朱静[1]1997年在《定量电子晶体学硼对Ni_3Al的电荷密度分布的影响》文中指出阐述了定量电子晶体学测定晶体电荷密度分布的基本原理和方法、不足之处和改善途径。以硼对Ni3Al的电荷密度分布的影响为实例，介绍了定量电子晶体学在研究晶体电子结构方面的应用前景。
黄江[2]2015年在《电子动力衍射模拟方法及应用的研究》文中提出电子晶体学的发展历史远比X射线晶体学的历史短,然而,由于电子晶体学具有X射线晶体学所不具备的突出优势而变得日益重视。对电子束和样品之间的动力学交互作用进行动力学电子衍射计算,是电子晶体学领域中用来确定晶体结构的最重要的研究手段之一。进行动力学电子衍射计算的理论各种各样,但是当前被广泛采用的计算方法主要是多层法(MS)和布洛赫波法(BW)。多层法有时也被称为传统多层法(CMS)。由于某些深层次的原因,实空间法(RS)和精确多层法(一种改进的多片层法方法,(RRS))一直很少被人采用。本文中我们通过把实空间方法(RS)、传统的多片层方法(CMS)以及BW法进行计算比较,发现RS法具有独特的计算优势;通过采用CMS法模拟的高能电子衍射花样(RHEED)和采用RRS法模拟的RHEED花样进行对比,发现用RRS法更适合模拟RHEED花样;另外,由于RS法在计算上有许多优势,我们首次采用RS法对会聚束电子衍射(CBED)进行了模拟。具体研究内容如下:(1)通过对CMS法、RS法和BW法等叁种动力学电子衍射计算的表达式进行改写,得到一个统一的公式。它们之间唯一的区别就是在模拟过程中计算程序的实现方式不同:BW法是在倒空间进行的,RS法是在正空间进行的,而CMS法是在正空间和倒空间交替进行。通过进行定量的数值计算,分别比较了CMS法、RS法和BW法等叁种方法的精确度、计算速度和实用性,发现RS法在这叁方面都具有优势。(2)CMS法原本是透射电镜(TEM)中应用最广的动力学电子衍射算法之一,由于其很适合于对样品沿平行于表面方向有周期性偏离的结构进行动力学模拟。因此,CMS法被推广用于进行反射式高能电子衍射(RHEED)计算。然而,我们通过研究发现对于加速电压子在3-100 kV的RHEED进行动力学电子衍射计算时,由于CMS法在求解过程中采用了高能近似,导致其已达不到足够的精确度。一种计算时间合理的精确多片层法(RRS)可以代替用于更精确的RHEED计算。在本文中,通过考虑不同加速电压、表面结构模型、德拜瓦勒因子和掠射角等因素,对分别采用CMS和RRS法模拟的RHEED花样进行了详细地比较。(3)会聚束电子衍射(CBED)可以确定晶体中尺寸小到几个埃区域的结构、对称信息和原子位置,是透射电子显微学中一种重要的表征物质微结构的手段。CBED花样中包含有丰富的晶体结构信息,要最大限度地理解从实验中获得的CBED花样,必须对其动力学电子衍射模拟。本文中,首次采用RS法模拟出了CBED花样,并分析了加速电压、光阑尺寸和德拜瓦勒因子等因素对CBED花样的影响。
缪昱, 朱静[3]1996年在《用定量电子晶体学方法研究金属间化合物的电荷密度》文中研究指明本工作应用定量电子晶体学方法,对钒合金化前后的γ-TiAl等轴晶、不同温度变形工艺得到的γ-TiAl等轴晶以及加硼前后的Ni_3Al单晶的低指数结构因子值进行了定量测定,并通过Fourier变换和Poisson方程得到晶体单胞内的电荷密度分布。研究了加适量钒元素合金化对γ-TiAl等轴晶内电荷密度分布的影响,不同温度变形工艺对γ-TiAl等轴晶内电荷密度分布的影响以及加硼元素对Ni_3Al单晶内电荷密度分布的影响。
