X-Ray and Neutron Diffraction in Nonideal Crystals pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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作者:Krivoglaz, Mikhail A.

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价格:24.95

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isbn号码:9780387505640

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• X-射线衍射
• 中子衍射
• 非理想晶体
• 晶体结构
• 材料科学
• 固体物理
• 衍射技术
• 晶格缺陷
• 相变
• 材料分析

好的，这是一本关于晶体结构分析与材料科学的综合性著作的详细图书简介，不涉及《X-Ray and Neutron Diffraction in Nonideal Crystals》中的任何主题或内容。 --- 材料的微观世界：先进结构表征与功能设计 作者： [此处填写作者姓名] 页数： 约 1200 页 装帧： 精装，插图丰富 ISBN： [此处填写 ISBN] 图书简介： 本书是一部面向高年级本科生、研究生、科研人员以及材料工程师的权威性专著，系统而深入地探讨了现代材料科学中至关重要的一个交叉领域：利用同步辐射技术、透射电子显微镜（TEM）以及先进的计算模拟方法，对复杂多相、纳米尺度结构材料的形态、界面特性和内在缺陷进行高精度表征与功能化设计。全书的叙事逻辑围绕着如何从原子尺度理解和调控宏观材料性能展开，特别侧重于新兴功能材料体系，如高熵合金、二维纳米片、钙钛矿固溶体以及自组装超分子结构。 第一部分：先进结构表征技术基础与前沿应用 本部分奠定了理解复杂材料结构分析的理论和实验基础，着重介绍那些在传统晶体学方法之外提供独特视角的尖端工具。 第一章：同步辐射技术在材料科学中的角色 本章详细阐述了同步辐射光源的原理、高能X射线束的特性以及其在材料科学研究中的独特优势，特别是其在原位（in-situ）和非原位（operando）实验中的应用。内容涵盖了高分辨率X射线散射（HRXS）、X射线吸收谱（XAS）——包括近边吸收结构（XANES）和扩展边吸收微结构谱（EXAFS）在确定局部结构和氧化态方面的精确应用。我们深入探讨了如何利用同步辐射获取的能量色散X射线衍射（EDXD）数据来解析高温高压下的相变行为，这是理解地球深部材料和能源存储介质的关键。 第二章：高分辨透射电子显微镜（HRTEM）与图像重构 本章聚焦于透射电子显微镜（TEM）在原子尺度成像中的核心地位。内容从电子光学原理出发，详细介绍了高分辨TEM（HRTEM）的成像机制、相衬（Phase Contrast）的理论解析，以及如何通过直接的图像重构技术（如强相位屏分析）来精确确定界面和晶格错位的原子位置。特别关注了像差校正球差校正TEM（STEM）——包括高角度环形暗场（HAADF）和低角度环形暗场（LAADF）成像，如何实现对重元素和轻元素在合金或复合材料中的精确分辨和成分映射（例如，利用$Z$-对比成像原理）。 第三章：扫描探针显微镜与表面/界面分析 此部分转向对材料表面和近表面区域的精细探查。我们详细分析了原子力显微镜（AFM）在测量表面形貌、机械性能（如局部硬度和粘弹性）和磁性拓扑方面的能力。