了有关结果合理性的问题。本书在技术的筛选上提倡“重在实用，与时俱进”的原则，在内容的安排上讲究“阶梯”和“引路人”的效果，适合不同层次的、想运用粉末衍射技术来解决实际问题的读者。

作者简介

　　陈昊鸿，上海硅酸盐研究所国家重点实验室副教授。擅长于X射线及中子单晶及粉末衍射结构解析，主要从事无机闪烁晶体的固液相反应合成及结构与功能关系研究等工作，发表论文近30篇，申请和被授权专利多项，建立国家及企业标准各一项，著有译著一部，合作著作一部。

晶体结构分析的现代视角：从微观形貌到宏观性能 图书名称：晶体结构分析的现代视角：从微观形貌到宏观性能 内容简介： 本书旨在为材料科学、化学、物理学以及相关工程领域的研究人员和高级学生提供一套全面而深入的晶体结构分析方法论。我们聚焦于如何利用先进的表征技术，不仅揭示材料的原子级排列规律，更重要的是，阐明这些结构特征如何直接调控材料的宏观物理和化学性能。 全书结构严谨，逻辑清晰，从晶体学的基本原理出发，逐步深入到前沿的实验技术与数据解析。我们摒弃了仅仅罗列公式和设备的传统叙述方式，而是强调实验设计、数据质量控制以及结果解释的综合性思维训练。 第一部分：晶体学基础与结构-性能关联的理论框架 本部分奠定了理解所有后续实验技术的基础。我们详细阐述了晶体的对称性原理，包括点群、空间群的完整分类及其在材料结构确定中的核心地位。重点讨论了布拉菲点阵与爱德华·米勒指数（Miller Indices）的精确定义和应用，特别是如何利用这些概念来描述晶面的特性及其在择优取向上的意义。 随后，我们引入了“结构-性能”关联的现代理论模型。这不仅包括传统的弹性、介电、热力学性质与晶格常数的关系，更深入探讨了缺陷工程（Defect Engineering）——如位错、晶界、点缺陷——如何成为调控电子能带结构、催化活性和机械韧性的关键。我们分析了非周期性结构（如准晶体、纳米孪晶边界）的拓扑性质如何打破传统晶体学的局限，并赋予材料新颖的功能。 第二部分：透射电子显微学（TEM/STEM）的深度应用 本部分将重点聚焦于透射电子显微技术，这被视为理解微观形貌的“金标准”。我们不仅涵盖了高分辨率透射电镜（HRTEM）在直接成像晶格条纹上的应用，还详细讲解了如何利用会聚束电子衍射（CBED）来精确确定局部区域的空间群，即使在多晶或高度变形的样品中也能实现。 电子能量损失谱（EELS）和能量分散X射线谱（EDS）的结合分析被赋予了专门的章节。我们探讨了如何利用EELS的边缘结构分析（如L/M边）来确定元素的价态和局部配位环境，这对于理解氧化物、半导体中的电荷转移机制至关重要。此外，我们详细论述了STEM技术，特别是环形暗场（HAADF）成像，在探测重原子位点和确定原子尺度的缺陷结构（如位错核心、析出相等）方面的绝对优势。 第三部分：同步辐射与中子散射：探究动态与平均结构 随着大科学设施的普及，同步辐射和中子散射已成为研究材料的强大工具。本部分侧重于这些技术如何提供传统X射线衍射难以获取的动态信息和特定元素的敏感性。 对于同步辐射，我们详细介绍了高通量X射线吸收谱（XAS），包括近边结构（XANES）和扩展边精细结构（EXAFS）。这些技术被视为确定短程有序和局域几何构型的关键。我们通过案例分析，展示了如何利用同步辐射粉末衍射来追踪材料在极端条件（高温、高压）下的相变动力学，以及如何实现高精度晶格参数的实时监测。 中子散射部分，我们着重强调了中子与轻元素（如氢、锂）的强相互作用特性，这在研究电池电解质、储氢材料和水合体系的动力学行为中是不可替代的。我们区分了弹性散射（用于结构确定）和非弹性散射（用于声子谱和动力学研究），并讨论了如何解析复杂的散射函数以提取扩散系数和振动态信息。 第四部分：表面与界面：形貌控制与功能实现 在现代功能材料中，表面和界面往往是决定材料性能的关键所在。本部分将目光投向了界面分析技术。 我们深入讨论了X射线光电子能谱（XPS）和俄歇电子能谱（AES）在确定材料表面元素组成、化学态和功函数方面的应用。特别关注了如何通过角度分辨XPS（ARXPS）来剖析薄膜体系的化学梯度。 此外，扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）被视为形貌分析的终极工具。我们不仅讲解了如何获得原子尺度的表面图像，还详细阐述了如何利用扫描隧道谱（STS）来测量局域态密度（LDOS），并将其与密度泛函理论（DFT）计算结果进行交叉验证，从而建立起从原子排列到电子结构特性的直接桥梁。我们还探讨了利用这些技术对催化反应中间体和电化学双电层结构的实时监测。 第五部分：数据处理、建模与先进计算辅助 理论与实验的融合依赖于强大的计算工具。本部分聚焦于数据处理与先进的计算模拟。我们详细介绍了里特维尔德（Rietveld）精修的全面流程，强调了如何处理复杂的衍射峰形（如纳米效应、应力）、如何引入结构模型（如磁结构、轨道有序）进行精修，并评估模型的可靠性指标（如Rwp）。 密度泛函理论（DFT）作为计算材料学的基础，被赋予重要地位。我们讨论了如何利用DFT计算预测晶体结构稳定性、计算能带结构、分析化学键合特性，并预测光谱响应（如吸收、散射截面），以此作为实验结果的强有力补充和指导。最后，我们介绍了机器学习在加速材料表征数据解析和发现新结构中的新兴应用。 总结： 本书超越了对单一技术的介绍，构建了一个跨越尺度和方法的综合性知识体系。通过对大量真实案例的分析，读者将学会如何根据特定的材料问题，选择最合适的表征技术组合，并能独立地将复杂的谱学和显微图像转化为具有物理意义的结构信息，最终指导新材料的设计与优化。本书适用于致力于深入理解和解决复杂晶体材料结构问题的研究生、博士后以及资深工程师。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是让我大开眼界，尤其是在材料科学的某些前沿领域，它展现了极高的深度和广度。我尤其欣赏作者在阐述晶体学基本原理时所采用的那种层层递进、抽丝剥茧的叙事方式。很多教科书只是机械地罗列公式，但这本书似乎更注重构建一个完整的理论框架，让你理解为什么这些数学工具是必需的，而不是简单地告诉你“记住这个公式”。举例来说，书中对布拉格定律的推导和应用，不仅仅停留在了教科书的标准层面，它深入挖掘了衍射峰形分析背后的物理意义，比如涉及到更复杂的微观结构因素，如晶粒尺寸效应和应力-应变对衍射图谱的系统性影响。这种细致入微的处理，使得即便是已经接触过相关领域多年的研究人员，也能从中找到新的思考角度。而且，作者似乎非常注重理论与实际操作之间的桥梁搭建，尽管书中没有直接涉及具体的设备操作手册，但从理论层面指导我们如何选择合适的实验参数以获得高质量的衍射数据，这才是真正体现其价值所在。对于需要进行高精度结构分析的工程师和科学家来说，这本书无疑是一部重要的参考手册，它提供的理论基础足够坚实，能够支撑起复杂的实验数据解释工作。