马礼敦[4]2014年在《X射线晶体学的百年辉煌》文中研究表明自1912年劳厄发现X射线晶体衍射现象,小布拉格开创X射线晶体学以来,已经过去了100年。这一发现,对人类科学的发展,特别是微观结构科学的影响至为巨大,具有里程碑的意义。在这100年中,X射线晶体学发展迅速,成果累累。本文按主要实验技术的特点将100年大致分为四个阶段,从单晶体衍射、多晶体衍射和X射线光谱叁个方面简述其主要进展和成果。并简单概括了她对物理学、晶体学、化学和生物学等基础学科和材料、医药、环境等多个应用学科的重大影响。最后,还预期了X射线晶体学领域的一些可能发展,包括无比强大的光源—硬X射线自由电子激光、多维晶体学、电子晶体学、数学晶体学、叁维X射线衍射显微学等领域。作者相信,X射线晶体学在过去的一个世纪中已经取得了那么多的成就,在已来临的新世纪中将会获得更大的成绩。
邹晓冬, 万威, HOVMLLER, Sven[5]2010年在《定量叁维电子显微术及叁维电子衍射》文中认为用电子晶体学可以确定尺度在微米甚至纳米级晶体的原子结构。它所要求的晶体尺寸比X射线晶体学所需的小百万倍。确定晶体的原子结构既可通过对高分辨电子显微像作图像处理,也可直接用电子衍射数据。同时还可将高分辨电子显微像和电子衍射数据与X射线粉末衍射结合起来确定晶体结构。如果晶体的单胞很大,原子在任何方向上的投影都有重迭,确定晶体的原子结构则需要拍摄一系列不同晶带轴的电子衍射图及高分辨像,再将其综合起来重构晶体的叁维静电势图,以得到晶体的原子位置。本文将概括地介绍最近十几年中电子晶体学的一些最新进展及其在无机晶体结构解析方面的一些最新应用实例。
杨熠[6]2017年在《高效、高精度像模拟计算及AlCuCo十次准晶结构模型的研究》文中研究说明材料的发展日新月异,对材料的性能要求越来越高,材料结构决定材料的性能,而材料的微观组织结构又是材料结构的重要组成部分。当前电子晶体学方法在微观结构研究领域比X射线晶体学更具有优势,成为研究纳米材料和诸多微观组织结构的一种有效方法。虽然电子晶体学方法在材料结构解析中扮演着重要作用,但电子与晶体强烈的动力学作用使结构分析复杂化,而且由于透射电子显微镜系统的不完美性,材料的微观结构分析往往会得到不能反映结构的信息。因此,有必要发展高效、高精度的像模拟方法和叁维结构分析方法。本论文研究内容主要分为5个部分:1.实空间法(RS)法跟布洛赫波(BW)法模拟计算精度和速度的定量比较。根据散射矩阵的定义,BW法散射矩阵的大小与二维单胞面积的平方成正比,而RS方法散射矩阵的大小与单胞面积成正比。如果晶格参数较小,则两种方法都适用,例如Cu和Mg2AlO4。当二维晶胞的面积大于(2nm)2时,BW法不再能有效使用,RS法依然能很好的使用,例如Mg44Rh7和KNbO3。2.改进的矩阵直接相乘法。矩阵直接相乘(DPSM)法起初是基于全散射矩阵,由于计算时间非常长,该方法一直没有得到具体应用,因此散射矩阵必须约化。根据Bethe potential法可以显着的约化散射矩阵,DPSM法和BW法都可以使用约化后的矩阵。计算结果表明DPSM法的计算速度是BW法的叁倍左右,精度二者保持一致。我们称这一改进的方法为Modified DPSM法。3.基于Niggli约化胞理论的晶格参数精确计算方法。传统的晶格参数计算方法是利用透射电子显微镜的双倾样品杆绕着某一带轴做系列倾转记录转角数据。这种方法的缺点:一是系列倾转获取衍射照片的操作难度大;二是样品杆的夹角数据精度不高,一般有0°-2°的误差,有时甚至达到5°。这是由于样品杆测角台的精度不高造成的,这对于精确测定晶格参数是不利的,尤其是夹角数据精度不高对晶系判断有很重要的影响。本文发展了一种基于Niggli约化胞的晶格参数精确计算方法,避免了使用不精确的夹角数据,只要获取叁张不同带轴的衍射照片即可,而带轴之间的夹角通过测量照片上的倒易点阵方向的夹角,其精度可达到0.5°。再利用数值化的衍射数据进行最小二乘法精修,使得这种Niggli约化胞的方法精度明显提高。4.晶体空间群测定的实空间法。要测定一个未知晶体的结构首先必须测定该晶体的空间群。传统的空间群测定方法是用会聚束电子衍射或者旋进电子衍射进行,无论采用会聚束电子衍射还是旋进电子衍射都是在倒易空间进行。本文发展了测量空间群的一种新方法——实空间法,这一方法是建立在高角环形暗场(HAADF)像基础上,其优点是无位相损失。