内容延伸至隧道扫描显微镜（STM）在电子态密度成像和原子尺度表面化学分析中的应用，重点讨论了如何通过场离子显微镜（FIM）结合时间飞行质谱（ToF-SIMS）实现对材料晶界或夹杂物周围的超微量元素普查。 第二部分：复杂多相材料的结构解析与功能关联 本部分将前沿表征技术应用于理解具有复杂微观结构的现代工程材料，建立结构-性能的量化联系。 第四章：高熵合金与多主元体系的结构无序性 高熵合金（HEAs）因其结构中的高混合熵而展现出独特的力学和热学性能。本章的重点在于如何量化这些材料中的“结构无序性”（Lattice Distortion）。我们将讨论如何结合高能X射线衍射数据（分析峰形展宽和不对称性）与Monte Carlo模拟，来区分固溶体中的局部原子弛豫与短程有序（SRO）的形成。同时，探讨了基于密度泛函理论（DFT）计算的晶格动力学模拟，以预测高熵体系中的动态失序行为。 第五章：钙钛矿固溶体与缺陷工程 钙钛矿材料在光电转换领域具有巨大潜力，但其性能对结构缺陷和化学不均匀性极为敏感。本章侧重于分析钙钛矿薄膜中存在的复杂缺陷结构，如空位簇、层错和孪晶界。我们利用同步辐射微光束（Microbeam）技术，结合二维映射，展示了如何追踪钙钛矿分解过程中相分离的动态过程，并利用高分辨率STEM图像解析异质结界面的晶格失配与应力分布，为提高器件稳定性提供结构层面的指导。 第六章：二维材料的堆垛顺序与层间作用力 二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）的宏观性能严重依赖于其层间的堆垛模式和范德华相互作用。本章详细分析了如何利用低角电子衍射（SAED）结合像差校正STEM，精确区分不同类型的堆垛层错（如AB堆垛、ABC堆垛等）。此外，内容还涵盖了利用非弹性X射线散射（IXS）来测量层间声子模式的能量色散，从而量化层间结合强度，这对于设计叠层器件至关重要。 第三部分：计算模拟与数据驱动的材料设计 本部分将视角转向如何利用先进的计算工具来解释实验数据并指导新材料的理性设计。 第七章：密度泛函理论（DFT）在界面结构预测中的应用 本章深入探讨了如何将第一性原理计算应用于复杂界面的建模。重点讨论了如何通过计算界面结合能、能带对齐和结构弛豫，预测不同晶体取向之间界面缺陷的形成能和迁移势垒。特别关注了计算弹性理论与DFT结果的耦合，用于解析多晶材料中晶粒取向对整体塑性的影响。 第八章：机器学习与材料结构数据库的挖掘 面对海量的实验数据和模拟结果，本章介绍了如何利用机器学习（ML）算法，特别是卷积神经网络（CNNs）和高斯过程回归（GPR），从原始的STEM图像或衍射图谱中自动化提取结构特征。内容包括如何构建具有物理意义的特征向量（Descriptors），用于快速预测新合成材料的微观结构特征，从而加速“设计-合成-表征”的循环过程。 第九章：结构弛豫与动力学模拟：从分子动力学到相场模型 本章最后总结了描述材料在热力学驱动下结构演化的模拟方法。详细讲解了经典分子动力学（MD）在模拟晶格振动、扩散机制以及原子尺度下的位错形核过程。同时，引入了相场（Phase Field）模型，说明如何将微观尺度的形核和生长信息，有效地宏观化到描述材料宏观微观结构演化（如晶粒长大、相变界面移动）的连续介质模型中去，为材料的加工工艺优化提供工具。 总结： 本书通过整合最尖端的实验表征工具和强大的计算模拟方法，为读者提供了一个全面而深入的框架，用以理解和控制现代功能材料中复杂、非理想化的微观结构。它不仅仅是一本技术手册，更是一部指导未来材料创新研究方向的理论与实践指南。

