软物质X-射线散射基础 [Basic X-Ray Scattering for Soft Matter] 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　《软物质X-射线散射基础》内容源自2008～2010年我在马萨诸塞大学（安姆斯特，美国）给高分子材料系一年级研究生授课的讲义。由此机缘，我发现我所知并欣赏的关于X-射线散射的优秀教材大都由物理学家编写，他们习惯于使用数学公式来让事情变得清楚。这一途径显然不能吸引我当时所教的学生。首先，他们有不同的背景，通常只具备有限的数学知识。其次，他们渴望作为一个用户更多地了解X-射线散射，但不倾向成为一个专家。在我的讲义中，我尽量去适应这几点。本讲义在各种其他机会下得到改进，特别是2011年在中国科学技术大学（合肥，中国）和2013年在莱布尼茨交互材料研究所（DWI，亚琛，德国）的授课。

作者简介

　　维姆·德杰（Wim H.de Jeu），在阿姆斯特丹的FOM研究所一直从事软物质的研究。在那里，他发展了X-射线方法，并多次将其应用在同步辐射装置上。他是埃因霍温工业大学的荣誉教授，目前受聘于德国亚琛交互材料DWI-莱布尼茨研究所。
　　
　　李良彬，人选中国科学院“百人计划”，国家自然科学基金委“国家杰出青年基金”获得者。现为中国科学技术大学国家同步辐射实验室和高分子科学与工程系双聘教授，博士生导师。先后主持国家自然科学基金委重点和国家重大科研装备项目、中国科学院重大装备研制项目、科技部“973”计划课题以及企业横向合作课题等20余项，在Macromolecules、Polymer、Soft Matter、Journal of Rheology等杂志上发表论文180余篇，申请专利近30项。主要从事同步辐射X-射线散射先进实验方法和技术的发展研究、高分子材料加工基本物理问题的原位研究，以及高性能薄膜加工成套工艺研发。2000-2003年在荷兰国家原子分子物理研究所从事博士后研究期间与原书作者Wim H.de Jeu教授有过合作：利用X-射线散射技术研究软物质的有序无序转变。本书包含了译者在其博士后期间的部分研究成果。

内页插图

目录

序言
1 引言与概论
1．1 引言
1．2 X-射线的产生
1．3 单电子散射
1．4 平面波散射
1．5 X-射线吸收
1．6 X-射线折射和反射
1．7 X-射线的相干性
1．8 X-射线、中子和光散射

2 粒子的基本散射
2．1 复杂体系的散射
2．1．1 原子、分子和晶格
2．1．2 散射几何及Ewald球
2．1．3 散射及傅里叶变换
2．2 模型散射分布的衍射
2．2．1 方波分布的衍射
2．2．2 球体的衍射
2．3 原子与分子——溶液
2．3．1 低分辨率下的粒子——形状因子
2．3．2 Guinier分析
2．3．3 Porod分析
2．4 实例研究：无相互作用粒子的SAXS建模
2．5 拓展到简单液体——结构因子

3 软物质的有序／无序
3．1 短程有序
3．2 长程有序
3．3 液晶的取向和位置有序
3．3．1 向列相
3．3．2 近晶A相
3．4 有序与维度
3．4．1 低维涨落
3．4．2 二维的两步熔融
3．5 实例研究：近晶薄膜的有序

4 衍射物理：晶体散射
4．1 晶体学原理
4．1．1 晶格种类
4．1．2 晶面与密勒指数
4．2 晶格的衍射
4．2．1 布拉格定律
4．2．2 倒易空间简介
4．2．3 晶格求和与散射条件
4．3 晶体散射的其他性质
4．3．1 Debye-Waller因子
4．3．2 镶嵌度（MosaicSpread）
4．3．3 线宽和平均畴尺寸
4．3．4 多晶衍射
4．4 实例研究：聚合物结晶
4．4．1 例子1：聚乙烯（PE）
4．4．2 例子2：等规聚丙烯（iPP）
4．4．3 结晶度
4．4．4 结晶的开始