其原理是将叁维空间分解成二维空间,然后将叁维空间群的测定简化为二维空间群的测定。这一方法的另一个优点是其充分利用了测量晶体结构的高分辨照片,做到一举两得。HAADF是一种非相干像,它的衬度直接反映了原子势的投影结构,因此HAADF像是测定晶体结构和测量空间群的理想工具。5.十次准晶Al65Cu20Co15结构模型的研究。准晶作为一类特殊的晶体材料,拥有晶体结构禁止出现的旋转对称性和非平移周期性,其结构解析是一项艰难的工作。二维准晶从发现到现在已经29年了,以前关于准晶的结构模型都是局部原子排列的模型,对于整个结构始终没有搞清楚。本文从理论和实践两个角度出发,解决了二维十次准晶Al65Cu20Co15的整体结构问题。首先解决了准单胞的问题,以前一直把2nm团簇作为十次准晶的准单胞,但是我们发现2nm的准单胞不能填满整个空间,必须扩大到3.2 nm才能填满整个空间。另一方面是如何通过inflation的规则将3.2 nm的准单胞充满整个空间。为了解决这一问题,首先用五维立方晶胞在二维空间的投影构建了一个二维点阵,根据准点阵的结构而建立了 inflation规则,因而建立了一个可以无限延伸的准点阵模型,然后用3.2nm的准单胞来填满整个空间。无论是准单胞的构成还是inflation规则的判定都是建立在实验的基础上,所以我们确信结果是正确的。
蔡灿英[7]2004年在《定量电子晶体学》文中研究指明当今，电子晶体学由于具有X射线晶体学所无法比拟的独特优势而变得日益活跃。然而，由于电子与晶体之间强烈的动力学交互作用，使得用电子显微镜方法分析结构复杂化。为了解决其中的动力衍射问题，多年来电子晶体学家们已发展了一些数值模拟方法。这些方法无法揭示模拟结果与晶体结构之间的直观关系，且只能对提出的已知晶体结构进行模拟证实，而要分析未知结构，则必须发展电子动力衍射解析公式。到目前为止，还没有得到一个很好的能够描述电子动力衍射的解析表达式。电子晶体学家所能够做的是从不同的角度寻找近似公式。2001年杨奇斌等人基于Schr?dinger方程，推导了一解析表达式：本文通过对推导上述电子动力学衍射解析公式的Schr?dinger方程中二阶微分项的考虑，得到了一个更为准确的解析表达式；并分析得出在某些情况下，对公式的修正是必要的。一般说来，出射面波函数主要由零级劳埃带决定的，但在某些情况下，高级劳埃带效应也必须考虑。相对于零级劳埃带效应的研究而言，高级劳埃带对出射面波函数的影响的研究是比较棘手的（这是因为尽管在倒易空间零级劳埃带效应与高级劳埃带效应是分开的，但是在高分辨像中二者往往迭加在一块）。这里我们首先采取研究零级劳埃带效应的同样的办法来研究高级劳埃带效应，即用两种方式（数值方法和解析公式法）来计算高级劳埃带效应；然后根据解析表达式从理论上分析了组成样品原子量，样品厚度，入射电子束波长，垂直入射束方向的点阵平面间距以及原子柱中原子的分布等因素影响高级劳埃带效应；最后用计算结果证明了上述结论的正确性。解析公式是一个普适公式，原则上，它可用于束倾斜，样品倾斜等多种成像条件下的计算。我们把此电子动力学衍射理论公式和
刘全宝[8]2016年在《多片层法模拟电子背散射衍射花样》文中认为经过几十年的发展,EBSD技术已经成为分析晶体材料微观结构的重要手段之一。然而,现有的EBSD软件都是用运动学电子衍射理论模拟的EBSD花样。用运动学理论模拟的EBSD花样只是在几何学上与实验花样相匹配,无法对实验花样的强度信息进行解释。这是因为电子背散射衍射过程非常复杂,电子与样品的相互作用是一个包括多次弹性和非弹性散射的过程。要进行精细的电子背散射衍射花样模拟必须采用动力学衍射理论。动力学理论方法主要包括布洛赫波法(BW)和多片层法(MS)。多片层方法包括传统多层法(CMS)、实空间法(RS)和改进多片层法(RRS)。最近,适用于透射电子衍射模拟的BW法已经成功模拟出EBSD花样。