电子衍射物理教程

作者: 王蓉著

出版社: 冶金工业出版社

出版时间: 2002-01

版次: 1

ISBN: 9787502429232

定价: 49.80

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 其他

页数: 317页

正文语种: 简体中文

分类: 自然科学

1 张插图图片

在纳米材料和纳米技术蓬勃发展的今天，电子显微学方法，特别是直接观察固体中原子尺度微观结构的高分辨电子显微学方法已是材料研究者必不可少的研究手段。会聚束电子衍射等技术迅速被科研工作者熟悉和掌握，人们迫切需要把得到的电子衍射和像衬度信息定量化，以揭示材料的微观结构和成分变化。《电子衍射物理教程》系统论述了电子衍射和电镜相位衬度以及衍射衬度像成像的物理过程并进行了数学描述。全书分为8章，第1章阐述波动光学基础和信息传递过程的基本数学处理方法；第2章论述电子衍射运动学理论；第3章阐述成像系统相位衬度成像（高分辨成像）的物理过程并进行数学描述；第4章介绍实际高分辨电子显微像衬度理论、像计算和图像处理方法；第5章和第6章分别阐述电镜衍射衬度成像的运动学理论和完整晶体的动力学理论；第7章叙述多束动力学理论计算的几种简化和近似处理方法，对利用三束动力学交互作用测定结构振幅的方法做了概括的介绍；第8章系统介绍非完整晶体的衍射衬度像动力学计算方法。《电子衍射物理教程》可作为固体物理、材料科学等专业研究生“衍射物理”课程的教科书，以及相关专业教师，研究生和高年级本科生“电子显微学”课程的教学参考书，同时可供使用电子显微镜的科研人员参阅。第1章电子波动光学基础
1.1波函数与波动方程
1.2态迭加原理
1.3电子波的相干性与波的干涉
1.4惠更斯原理与基尔霍夫（Kirchhoff）公式
1.5菲涅尔衍射
1.5.1菲涅尔衍射与菲涅尔传播函数
1.5.2菲涅尔积分与菲涅尔衍射条纹
1.5.3傅里叶像
1.6夫琅和费衍射与傅里叶变换
1.7卷积运算实例
1.8傅里叶变换应用举例
作业与思考题
主要参考书目
参考文献

第2章电子衍射运动学
2.1散射理论近似
2.2原子散射因子
2.3相位物近似
2.4原子集团的散射，自相关函数
2.4.1径向分布函数
2.4.2自相关函数
2.5晶体衍射
2.5.1单胞的散射
2.5.2无限尺寸晶体的衍射
2.5.3有限尺寸晶体的衍射
2.5.4协同散射与非协同散射
2.6衍射的劳埃情况和布喇格情况
作业与思考题
主要参考书目
参考文献

第3章电子显微镜相位衬度成像
3.1衍射与成像
3.1.1阿贝成像原理
3.1.2衍射与成像的夫琅和费衍射处理
3.2Zernick相位衬度
3.3衍射与成像的菲涅尔衍射处理
3.3.1理想薄透镜
3.3.2多元件系统
3.4衬度传递函数的相位项构成
3.4.1衬度传递函数的引入
3.4.2像差引起的相位变化
3.4.2.1球差
3.4.2.2离焦
3.4.2.3像散的影响
3.4.3弱相位物近似与Scherzer欠焦条件
3.4.4非Scherzer欠焦条件的选择与通频带
3.5衬度传递函数的振幅项构成
3.5.1物镜光阑
3.5.2色差
3.5.3束发散的影响
3.6透射电子显微镜分辨本领和像分辨率限制因素
作业与思考题
主要参考书目
参考文献

