電子晶體學與圖像處理

電子晶體學與圖像處理

图书基本信息
出版时间:2009-3
出版社:上海科學技術出版社
作者:李方華
页数:453
字数:414000
书名:電子晶體學與圖像處理
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電子晶體學與圖像處理
前言
  電子衍射為和X射線相並立的晶體結構分析之實驗手段,兩者互相補充,進而發展了根據衍射花樣來確定晶體結構的多種方法,從而測定了大量材料的晶體結構,為固體物理學和材料科學的發展奠定了基礎。電子顯微術則是光學顯微術的進一步發展,利用了高電壓下電子德布羅意波波長較短的特征,從而使顯微術的分辨本領得到大幅度的提高,從亞微米的量級推進到亞納米的量級,利用當今的高分辨電子顯微鏡,可以通過薄晶體的直接成像而獲得接近原子尺度分辨率的結構像。從表面看來,作為結構分析的實驗手段,電子衍射與高分辨顯微術所走的道路大相徑庭。前者探測倒易空間中的衍射花樣,而後者則探測實空間中的顯微像。但是,被觀測物體的衍射花樣和其顯微像之間存在有根本性的內在聯系。早在19世紀,阿貝(E.Abbe)在發展光學顯微術之際,就提出了顯微成像的衍射理論,將這一聯系闡述得非常清楚。被觀測的物體(例如光柵)通過物鏡而形成衍射花樣,而這些衍射光束的低散射角的部分再通過透鏡而綜合成顯微像。事實上,這相當于對原物體進行了兩次傅里葉變換,其一為將物體轉換成衍射譜,其二為逆傅里葉變換使衍射譜重構成顯微像.值得注意,由于顯微鏡物鏡孔徑的限制,使高散射角的衍射光束不能參與成像,再加上顯微鏡球差的制約,使得顯微像的保真度和分辨率均受到限制。另一方面,若對光柵直接記錄其衍射譜,則由于衍射振幅中相位信息的丟失,造成了結構分析的甘苦。幸好由于結構分析直接法的問世,使得衍射振幅的相位重建有規可循,大大地推進了結構分析技巧的發展。  當代高分辨電子顯微鏡既可以提供被觀測晶片的兩維顯微像。又可以提供該晶體的衍射花樣。但是傳統的做法是將兩者割裂開來進行的︰有些科學家致力于利用電子衍射來進行晶體結構分析;而另一些科學家則致力于從顯微像的襯度分布來提取結構像。
内容概要
本書是高分辨電子顯微學和圖像處理方面的專著,共分三篇,第一篇介紹了運動學和動力學衍射理論、各類電子衍射花樣、晶體對稱性的會聚束電子衍射測定、晶體結構的衍射分析方法,以及基于動力學電子衍射的晶體結構因子精確測定;第二篇介紹了高分辨電子顯微像的成像原理、像襯度及其近似理論、像的理論計算以及借助高分辨電子顯微像測定晶體結構的模型法;第三篇簡單介紹了高分辨電子顯微像的各種圖像處理方法,著重于高分辨電子顯微學的求逆,包括從顯微像求定出射波和從顯微像直接求定晶體結構。其中電子晶體學圖像處理技術及其在測定晶體結構和缺陷中的應用是第三篇的重點,亦是全書的重點。    本書可作為從事電子晶體學研究和顯微圖像處理技術方面的研究人員和高等院校師生的參考書。
作者简介
李方華,1932年出生于香港,原籍廣東德慶。1952年由武漢大學選派留學甦聯,1956年畢業于列寧格勒大學物理系。歷任中國科學院物理研究所研究實習員、助理研究員、副研究員,現任研究員。1993年當選中國科學院院士,1998年當選第三世界科學院院士。曾任中國電子顯微學會理
书籍目录
第一篇  電子衍射 第1章 運動學電子衍射理論   1.1 電子波   1.2 薛定諤方程和玻恩近似   1.3 散射波振幅   1.4 原子散射因子   1.5 無界和有界周期點陣對電子的衍射   1.6 晶體對電子的衍射和結構因子   1.7 電子衍射幾何   1.8 電子衍射強度 第2章 動力學電子衍射理論   2.1 玻恩迭代方法   2.2 布洛赫波方法  2.3 散射矩陣理論   2.4 豪伊-惠蘭方程  2.5 物理光學方法  第3章  電子衍射花樣  3.1 單晶體的電子衍射花樣  3.2 多晶體電子衍射花樣  3.3 織構電子衍射花樣  3.4 菊池衍射花樣  3.5 會聚束電子衍射花樣  第4章  晶體對稱性的會聚束電子衍射測定  第5章  電子衍射晶體結構分析  第6章  結構因子和電荷密度分布測定第二篇  高分辨電子顯微學  第7章  成像原理  第8章  像的襯度和模擬像  第9章  模型法測定晶體結構第三篇  電子晶體學圖像處理  第10章  高分辨電子顯微像的圖像處理  第11章  像的解卷處理  第12章  相位擴展與衍射強度校正  第13章  微小晶體結構測定  第14章  原子分辨率晶體缺陷測定附錄一  薛定諤方程的積分解附錄二  傅里葉變換與卷積附錄三  消光距離鈿(nm)(電子加速電壓為100 kV)附錄四  消光規律與點陣類型及微觀對稱元素的關系附錄五  平面群附錄六  230個空間群的GM線規律表附錄七  無公度調制結構索引
章节摘录
  第3章 電子衍射花樣  3.4 菊池衍射花樣  3.4.4 菊池衍射花樣的應用  在一定的晶體厚度下,菊池衍射花樣與點狀電子衍射花樣共存。此時只有在φ=θ,即入射束與反射晶面的夾角等于布拉格角的情形下,衍射指數為hkl的菊池線才通過hkl衍射斑。若傾動晶體,使入射束與反射晶面的夾角略略偏離布拉格角,點狀花樣上的衍射斑位置幾乎不變,而菊池線的位置則明顯改變。因為菊池線很敏感于晶體取向,這一特點使菊池花樣可用于精確測定晶體取向。  因為菊池衍射花樣的清晰度與試樣的完整性有關,當晶體有缺陷時,清晰度降低,所以菊池衍射花樣又可用于鑒別晶體的完整性。  當動力學效應較弱時,仔細研究菊池線的幾何學可得出精確的晶胞參數值。如可借助三條菊池線間的截點來建立晶胞參數與電子波長之間的關系。當電子波長增大,衍射角隨之增大時,三條菊池線的三個截點將相互靠攏,且在某一定波長下,匯合成一點。對這三條菊池線作指標化後,可以測得點陣參數。這一想法最早是由Lonsdale針對X射線衍射中的科塞爾(Kossel)線提出的。應用于電子衍射時,較容易改變電子加速電壓來改變波長,以使三個截點匯合于一點。
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  《電子晶體學與圖像處理》首先從電子衍射的理論和實踐出發,一直講到如何用它來測定晶體的對稱性和結構;然後論述了高分辨電子顯微像的成像原理與襯度理論,以及用它來定晶體結構的傳統方法;在最後一篇中介紹了電子晶體學中兩步進行圖像處理的新方法,作者自己的重要貢獻構成了這一篇的主干,一些實例也多半取自她領導的研究組的工作。這本專著體現了作者的科學思想,又為新進入這一領域的研究生或研究工作者指出了掌握電子晶體學的一條康莊大道。這是一本優秀的科學著作,很值得翻譯成英語出版,可望在國際學術界產生更廣泛的影響。
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