虽然BW法和CMS法以及RS法都各不相同,但这些方法都采取了高能近似来解薛定谔方程,而改进多片层法(RRS)对前散射电子没有采取任何近似。本文我们主要运用RS法和RRS法对EBSD花样进行了模拟;进一步用RRS法模拟分析了各种因素对EBSD花样的影响。主要研究内容及结果如下:第一、介绍了基于薛定谔方程得到的两种多片层方法(RS法和RRS法),并从理论分析了两种电子动力衍射计算方法之间的关系。确定了计算模型来处理EBSD散射过程:第一个过程是入射过程,第二个过程是出射过程。在数值模拟过程中,我们不考虑第一个过程,因为我们仅关心电子束怎样携带样品信息从样品中出射出来。对第二个过程根据倒易性原理,可以用模拟透射电子衍射花样的动力学理论来计算。第二、在不同计算参数下(电压、德拜因子和光阑半径),分别仔细对比了RS法和RRS法模拟的EBSD花样。在相同计算条件下,RRS法模拟得到的EBSD花样视角要大于RS法模拟的EBSD花样。用RRS法模拟得到的EBSD花样中不经过中心菊池极的菊池带是弯曲的,这与真实情况更符合。通过RRS法模拟的衍射花样中的HOLZ环半径,计算得到的晶格常数要比RS法更加精确。分析讨论了用这两种方法模拟EBSD花样存在差异的原因。并且对比了二阶和叁阶RRS法的计算时间。最后综合考虑计算时间和计算精度,得到结论是二阶RRS法更适合模拟EBSD花样。第叁、用RRS法精确模拟了EBSD花样。对比了RRS法模拟的EBSD花样与实验花样,两者在衍射衬度和清晰度等方面存在差异,这是因为非弹性散射等原因造成的。接下来采用RRS法模拟了电子能量展宽和倾斜入射对的EBSD花样特征的影响。其中电子能量展宽影响衍射花样的衬度和清晰度,倾斜入射则影响EBSD花样中的具体衍射细节。第四、用RRS方法模拟了电子束入射深度对EBSD花样的影响。在一定深度范围内,不同深度处衍射花样的特征是不一样的,而且这种影响与晶体结构对称性无关。这些衍射花样特征无法从试验上获得,但是通过对EBSD花样进行动力学电子衍射模拟,可以获得这些详细的信息。这对于深入地理解EBSD花样与入射深度之间的关系是非常有益的。另一方面,也有助于我们也能从试验花样中获得更多的与入射深度有关的信息。
石章智[9]2011年在《镁锡基合金组织调控和几种镁合金中沉淀相晶体学的研究》文中认为本文以相变晶体学为主要指导原则设计了Mg-7.5Sn-2.2Mn（wt.%）合金（TM72），基于对现有Mg合金中析出相晶体学特征的系统调研提出了2条晶体学判据，推测在Mg-Sn-Mn合金中可能有沿Mg的[0001]_α方向择优生长的β-Mn析出相，这种形貌的析出相有利于阻碍位错的基面滑移。对TM72合金时效组织的透射电镜（TEM）研究证实β-Mn是沿[0001]_α生长的棒状相。基于对Mg合金成分的系统调研，在Mg-Sn-Zn-Mn合金中加入合金元素Ag，制备了一种新合金，成分是Mg-7Sn-3Zn-1Ag-0.2Mn（TZQM7310）。该合金的时效强化效果明显优于不含Ag的TZM730合金。TZQM7310合金在200C时效，早期析出Mg_(51)Zn_(20)相，该相在时效峰值转变为MgZn_2相，过时效阶段析出Mg_(54)Ag_(17)相。Ag的加入改变了合金的时效析出序列，促进了析出相的形核和弥散分布，从而提高了合金的性能。使用TEM对TM72，TZM730，TZQM7310和Mg-6Zn-5Al（wt.%）合金的时效组织进行了系统研究，精确测量了14种新的OR的析出相的晶体学形貌，其中包括Mg2Sn析出相的7种新的OR，MgZn_2析出相的1种新的OR，β-Mn析出相的1种OR，Mg_(54)Ag_(17)析出相的2种OR和τ-Mg_(32)(Al, Zn)_(49)析出相的3种OR。其中，首次对Mg合金中β-Mn、Mg_(54)Ag_(17)和τ-Mg_(32)(Al, Zn)_(49)析出相的晶体学形貌（包括它们与Mg基体的OR和它们的刻面取向）进行了研究。