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第一章晶体几何学和晶体对称性1

1-1 晶体的特征1

1-2晶体结构的周期性和空间点阵1

一、点阵和结构2

二、晶胞2

三、晶系2

四、点阵类型3

1-3晶体结构的对称性和对称群4

一、晶体的对称元素和对称操作4

二、晶体的宏观对称性（点对称性）4

三、点群8

四、晶体的微观对称性13

五、空间群14

六、重要晶体结构介绍16

1-4二维晶体学和表面结构20

一、二维晶体的对称性和对称群20

二、表面结构21

1-5磁结构和磁对称性23

一、磁性结构23

二、磁对称性24

1-6坐标轴系和指数变换25

一、阵点、晶向和晶面指数25

二、晶带和晶带定律26

三、晶体学坐标系和物理性能坐标系27

四、六方晶系中的三轴和四轴坐标系统27

五、坐标轴系的变换和指数变换29

1-7晶体的极射赤面投影31

一、极射赤面投影原理32

二、标准极图33

三、乌氏投影网及其应用34

1-8倒易点阵36

一、倒易点阵概念的引入36

二、正点阵和倒易点阵间的几何关系37

三、利用倒易矢量证明晶体学公式38

四、倒易点阵平面作图及投影39

第二章X射线、电子射线和中子射线及其与物质的交互作用44

2-1 高能电子束轰击靶金属激发的X射线44

2-2同步辐射X射线和其他X射线源48

一、同步辐射X射线48

二、其它X射线源52

2-3 电子射线（电子波）52

2-4中子射线（中子波）54

一、核反应堆中子束54

二、加速器中子束55

2-5射线与物质的交互作用55

一、一般特点55

二、物质对射线的散射和衍射55

三、磁散射60

2-6射线的吸收和折射60

一、物质对X射线的吸收60

二、物质对电子波和中子波的吸收61

三、折射效应63

2-7 射线的探测和记录64

2-8 射线对人体的损害和防护66

2-9 X射线、电子射线和中子射线的比较67

第三章衍射的几何理论和衍射定律71

3-1散射的运动学处理71

一、散射的运动学近似和一般描述71

二、任意分布的点散射系统的散射72

三、散射和衍射75

3-2衍射束方向和衍射定律75

一、劳厄方程和衍射矢量75

二、布喇格定律78

三、衍射定律讨论79

四、衍射的Ewald作图法80

第四章衍射与傅里叶变换83

4-1 傅里叶级数83

4-2 傅里叶变换84

4-3 傅里叶变换定理86

4-4δ函数和卷积87

一、δ函数87

二、δ函数和一个函数的卷积88

4-5 衍射与傅里叶变换89

4-6 电子密度方程91

第五章衍射强度的运动学理论94

5-1原子对射线的相干散射94

一、散射体和散射能力94

二、原子散射因子96

三、原子对X射线、电子和中子散射的比较101

5-2晶胞对射线的衍射103

一、结构因子103

二、衍射相角104

三、Friedel定律106

5-3晶体对射线的衍射106

一、理论衍射强度106

二、积分强度110

三、影响衍射强度的物理因素119

四、衍射的角宽度127

第六章非完整晶体的衍射135

6-1 晶体点阵的两类非完整性135

6-2位移无序136

一、无序度和无序相关度136

二、热漫散射138

三、晶面间距调制的卫星反射142

6-3置换无序145

一、一般特点145

二、原子散射因子调制的卫星反射146

6-4 混合无序147

6-5短程序的散射150

一、劳厄单调散射150

二、短程序散射151

第七章衍射的动力学理论初阶155

7-1“动力学”概念的引入155

一、运动学理论的局限性和动力学理论简介155

二、运动学的失效和动力学效应举例156

7-2X射线衍射动力学理论157

7-2-1双光束理论基本方程157

一、晶体介质的折射率158

二、动力学基本方程159

7-2-2色散面161

一、色散面方程161

二、色散面的几何描述162

三、衍射角宽度估计163

四、边界条件164

五、波振幅165

7-2-3 波场能流，Pendell？sung现象167