第4章高分辨电子显微像衬度理论和像计算
4.1相位衬度与振幅衬度
4.2简单点阵条纹像
4.2.1一维点阵条纹像
4.2.2二维点阵像
4.3可以直接解释的高分辨晶体结构像
4.3.1弱相位物近似与投影电荷密度近似
4.3.2相位物近似、相位栅近似以及高压近似之间关系的讨论
4.4计算动力学散射振幅的Cowlev-Moodie多层法和高分辨计算像模拟
4.4.1Cowlev-M00die多层法计算动力学散射振幅?
4.4.2高分辨计算像模拟技术
4.4.3赝弱相位物近似
4.5非周期结构的高分辨电子显微学成像
4.6高分辨像的图像处理
4.6.1消除噪声的实用图像处理方法
4.6.2光学图像处理
4.6.3计算机数字图像处理
4.7线性图像修复和高分辨电子显微学结构测定方法
4.7.1高分辨像的解卷处理和线性图像修复方法
4.7.1.1直接法解卷
4.7.1.2最大熵解卷
4.7.2高分辨电子显微像与电子衍射结合测定晶体结构
4.7.3利用空间群对称性帮助复原出射波函数进行结构像重组
4.8非线性成像图像处理技术
4.8.1线性与非线性成像
4.8.2非线性成像出射波函数复原
4.8.2.1变焦法
4.8.2.2离轴电子全息术
4.8.2.3系列倾斜复原法
4.9定量高分辨电子显微学的发展现状
4.9.1高分辨图像识别
4.9.1.1亮点中心定位法
4.9.1.2矢量图像识别法
4.9.1.3相位法
4.9.2定量化学点阵像
4.9.3高分辨工作与分子动力学模拟计算结合
作业与思考题
主要参考书目
参考文献

第5章衍射衬度成像的运动学理论
5.1衍射衬度与衍射衬度成像
5.1.1衍射衬度
5.1.2衍射衬度成像
5.2衍衬成像运动学理论的几个基本近似
5.3完整晶体衍射衬度运动学理论推导
5.3.1偏离参量与消光距离
5.3.2衍衬运动学理论公式的导出
5.3.3消光距离公式的导出
5.4完整晶体的衍射衬度效应
5.5非完整晶体衍射衬度运动学理论
5.6含缺陷晶体衍射衬度像的运动学解释
5.6.1含层错晶体
5.6.2波纹图
5.6.3位错
5.6.4位错环
5.6.5位错双像和位错在膜表面上的松弛效应
5.6.6弱束暗场成像技术
作业与思考题
主要参考书目
参考文献

第6章电子衍射动力学理论
6.1电子衍射的动力学处理方法
6.2Howie-Whelan双束动力学方程组的导出
6.3完整晶体动力学方程组的解
6.4完整晶体的衍射衬度和异常吸收
6.5动力学理论的波动力学表述
6.6色散面
6.7布洛赫波的对称性和布洛赫函数
6.8异常吸收效应的波动力学处理
6.9Bethe波动力学公式的求解
6.10计算动力学衍射振幅的散射矩阵法
6.11会聚束电子衍射和双束动力学回摆曲线的测定
作业与思考题
主要参考书目
参考文献

第7章电子衍射多束动力学理论
7.1多束动力学理论的引出
7.2系列反射下的多束动力学计算
7.3轴向入射条件下的束约化
7.4多束动力学计算的近似处理
7.4.1一般条件下的多束动力学计算
7.4.2二级Bethe近似
7.4.3Kambe强耦合近似
7.5结构因子测定的临界电压法
7.6结构因子测定的等厚条纹法和回摆曲线法
7.7结构因子测定的交截菊池线法（IKL）和交截HOLZ线法（IHL）
7.8结构因子测定的CBED多参数精修拟合法
作业与思考题
主要参考书目
参考文献