5 X-射线散射在软物质研究中的应用
5．1 仪器、小角和宽角X-射线散射
5．2 例子
5．2．1 液晶相
5．2．2 胶体
5．2．3 两亲化合物
5．2．4 生物膜
5．2．5 嵌段共聚物
5．3 实例研究：连接多尺度——有序与窘组
5．3．1 嵌段共聚物的受限结晶
5．3．2 液晶嵌段共聚物
5．3．3 树枝状液晶

6 软物质薄膜及其表面
6．1 单个界面的反射
6．1．1 菲涅耳理论
6．1．2 实用方面：扫描、踪迹、粗糙度
6．1．3 软界面例子
6．2 多界面：软物质薄膜
6．2．1 均匀薄膜
6．2．2 多层薄膜：递归形式
6．2．3 实例一：单层氟代烷烃
6．2．4 实例二：二嵌段共聚物薄膜
6．3 掠入射衍射
6．3．1 烷烃单分子层的表面凝固
6．3．2 近晶嵌段共聚物薄膜的受控取向
6．4 实例研究：取代噻吩的单层结构

前言/序言

　　本书内容源自2008～2010年我在马萨诸塞大学（安姆斯特，美国）给高分子材料系一年级研究生授课的讲义。由此机缘，我发现我所知并欣赏的关于X-射线散射的优秀教材大都由物理学家编写，他们习惯于使用数学公式来让事情变得清楚。这一途径显然不能吸引我当时所教的学生。首先，他们有不同的背景，通常只具备有限的数学知识。其次，他们渴望作为一个用户更多地了解X-射线散射，但不倾向成为一个专家。在我的讲义中，我尽量去适应这几点。本讲义在各种其他机会下得到改进，特别是2011年在中国科学技术大学（合肥，中国）和2013年在莱布尼茨交互材料研究所（DWI，亚琛，德国）的授课。
　　在将授课笔记整理成书时，我设置了几个要求。首先，我的目标是一本尺寸有限的平装书，人们会放在手边而不是书架上。其次，我想涵盖各种各样软物质X-射线散射的例子。第三，我喜欢从而保留初始讲义中关于软物质中不同类型有序／无序的章节。显然这样的组合并不容易，尤其考虑到X-射线散射基础知识的覆盖面。我经历了极大的困难来阻止包括更多的材料，指出缺失的主题是很容易的。也许有人会觉得数学还是太多了。还有，我无意于一本X-射线散射的实用指南，而是用简单的方式解释基本原理。有了这些妥协，我相信这种类型的一本书能填补一定的空白。
　　不可避免地，很多材料来自各种资源的重复使用。通常这涉及一般的常识，不需要特定的参考文献。但我仍然要向那些可能会认出某个熟悉的语句或者一幅图片中某些方面的同行表达歉意。我建议将此当作对他们努力的一种致敬。但是，我尽量完整地确认实验数据的来源。事实上，很多的例子来源于我自己的工作。这并不是因为它们好过其他的（实验数据），而是因为我了解这些数据，所有的细节都是现成的。
　　在开始整理成书之前，D.W.L.Hukins写的《无序与有序体系的X-射线衍射》（Pergamon，1981）给予了我很多启发，特别是它展示了一本小巧的图书可以具备的价值。在另一层面，我非常感激J.Als-Nielsen和D.McMorrow写的《现代X-射线物理原理》（Wiley，2011）。在某个阶段，我知晓了D.S.Sivia写的一本简洁的书《散射理论基础》（Oxford，2011）。该书用一种可以接受的方式提供了散射所需的数学工具，这是我不想强调的。所以，《散射理论基础》一书是本书的完美搭配。
　　在写作过程中，我偶然接触到了Alfred Jensen的工作。我了解到科学给他的很多艺术提供了灵感，这也是其简图和绘画构想的重要部分。Alfred Jensen基金友好地允许我复制他的一幅绘画用于本书的封面。
　　我非常感谢Bjorn Schulte和Helene Freichels对于本书第一个完整版本的意见，以及Khosrow Rahimi对于绘制书中很多图片给予的重要帮助。最后，我想表达对Martin Moller的感激，在我正式退休之后，他提供了一个机会让我在DWI得以继续我的职业生涯。在我事业的这个阶段，我非常乐于与新一代年轻科研工作者分享我在软物质X-射线散射方面的经验。我希望并且相信这本书会以自己的方式让读者受益。
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