7-2-4吸收异常169

一、真吸收170

二、异常透射（Borrmann效应）170

三、异常吸收的物理本质172

7-2-5出光面的光强173

一、向前衍射波和衍射波的强度173

二、衍射波的积分反射系数175

7-2-6布喇格情况和初级消光176

一、厚晶体布喇格反射的色散面结点176

二、边界条件和反射系数176

三、初级消光177

7-2-7 平面波理论的局限性178

7-2-8三光束动力学效应及不变相位的实验确定179

一、三光束同时衍射的获得179

二、三光束衍射的动力学理论180

三、不变相位的实验确定182

7-3电子衍射动力学理论185

7-3-1动力学理论基本方程组185

一、晶体中的电子波函数186

二、晶体势186

三、动力学微分方程组（Takagi方程）187

7-3-2双光束动力学理论187

一、Howie-Whelan方程187

二、方程化简和波函数的Darwin表达式188

三、完整晶体的解和波函数的色散面表达式189

四、色散面191

五、衍射强度191

六、吸收修正193

7-4 中子衍射的动力学效应195

7-5 X射线、电子和中子的动力学衍射比较196

第八章X射线衍射实验方法201

8-1 类型和发展201

8-2代表性的实验方法202

8-2-1照相法202

一、衍射强度记录202

二、劳厄法202

三、粉末法204

四、回转法208

8-2-2衍射仪法209

一、多晶X射线衍射仪209

二、单晶四圆衍射仪211

8-2-3衍衬貌相法212

一、透射扫描貌相术（Lang法）212

二、反射貌相术（B-B法）214

8-3X射线衍射特殊方法和技术215

一、发散束方法215

二、旋进相机和倒易点阵照相221

三、双晶衍射术224

四、X射线干涉仪228

8-4同步辐射X射线衍射231

一、多晶衍射仪和四圆衍射仪法231

二、结构测定的劳厄照相法232

三、掠入射X射线散射（GIXS）术232

四、同步辐射X射线貌相术232

五、计算机化层面照相术（SR-CT）233

六、扩展X射线吸收精细结构（SR-EXAFS）234

七、小结235

第九章电子衍射和中子衍射的实验方法240

9-1电子衍射仪和电镜中的选区衍射240

一、电子衍射仪240

二、透射电镜中的显微成像和选区衍射240

三、电子衍射几何参数和仪器常数242

9-2高能电子衍射实验方法243

一、高分辨率电子衍射243

二、高分散性电子衍射（即小角度衍射）244

三、微束衍射和微微束衍射245

四、会聚束电子衍射245

五、扫描电子衍射245

9-3常见的电子衍射花样246

一、电子衍射花样特点246

二、单晶的平行电子束衍射花样247

三、单晶的发散束衍射花样（K线花样）248

9-4低能电子衍射和低能正电子衍射251

一、低能电子衍射（LEED）251

二、低能正电子衍射（LEPD）252

9-5电子通道花样术253

一、电子通道花样原理和操作方式254

二、电子通道花样的指标化255

9-6电子衍衬的实验技术255

一、透射电镜显微像中的衬度分类255

二、明场像和暗场像，多重暗场像256

三、弱束像技术257

9-7中子衍射实验方法258

一、基本类型258

二、中子照相法259

三、中子衍射仪法259

四、中子飞行时间技术（TOF）260

五、其它的中子衍射（散射）方法262

第十章实用衍射分析概要266

10-1 概述266

10-2物相的定性定量分析267

一、基于多晶衍射花样的定性分析267

二、基于单晶电子衍射花样的物相定性分析268

三、物相的定量分析269

四、结晶度的测定270

10-3 相平衡图相界的测定275

10-4择尤取向的测定277

一、衍射仪检测织构的简单方法277

二、极图的测绘278

三、反极图的测绘278

四、三维取向分布函数图279

10-5应力测定和晶粒大小测定281

一、第一类应力测定281

二、材料晶粒度的测定283

三、第二类应力与微晶大小的测定283