第8章非完整晶体的衍射衬度动力学理论
8.1动力学方程的基本形式
8.2含有平面界面晶体的Amelinckx衍射动力学处理方法
8.3含层错晶体的衍射衬度
8.3.1含层错晶体双束动力学方程组的解
8.3.2层错条纹衬度特征的物理解释
8.4其他类型平面界面的衍射衬度
8.4.1a条纹衬度
8.5含位错晶体衍射衬度的动力学理论
8.5.1动力学理论和含位错晶体的衍射衬度
8.5.2计算电子显微像和缺陷的鉴定
8.6小位错环和第二相粒子的衍射衬度
作业与思考题
主要参考书目
参考文献
附录
内容简介:
在纳米材料和纳米技术蓬勃发展的今天，电子显微学方法，特别是直接观察固体中原子尺度微观结构的高分辨电子显微学方法已是材料研究者必不可少的研究手段。会聚束电子衍射等技术迅速被科研工作者熟悉和掌握，人们迫切需要把得到的电子衍射和像衬度信息定量化，以揭示材料的微观结构和成分变化。《电子衍射物理教程》系统论述了电子衍射和电镜相位衬度以及衍射衬度像成像的物理过程并进行了数学描述。全书分为8章，第1章阐述波动光学基础和信息传递过程的基本数学处理方法；第2章论述电子衍射运动学理论；第3章阐述成像系统相位衬度成像（高分辨成像）的物理过程并进行数学描述；第4章介绍实际高分辨电子显微像衬度理论、像计算和图像处理方法；第5章和第6章分别阐述电镜衍射衬度成像的运动学理论和完整晶体的动力学理论；第7章叙述多束动力学理论计算的几种简化和近似处理方法，对利用三束动力学交互作用测定结构振幅的方法做了概括的介绍；第8章系统介绍非完整晶体的衍射衬度像动力学计算方法。《电子衍射物理教程》可作为固体物理、材料科学等专业研究生“衍射物理”课程的教科书，以及相关专业教师，研究生和高年级本科生“电子显微学”课程的教学参考书，同时可供使用电子显微镜的科研人员参阅。
目录:
第1章电子波动光学基础
1.1波函数与波动方程
1.2态迭加原理
1.3电子波的相干性与波的干涉
1.4惠更斯原理与基尔霍夫（Kirchhoff）公式
1.5菲涅尔衍射
1.5.1菲涅尔衍射与菲涅尔传播函数
1.5.2菲涅尔积分与菲涅尔衍射条纹
1.5.3傅里叶像
1.6夫琅和费衍射与傅里叶变换
1.7卷积运算实例
1.8傅里叶变换应用举例
作业与思考题
主要参考书目
参考文献

第2章电子衍射运动学
2.1散射理论近似
2.2原子散射因子
2.3相位物近似
2.4原子集团的散射，自相关函数
2.4.1径向分布函数
2.4.2自相关函数
2.5晶体衍射
2.5.1单胞的散射
2.5.2无限尺寸晶体的衍射
2.5.3有限尺寸晶体的衍射
2.5.4协同散射与非协同散射
2.6衍射的劳埃情况和布喇格情况
作业与思考题
主要参考书目
参考文献

第3章电子显微镜相位衬度成像
3.1衍射与成像
3.1.1阿贝成像原理
3.1.2衍射与成像的夫琅和费衍射处理
3.2Zernick相位衬度
3.3衍射与成像的菲涅尔衍射处理
3.3.1理想薄透镜
3.3.2多元件系统
3.4衬度传递函数的相位项构成
3.4.1衬度传递函数的引入
3.4.2像差引起的相位变化
3.4.2.1球差
3.4.2.2离焦
3.4.2.3像散的影响
3.4.3弱相位物近似与Scherzer欠焦条件
3.4.4非Scherzer欠焦条件的选择与通频带
3.5衬度传递函数的振幅项构成
3.5.1物镜光阑
3.5.2色差
3.5.3束发散的影响
3.6透射电子显微镜分辨本领和像分辨率限制因素
作业与思考题
主要参考书目
参考文献

