粉末衍射法晶体结构测定

梁敬魁，中国科学院院士。中国科学院物理研究所和北京凝聚态物理国家实验室（筹）研究员，凝聚态物理和物理化学专业博士生导师。1955年毕业于厦门大学化学系物理化学专业。1960年在苏联科学院巴依科夫冶金研究所金属合金热化学和晶体化学专业研究生毕业。获苏联科学院技术科学副博士学位。

曾任中国科学院福建物质结构研究所所长，中国科学院化学部常委，中国晶体学会副理事长，粉末衍射专业委员会主任、名誉主任，国际晶体学联合会仪器委员会委员，中国物理学会常务理事，出版工作委员会主任，X射线衍射专业委员会副主任、主任、名誉主任，相图专业委员会副主任、名誉主任，中国化学会常务理事，北京理化分析测试技术学会副理事长，X射线衍射分会主任，福州结构化学国家重点实验室学术委员会副主任、主任，北京动态与稳态分子结构国家重点实验室学术委员会副主任，北京稀土材料化学及应用国家重点实验室学术委员会副主任，以及中国科学技术大学等多所院校兼职教授。现任中国科学院物理研究所和北京凝聚态物理国家实验室（筹）学术委员会副主任，chinese Physics B和《物理学报》副主编，《中国稀土学报》常务编委，中国科学院福建物质结构研究所兼职研究员和博士生导师。

长期在晶体结构化学、材料科学和凝聚态物理三个学科的交叉领域从事基础和应用基础研究。主要应用X射线衍射和热学分析，并辅以物理性能测试等方法，研究无机固体功能材料（包括高Tc氧化物超导材料、激光非线性光学材料、稀土储氢和磁性材料等）的合成、相关系和晶体结构，以及相图在晶体生长中的应用。出色完成属首创的“地下核试验测温装置”的研制。

培养了一批优秀的研究生。发表（含合作）论文和综述等500余篇和四部著作：《相图和相结构》（上下册）、《高Tc氧化物超导体系相关系和晶体结构》（获1995年全国优秀图书二等奖）、《粉末衍射法测定晶体结构》（上下册）、《新型超导体系相关系和晶体结构》。主持的科研工作获中国科学院重大科技成果奖（第一完成人）、国家自然科学三等奖（第一完成人）、北京市科学技术（基）一等奖（第一完成人）各一项，以及多项中国科学院科技进步二等奖、三等奖和科学出版社优秀作者奖等。曾被评为中国科学院先进工作者和优秀中共党员、中国科学院优秀研究生指导教师和杰出贡献教师、卢嘉锡科学教育基金会优秀导师奖等，1999年获何梁何利基金科学与技术进步奖。

