Thin Film Analysis by X-Ray Scattering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Birkholz, Mario/ Fewster, Paul F. (CON)/ Genzel, Christoph (CON)

出品人:

页数:356

译者:

出版时间:

价格:1681.02

装帧:HRD

isbn号码:9783527310524

丛书系列:

图书标签:

• 英语学习
• 科学
• 材料学
• X-ray scattering
• Thin films
• Materials science
• Surface analysis
• Crystallography
• Nanomaterials
• Characterization
• Film thickness
• Interface analysis
• Materials properties

凝聚态物质结构探测的进阶：中子与电子衍射技术深度解析 一、 聚焦无机与软物质的结构表征前沿 本书旨在为物理学家、材料科学家以及致力于凝聚态物质结构研究的工程师提供一套全面且深入的理论与实验指南，重点探讨中子散射和电子衍射这两种在现代材料科学中不可或缺的结构探测工具。不同于侧重于薄膜界面和表面分析的传统X射线方法，本书将目光投向对材料内部（包括晶体、非晶体、磁性材料及软物质）进行原子尺度、微观结构和动态行为刻画的强大能力。 本书的结构设计旨在实现理论的严谨性与实践操作的指导性完美结合，尤其强调如何利用不同探针（中子、电子）的物理特性来解决X射线技术难以企及的科学难题。 二、 中子散射：探秘轻元素与磁性结构 中子散射技术以其独特的物理性质——对原子核的强烈相互作用、对磁矩的直接敏感性以及接近于零的吸收截面——成为研究复杂材料体系的黄金标准。 1. 中子与物质的相互作用基础： 核散射截面与同位素效应： 详细阐述了不同原子核（特别是氢、氘、锂等轻元素）与中子之间散射长度的差异，以及如何利用同位素替换（氘代技术）来“标记”或“消除”特定原子团在散射信号中的贡献，这是解析复杂有机物、聚合物和水合物结构的关键。 磁散射机制： 深入剖析中子磁矩与材料中未配对电子的磁矩之间的耦合作用。介绍如何通过偏振中子技术来区分结构衍射峰和磁结构衍射峰，并详细阐述如何确定磁有序（如反铁磁性、螺旋磁性）和磁短程有序（如磁性短程关联）的精确结构。 2. 实验技术与数据分析： 弹性散射（结构确定）： 覆盖从粉末衍射（Inelastic Neutron Scattering, INS）到单晶衍射（Single Crystal Diffraction, SCD）的全流程。重点讲解如何应对中子源（如脉冲源和稳流源）带来的时间飞行（Time-of-Flight, TOF）数据处理挑战，以及如何利用吸收因子校正、Lorentz因子修正等高级方法来获得准确的结构因子。 非弹性散射（动力学研究）： 详细介绍如何利用中子谱仪（如三轴谱仪和反射仪）来测量材料的激发谱，包括声子（晶格振动）、磁激发（磁振子）以及扩散运动。本书将提供计算激发谱的理论模型，并结合实例演示如何从中提取材料的势能函数和扩散率。 三、 电子衍射与透射电镜（TEM）：高空间分辨的界面与缺陷探究 电子衍射，特别是结合高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）的衍射模式，为研究纳米尺度材料、薄膜界面、晶格缺陷和局部应力场提供了无与伦比的空间分辨率。 1. 电子与物质的相互作用理论： 洛伦兹力与相互作用势： 阐述电子束在穿透薄膜时经历的强烈的库仑散射，区分弹性散射（衍射）和非弹性散射（能量损失）。重点讨论爱丁格方程（Edington equation）和贝蒂数（Bethe potential）对衍射图样的影响，解释为何电子衍射图样往往比X射线更复杂，以及如何通过多束动态衍射理论（Multi-Beam Dynamical Theory）进行精确模拟和结构校正。 晶体缺陷的成像与分析： 深入探讨如何利用位错线、堆垛层错和晶界附近的衬度变化来确定缺陷的 Burgers 矢量和几何结构。详细介绍光束衍射（Selected Area Diffraction, SAD）和聚焦束衍射（Convergent Beam Electron Diffraction, CBED）在确定局部晶体点群和空间群中的应用。 2. 软物质与界面电子衍射： 低能电子衍射（LEED）与表面结构： 尽管本书主要关注体相散射，但对表面敏感的LEED技术作为电子衍射的延伸，将被用于分析超薄膜和外延生长界面的原子排列。探讨如何利用RHEED（反射高能电子衍射）监测薄膜生长的实时动力学。 衍射在纳米颗粒与二维材料中的应用： 针对尺寸效应显著的材料，阐述如何从有限尺寸颗粒的衍射斑（Scherrer效应）中反演粒径分布，并讨论电子衍射在解析层状材料堆叠顺序和层间距方面的独特优势。 四、 综合应用与跨学科案例研究 本书的后半部分将整合中子散射和电子衍射的优势，展示它们在解决复杂材料科学前沿问题中的协同作用： 1. 钙钛矿太阳能电池： 利用中子衍射解析高温或光照下的离子迁移和结构弛豫；利用HRTEM/STEM精确观察电子传输层与吸光层之间的界面结构和缺陷聚集。 2. 锂离子电池电极材料： 采用中子衍射追踪锂离子在充放电循环中的扩散路径和晶格应变；结合电子衍射分析充放电过程中形成的固体电解质界面（SEI）的纳米结构。 3. 磁性拓扑材料： 综合利用偏振中子衍射确定复杂的磁有序结构（如反常霍尔效应起源的磁结构），并利用CBED分析晶格畸变对磁性的影响。 本书不仅是理论教材，更是一本面向前沿研究者的实践手册，致力于帮助读者建立起一套完整的、基于多探针技术的材料结构解析思维框架。通过对这些强大工具的深入理解，读者将能够更有效地设计实验、解释复杂的散射数据，并推动凝聚态物理和材料科学的边界。

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