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我对这本书在引入最新研究进展方面的积极性抱有很高的期望。晶体学和衍射技术的发展日新月异，特别是高能同步辐射源和高通量计算方法的发展，已经极大地拓宽了我们对晶体缺陷的认知边界。我希望这本书不仅仅是总结前人的成果，还能体现作者对当前前沿挑战的思考。例如，对于超细小晶粒或纳米材料的衍射分析，经典的Scherrer公式已经显示出其局限性，这本书是否有更先进的、基于动力学理论的衍射模型来处理尺寸效应和畸变效应的耦合问题？再者，中子衍射在探测轻元素和磁性结构方面的独特优势，是否在“非理想”晶体研究中得到了充分的挖掘？如果书中能够讨论如何利用多晶衍射数据来反演三维的应力张量分布，那无疑是给这本书增添了浓墨重彩的一笔，因为它直接连接了材料的微观结构与宏观力学性能。

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初拿到这本书时，最大的感受是它在信息架构上的精心布局。我习惯性地翻阅了目录，发现它并非简单地罗列知识点，而是似乎遵循着从基础原理到复杂应用的递进逻辑。这对我这种需要快速构建知识体系的人来说至关重要。我个人对于“非理想”这个限定词特别感兴趣，因为它暗示着作者并没有满足于描述完美的布拉格定律世界，而是深入到了晶体生长过程中不可避免的孪晶、堆垛层错或者微观应力场等实际问题。这种对现实的妥协和深入分析，往往是区分一本普通教材和一本优秀专著的关键所在。我希望它能用清晰的图示来辅助理解那些抽象的衍射图谱变化，比如，一个典型的“非理想”样品在小角度散射区域会呈现出怎样的特征信号，以及如何从这些特征中反推出微观缺陷的尺寸和分布。如果书中能够穿插一些经典的案例研究，展示如何利用中子或X射线衍射数据“诊断”出特定材料的结构问题，那这本书的实用价值无疑会飙升。

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阅读一本如此专业化的书籍，我们往往需要关注它所使用的符号系统和术语定义是否具有高度的内聚性和一致性。在涉及复杂的张量分析和群论的衍射理论中，哪怕是一个微小的符号混用，都可能导致读者在关键的推导环节迷失方向。我希望这本书的作者在术语的定义上极为审慎，确保每一个新引入的物理量或数学概念都有清晰的界定和物理图像的支撑。更重要的是，我期待它在讨论中子和X射线衍射的对比分析时，能提供一个清晰的框架。两者在散射截面、穿透深度和对不同原子序数的敏感性上存在本质区别，这本书能否提供一套系统的方法论，指导研究者根据他们要解决的“非理想”问题，来权衡和选择最合适的衍射技术，并给出相应的实验参数优化建议。如果这本书能做到理论的严谨、实践的指导和技术选择的权衡，那么它无疑将成为该领域研究人员不可或缺的“案头利器”。

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从书本的装帧和排版来看，这显然是一本为资深研究人员准备的工具书，而不是为入门学生准备的入门读物。纸张质量和印刷的清晰度都表明了出版方对内容严肃性的尊重。我特别关注的是，它对数据处理和软件应用的介绍程度。在现代晶体学中，纯粹的手工计算已经非常罕见，绝大多数工作都依赖于复杂的软件包，如GSAS、Rietveld等。如果这本书能在专门的章节中，详细讨论如何针对“非理想”情况定制分析流程，例如如何有效地将应变梯度纳入精修模型，或者如何处理非均匀的背景信号，那它对我的日常研究工作将是极大的助力。仅仅给出理论推导是不够的，真正有价值的是告诉我们：当你面对一堆看起来一团糟的衍射峰时，你的第一步、第二步应该怎么做，以及每一步的理论依据是什么。这种实战指导的深度，往往决定了一本书能否被长期保留在案头。

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这本书的书名真是直击核心，一看就知道是面向相当专业领域的深度探讨。虽然我手头这本实体书还没翻开细看，但光是封面和出版社的声誉，就已经让人对它蕴含的知识密度充满期待。我更关注的是，它在阐述这些高深概念时，是否能做到兼顾理论的严谨性和实际操作的可行性。毕竟，很多教科书在推导完那些复杂的数学公式后，就戛然而止，留给读者的是满脑子的符号和无从下手的实验流程。我希望这本书能提供更具洞察力的视角，例如，在处理真实世界中“非理想”晶体结构带来的散射信号偏差时，作者是如何将教科书上的完美模型过渡到充满噪声和缺陷的实验数据分析中的。特别是在材料科学研究中，微小的晶格畸变往往决定了材料的最终性能，这本书如果能在这方面有独到的见解，那它就不仅仅是一本参考书，更像是一把解决实际问题的钥匙。我期待它能深入剖析那些教科书上轻易略过的细节，比如不同退火温度对衍射峰形的影响，以及如何用先进的拟合算法来精确分离不同来源的宽化效应。

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