第二版前言

第一版序

第一版前言

第一章 X射线衍射的晶体学基础

§1.1 晶体的基本特征

§1.2 晶体的宏观对称元素

1.2.1 对称中心

1.2.2 对称面（反映面）

1.2.3 旋转对称轴（对称轴）

1.2.4 五次和高于六次的旋转对称轴不可能存在

1.2.5 旋转反演对称轴

1.2.6 旋转反映轴

1.2.7 宏观对称元素的图示

§1.3 宏观对称元素的组合定理

§1.4 32个晶体类型、点群和晶系

1.4.1 32个晶体类型的推导

1.4.2 点群

1.4.3 七种晶系

§1.5 点阵、晶面、晶向和晶带

1.5.1 空间点阵

1.5.2 阵点平面指数

1.5.3 空间点阵的阵点直线方向指数

1.5.4 晶带与晶带轴

1.5.5 晶棱与晶棱指数

1.5.6 晶面指数与晶棱指数的相互关系

1.5.7 同一晶带各个晶面的指数

§1.6 倒易点阵

1.6.1 倒易点阵概念

1.6.2 晶体正空间和倒易空间晶胞基本参数的关系

1.6.3 晶向与晶向、晶面与晶面、晶向与晶面间夹角的计算

§1.7 14种布拉维（Bravais）点阵

§1.8 微观空间对称元素的组合

1.8.1 晶体的微观对称元素

1.8.2 微观空间对称元素与周期平移的组合

1.8.3 微观空间对称元素之间的组合

1.8.4 微观对称元素与非初基平移的组合

§1.9 空间群

1.9.1 坐标系原点的选择

1.9.2 230个空间群

1.9.3 120个x射线衍射群

1.9.4 国际表中空间群应用的简要说明

§1.10 x射线衍射方程

1.10.1 布拉格（Bragg）衍射方程式

1.10.2 晶面间距与晶体点阵常数的关系

1.10.3 晶面间距与晶体倒易点阵晶胞参数的关系

参考文献

第二章 化合物结构的晶体化学基础

§2.1 化合物分类和晶体结构类型概述

2.1.1 二元和多元复杂化合物的组分分类

2.1.2 晶体结构类型的分类

2.1.3 晶体所属空间群分布的统计

§2.2 密堆积理论和元素的晶体结构

2.2.1 圆球密堆积在晶体结构中的意义

2.2.2 等径圆球六角和立方密堆积

2.2.3 圆球密堆积排列的空隙类型

2.2.4 多层密堆积的表示方法

2.2.5 圆球密堆积排列的点群和空间群

2.2.6 元素的晶体结构

§2.3 元素的原子半径、离子半径和共价半径

2.3.1 元素的原子半径

2.3.2 元素的离子半径

2.3.3 元素的共价半径

§2.4 原子的电负性、电离能和电子亲合能

2.4.1 原子的电负性

2.4.2 原子的电离能

……

第三章 X射线粉末衍射实验技术

第四章 粉末衍射的峰形、位置和强度

第五章 粉末衍射图谱的指标化

第六章 晶体点阵常数的精确测量

第七章 X射线粉末衍射法测定新相的晶体结构

第八章 固溶体与超结构

第九章 晶体结构修正和键价理论2100433B

该书简要介绍了X射线衍射的晶体学基础、化合物结构的晶体化学基础概念、X射线粉末衍射的实验方法和衍射强度的测量。系统全面地论述了粉末衍射图谱的指标化、点阵常熟的精确测量以及新型化合物晶体结构测定的各种方法。

直接法

直接从实验得到X射线强度,利用一系列数学处理，推引出结构因子的相角，实现了直接和自动化测定晶体结构，成为当前测定中小分子结构的主流方法。

模型法

试差法（模型法）利用晶体的对称性和其他性质以及结构规则，对所研究的结构提出合理的模型，然后从理论上计算晶体的衍射强度，再把计算值与实验值进行比较，多次修正模型，使计算值与实验值尽可能符合。

矿物X射线衍射分析法是利用X射线通过矿物晶体时所产生的衍射效应来分析矿物结构、物相的物理方法。矿物多呈结晶体状态，因X射线的波长与矿物晶体内原子间距接近，因此X射线通过时被衍射成强度不同的衍射图谱。根据图谱中衍射线的位置和强度可测定矿物的晶体结构及未知矿物的物相。单晶X射线衍射分析一般可测定该矿物的晶体结构;多晶态(包括准晶态)样品呈微细粉末或细粒集合体，对此类样品的分析称粉末X射线衍射分析，可以测定矿物类质同象代替组分的含量、有序度、多矿物混合物的物相组成及定量(或半定量)估算各物相含量。

该法引入矿物研究后，使矿物学发生了根本变革。绝大部分矿物的晶体结构已经测定，并由此总结出晶体化学等理论矿物学新分支，使矿物外部特征与矿物成分、晶体结构有机地联系在一起。此法已发展到较高阶段，具复杂结构的矿物也能通过自动化多圆衍射仪较方便地测出其晶体结构。粉晶X射线衍射广泛地应用于矿物、岩石分析，也广泛应用于金属、陶瓷、化工、材料、食品等学科。 2100433B

20世纪30年代A.L.帕特森提出利用结构振幅的平方作为傅里叶级数的系数，进行傅里叶计算，得到帕特森函数图。在图上，峰的位置表示晶胞内原子间向量的位置，分析该图提供的信息，特别是当结构中存在少数重原子的情况下，可以直接推出晶体结构。60年代出现了可供应用的直接法。2100433B