评分☆☆☆☆☆

这本书在处理一些非常规的衍射现象时展现出了罕见的专业性和全面性。许多入门或中级读物往往只关注理想晶体的衍射行为，但真正的材料研究往往要面对结构缺陷、无序或尺寸限制等复杂情况。这本书恰恰在这些“非理想”的边缘地带提供了详尽的分析框架。我对其中关于非晶态材料的径向分布函数分析以及对纳米晶体衍射峰展宽的精确建模印象深刻。作者提供的数学模型不仅精确地描述了这些现象，更关键的是，它解释了如何通过实验设计来区分是尺寸效应占主导，还是内部应变是主要的展宽机制。这对于我正在进行的新型复合材料的研究具有直接的指导意义。它教会我的不仅仅是如何“计算”一个结果，更是如何“判断”和“解释”一个结果的物理成因，这种深入到材料本征性质的探讨，使得这本书从一本理论教材跃升为极具价值的研究参考书。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，我对这本书的宏大叙事结构印象最为深刻。它不仅仅是一本关于某个特定实验技术的指南，它更像是一部贯穿了衍射物理学历史发展脉络的编年史。作者在讲解完核心理论后，总会适当地穿插一些历史背景，介绍那些关键性发现是如何一步步被建立起来的，这使得整个学科的知识体系显得有血有肉，而非一套僵硬的规则。这种叙事手法让读者能够更好地理解某些理论选择的必然性。例如，在讨论不同探测器技术对衍射结果影响的章节中，作者不仅分析了现有技术的优缺点，还对比了不同历史时期采用不同方法所带来的数据差异，这种“时间轴”上的对比分析，让我对技术进步在科学认知中所扮演的角色有了更深刻的体会。阅读它，我感觉自己像是在跟随着一位博学的历史学家，而不是一位冷冰冰的物理学家来学习这门学科，这种人文关怀与硬核技术知识的结合，是这本书最独特也最吸引人的地方。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图设计堪称一流，这对于理解复杂的几何光学和晶体对称性概念至关重要。很多抽象的概念，如果仅仅依靠文字描述，很容易让人产生误解。但是，书中精心绘制的那些三维空间结构示意图，配合上清晰的标注，极大地降低了读者的理解门槛。例如，在描述倒易空间的概念时，作者的图示清晰地展示了晶格矢量与倒易点阵矢量之间的反比关系，并直观地将衍射条件的满足与这些点阵的相互作用联系起来。此外，书中对高阶对称性群论在衍射现象中的应用虽然是深入探讨，但作者采用了逐步递进的方式，先从基础的群理论概念入手，再将其巧妙地融入到空间群的确定过程中，使得原本可能令人望而却步的数学工具变得可亲近。这种图文并茂、循序渐进的教学方法，极大地提高了阅读的效率和深度，确保读者能够稳固地掌握那些构成复杂理论基石的关键知识点。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本厚重的著作时，最初有些担心其内容会过于晦涩难懂，毕竟涉及到如此专业的物理学分支。然而，阅读体验却出奇地流畅。作者的文笔非常具有启发性，不像某些专业书籍那样死板严肃，它更像是一位经验丰富的导师在循循善诱。书中对傅里叶变换在晶体结构解析中的应用阐述得极为精妙，尤其是对相位问题的讨论，作者并没有采取回避的态度，而是清晰地展示了不同解析方法的核心思想和局限性。我特别喜欢它对数据处理和误差分析的探讨，这部分内容在许多同类书籍中往往是一笔带过。这本书却花了大量的篇幅来讨论如何从噪声中提取有效信息，以及如何量化分析结果的可信度，这对于实际工作中的数据可靠性至关重要。读完相关章节，我感觉自己对于如何批判性地评估一个衍射谱图有了全新的认识，不再满足于仅仅识别出峰位，而是开始深入探究峰高、半峰宽以及背景信号所蕴含的更深层次信息。这种对细节的关注和对实验科学严谨性的强调，使得这本书的实用价值大大提升。