使用g理论和奇异面理论解释了本文观察到的14种新OR中的9种OR对应的析出相的晶体学形貌。在对OR10和OR11型Mg2Sn析出相的研究工作中，推导了刻面满足g//g//g条件时，两相OR的一般解，以及两相中立方相的理想晶格常数解。在对近OR1型Mg2Sn析出相的研究工作中，发展了一种用二次衍射较精确测量OR的小偏角的方法。本文所研究的Mg合金中的析出相的晶格常数与Mg的晶格常数差别明显，它们与Mg构成的相变系统是大晶格错配系统。前人报导的OR5型Mg2Sn析出相和本文观察到的第一类τ相皆具有晶体学对称的无理主刻面。该种晶体学形貌特征用已有的模型无法解释，本文发展了二次强制重位点阵（二次CCSL）模型，合理解释了上述析出相的形貌。
郑会[10]2008年在《马氏体相变切变角和点阵常数测定的新方法》文中研究指明材料表征是材料科学的重要组成部分,而针对材料微观结构及其变化的材料表征新方法和新技术越来越成为揭示材料性能和本质的重要手段。本文以原子力显微镜(AFM)为手段,利用其超高的分辨率对马氏体相变表面浮凸进行了表征,观察了浮凸的二维形貌并精确测定了预抛光的Fe-25Mn-6Si-5Cr(wt%)形状记忆合金中的应力诱发马氏体和Fe-23Ni-0.55C(wt%)合金中的热诱发马氏体的浮凸角。测得的Fe-25Mn-6Si-5Cr合金中3个马氏体变体浮凸角为3.058°、2.424°和2.835°,Fe-23Ni-0.55C合金中4个马氏体变体浮凸角为3.6°、6.3°、4.9°和5.3°。总结了石玮等和杨志刚等对浮凸角进行修正计算马氏体相变切变角的方法并指出了其中对于切变方向的错误假定,分析了其方法的局限性。对上述两种合金的实例计算也证明了用他们的方法计算的切变角与理论值有很大的差距,达几度到几十度。结合Bergeon等关于浮凸角正确的晶体学模型建立了用尝试-校核法和四面体模型法求解样品自由表面晶体学指数的标准流程,改进了马氏体相变切变角的计算方法,并编写了相关的MATLAB计算程序来解决其中繁杂的计算问题。对上述两种合金实例计算表明,改进后的方法达到了很高的精度,计算值与理论值误差很小,分别只有1.33°、0.20°、0.26°和0.13°、1.42°、0.12°、1.22°,说明了改进方法的普遍有效性。对会聚束电子衍射(CBED)的高阶劳厄带(HOLZ)线进行了计算机模拟,建立了fcc、bcc和hcp叁种结构[113]带轴的标准HOLZ线图,并以纯Al和相变诱发塑性(TRIP)钢残余奥氏体为例研究了加速电压和点阵常数对HOLZ线位置的影响。提出了通过HOLZ线精确测量点阵常数,以表征TRIP钢残余奥氏体微区碳浓度分布,进而研究其稳定性的方法,并有待进一步实验研究。
参考文献：
[1]. 定量电子晶体学硼对Ni_3Al的电荷密度分布的影响[J]. 朱静. 材料研究学报. 1997
[2]. 电子动力衍射模拟方法及应用的研究[D]. 黄江. 湘潭大学. 2015
[3]. 用定量电子晶体学方法研究金属间化合物的电荷密度[J]. 缪昱, 朱静. 电子显微学报. 1996
[4]. X射线晶体学的百年辉煌[J]. 马礼敦. 物理学进展. 2014
[5]. 定量叁维电子显微术及叁维电子衍射[J]. 邹晓冬, 万威, HOVMLLER, Sven. 电子显微学报. 2010
[6]. 高效、高精度像模拟计算及AlCuCo十次准晶结构模型的研究[D]. 杨熠. 湘潭大学. 2017
[7]. 定量电子晶体学[D]. 蔡灿英. 湘潭大学. 2004
[8]. 多片层法模拟电子背散射衍射花样[D]. 刘全宝. 湘潭大学. 2016
[9]. 镁锡基合金组织调控和几种镁合金中沉淀相晶体学的研究[D]. 石章智. 清华大学. 2011
[10]. 马氏体相变切变角和点阵常数测定的新方法[D]. 郑会. 上海交通大学. 2008
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