四、超细颗粒度的测定284

五、第三类应力的测定285

六、失配应变和失配应力的测定286

10-6固溶体的衍射研究286

一、固溶体类型的测定286

二、固溶体的组分测量287

三、固溶体的有序—无序转变和长程有序度的测定288

四、过饱和固溶体的预沉淀和分解289

五、固溶体的短程序290

10-7晶体取向的测定290

一、晶体取向测定方法290

二、晶体取向测定的应用291

10-8缺陷的衍射分析291

一、位错291

二、层错292

三、点缺陷293

10-9 薄膜及一维超点阵材料的衍射分析295

第十一章衍射衬度术和相位衬度术的应用302

11-1 电子衍衬和X射线衍衬的比较302

11-2电子衍射的衍衬像原理303

一、显微像、衍射花样和衍衬像303

二、衍衬的运动学原理（柱体近似法）304

三、衍衬的动力学原理（散射矩阵法）307

11-3X射线衍衬貌相中的衬度311

一、X射线衍衬动力学理论的一般考虑311

二、完整晶体的衬度311

三、晶体中微小畸变区的衬度312

四、晶体缺陷引起的衬度312

五、取向衬度316

11-4缺陷像的分析316

一、缺陷像的识别316

二、缺陷应变矢量的测定316

三、缺陷的组态分析319

四、位错的增殖、运动和交互作用的分析321

11-5X射线衍衬貌相在单晶生长及单晶器件工艺中的应用321

一、单晶生长过程的记录和重现321

二、晶体生长与晶体缺陷321

三、经切、磨、抛后晶片损伤的测定322

四、诱生缺陷与器件工艺控制322

五、离子注入晶片的研究323

11-6 薄晶体电子衍衬术在金属研究中的应用324

11-7高分辨电镜中的结构像和应用325

一、最佳结构像的获得325

二、用结构像的晶体结构测定326

三、小的原子位移的探测和晶体缺陷精细结构的观测327

第十二章晶体结构测定简介331

12-1 概述331

12-2空间群的测定332

一、测定空间群的一般方法和步骤332

二、对称元素的系统消光识别332

三、对称中心的检验334

12-3 晶胞中原子（或分子）数目的测定334

12-4多晶样品结构测定的Rietveld精化335

一、Rietveld精化的原理335

二、Rietveld结构精化的步骤337

12-5单晶结构测定的相角问题及其解338

一、相角问题338

二、解相角的尝试法339

三、解相角的Patterson函数法340

四、解相角的化学改变法343

五、解相角的直接法347

六、解相角的多重衍射法350

12-6单晶结构的精化351

一、精化的必要性351

二、循环傅里叶精化352

三、差值傅里叶合成和最小二乘方精化353

12-7 单晶结构测定小结353

12-8表面结构355

一、低能电子衍射的表面结构分析355

二、低能正电子衍射的表面结构分析358

三、掠入射X射线散射（GIXS）的表面结构分析358

12-9磁结构的测定359

一、磁散射效应和晶体的衍射强度359

二、衍射花样中磁散射的特征361

三、磁散射效应分离和磁结构测定举例363

第十三章非晶物质散射引论369

13-1任意结构物质的射线散射理论369

一、任意分布的物质的散射369

二、等同散射体的散射370

三、非等同散射体的散射371

四、均匀、有限物质的散射372

五、径向分布函数（RDF）方程376

六、小结378

13-2气体、液体和玻璃态固体的散射效应378

一、一般特点378

二、气体的散射379

三、液体的散射381

四、液体和非晶固体的散射晕环382

五、分布函数曲线的实验测定382

13-3液晶的散射（衍射）研究385

一、液晶散射图的一般特征385

二、液晶的热漫散射386

三、液晶衍射的实验方法及典型相态花样387

13-4小角散射390

一、X射线小角散射峰的特性390

二、小角散射的强度391

三、小角散射的应用和新发展395

13-5准晶的衍射效应396

一、五次对称和准晶态396

二、一维理想准周期超点阵398

三、一维准晶的衍射研究399