第4章高分辨电子显微像衬度理论和像计算
4.1相位衬度与振幅衬度
4.2简单点阵条纹像
4.2.1一维点阵条纹像
4.2.2二维点阵像
4.3可以直接解释的高分辨晶体结构像
4.3.1弱相位物近似与投影电荷密度近似
4.3.2相位物近似、相位栅近似以及高压近似之间关系的讨论
4.4计算动力学散射振幅的Cowlev-Moodie多层法和高分辨计算像模拟
4.4.1Cowlev-M00die多层法计算动力学散射振幅?
4.4.2高分辨计算像模拟技术
4.4.3赝弱相位物近似
4.5非周期结构的高分辨电子显微学成像
4.6高分辨像的图像处理
4.6.1消除噪声的实用图像处理方法
4.6.2光学图像处理
4.6.3计算机数字图像处理
4.7线性图像修复和高分辨电子显微学结构测定方法
4.7.1高分辨像的解卷处理和线性图像修复方法
4.7.1.1直接法解卷
4.7.1.2最大熵解卷
4.7.2高分辨电子显微像与电子衍射结合测定晶体结构
4.7.3利用空间群对称性帮助复原出射波函数进行结构像重组
4.8非线性成像图像处理技术
4.8.1线性与非线性成像
4.8.2非线性成像出射波函数复原
4.8.2.1变焦法
4.8.2.2离轴电子全息术
4.8.2.3系列倾斜复原法
4.9定量高分辨电子显微学的发展现状
4.9.1高分辨图像识别
4.9.1.1亮点中心定位法
4.9.1.2矢量图像识别法
4.9.1.3相位法
4.9.2定量化学点阵像
4.9.3高分辨工作与分子动力学模拟计算结合
作业与思考题
主要参考书目
参考文献

第5章衍射衬度成像的运动学理论
5.1衍射衬度与衍射衬度成像
5.1.1衍射衬度
5.1.2衍射衬度成像
5.2衍衬成像运动学理论的几个基本近似
5.3完整晶体衍射衬度运动学理论推导
5.3.1偏离参量与消光距离
5.3.2衍衬运动学理论公式的导出
5.3.3消光距离公式的导出
5.4完整晶体的衍射衬度效应
5.5非完整晶体衍射衬度运动学理论
5.6含缺陷晶体衍射衬度像的运动学解释
5.6.1含层错晶体
5.6.2波纹图
5.6.3位错
5.6.4位错环
5.6.5位错双像和位错在膜表面上的松弛效应
5.6.6弱束暗场成像技术
作业与思考题
主要参考书目
参考文献

第6章电子衍射动力学理论
6.1电子衍射的动力学处理方法
6.2Howie-Whelan双束动力学方程组的导出
6.3完整晶体动力学方程组的解
6.4完整晶体的衍射衬度和异常吸收
6.5动力学理论的波动力学表述
6.6色散面
6.7布洛赫波的对称性和布洛赫函数
6.8异常吸收效应的波动力学处理
6.9Bethe波动力学公式的求解
6.10计算动力学衍射振幅的散射矩阵法
6.11会聚束电子衍射和双束动力学回摆曲线的测定
作业与思考题
主要参考书目
参考文献

第7章电子衍射多束动力学理论
7.1多束动力学理论的引出
7.2系列反射下的多束动力学计算
7.3轴向入射条件下的束约化
7.4多束动力学计算的近似处理
7.4.1一般条件下的多束动力学计算
7.4.2二级Bethe近似
7.4.3Kambe强耦合近似
7.5结构因子测定的临界电压法
7.6结构因子测定的等厚条纹法和回摆曲线法
7.7结构因子测定的交截菊池线法（IKL）和交截HOLZ线法（IHL）
7.8结构因子测定的CBED多参数精修拟合法
作业与思考题
主要参考书目
参考文献

第8章非完整晶体的衍射衬度动力学理论
8.1动力学方程的基本形式
8.2含有平面界面晶体的Amelinckx衍射动力学处理方法
8.3含层错晶体的衍射衬度
8.3.1含层错晶体双束动力学方程组的解
8.3.2层错条纹衬度特征的物理解释
8.4其他类型平面界面的衍射衬度
8.4.1a条纹衬度
8.5含位错晶体衍射衬度的动力学理论
8.5.1动力学理论和含位错晶体的衍射衬度
8.5.2计算电子显微像和缺陷的鉴定
8.6小位错环和第二相粒子的衍射衬度
作业与思考题
主要参考书目
参考文献
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