第二章 晶体的测量

《结晶学与矿物学》课程笔记第一章：晶体及结晶学一、引言1. 晶体的定义- 晶体是一种固体物质，其内部原子、离子或分子在三维空间内按照一定的规律周期性重复排列，形成具有长程有序结构的物质。

- 晶体的特点是在宏观上表现出明确的几何外形和物理性质的各向异性。

2. 结晶学的定义- 结晶学是研究晶体的形态、结构、性质、生长和应用的科学。

- 它是固体物理学、化学和材料科学的一个重要分支。

3. 晶体与非晶体的区别- 晶体：具有规则的内部结构和外部几何形态，物理性质各向异性。

- 非晶体（如玻璃）：内部结构无规则，没有长程有序，物理性质各向同性。

二、晶体的基本特征1. 几何外形- 晶体通常具有规则的几何外形，如立方体、六方柱、四方锥等。

- 几何外形是由晶体的内部结构决定的。

2. 晶面、晶棱和晶角- 晶面：晶体上平滑的平面，由晶体内部的原子平面构成。

- 晶棱：晶面的交线，由晶体内部的原子线构成。

- 晶角：晶棱之间的夹角，由晶体内部的原子角构成。

3. 晶面指数、晶棱指数和晶角指数- 晶面指数：用来表示晶面在晶体中的位置和方向的符号。

- 晶棱指数：用来表示晶棱在晶体中的位置和方向的符号。

- 晶角指数：用来表示晶角的大小和方向的符号。

4. 物理性质各向异性- 晶体的物理性质（如电导率、热导率、折射率等）随方向的不同而变化。

- 这是因为晶体内部原子的排列在不同方向上有所不同。

三、晶体的分类1. 天然晶体与人工晶体- 天然晶体：在自然界中形成的晶体，如矿物、岩石等。

- 人工晶体：通过人工方法在实验室或工业生产中制备的晶体。

2. 单晶体与多晶体- 单晶体：整个晶体内部原子排列规则一致，具有单一的晶格结构。

- 多晶体：由许多小晶体（晶粒）组成的晶体，晶粒之间排列无序。

3. 完整晶体与缺陷晶体- 完整晶体：内部结构完美，没有缺陷的晶体。

- 缺陷晶体：内部存在点缺陷、线缺陷、面缺陷等结构缺陷的晶体。

四、晶体的生长1. 晶体生长的基本过程- 成核：晶体生长的起始阶段，形成晶体的核。

测量晶体结构的使用方法晶体结构是材料科学中的重要研究对象，它决定了物质的性质和用途。

因此，准确测量晶体结构对于材料研究和应用具有重要意义。

本文将介绍一些常用的测量晶体结构的方法，包括X射线衍射、电子显微镜和扫描隧道显微镜等。

1. X射线衍射X射线衍射是一种常用的测量晶体结构的方法。

它利用X射线与晶体中的原子发生相互作用，通过测量衍射模式来确定晶体的结构。

在实验中，常使用X射线衍射仪进行测量。

首先，将晶体样品放置在X射线束中，然后通过旋转样品和检测器，测量不同角度下的衍射强度。

最后，根据衍射数据使用数学方法进行计算和分析，得到晶体结构的信息。

2. 电子显微镜电子显微镜是一种强大的工具，可用于测量晶体结构。

与光学显微镜不同，电子显微镜使用电子束而不是光线进行观察。

在电子束与晶体相互作用时，会产生衍射、散射和透射等现象。

通过调节电子束的能量和方向，可以获取不同角度和深度的晶体结构信息。

同时，电子显微镜还可以通过能谱分析等技术，获取晶体中元素的组成和分布信息。

3. 扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜（STM）是一种可实现单原子分辨率的表面显微镜。

它利用隧道效应原理，在样品表面与探针间形成微弱电流，通过测量电流的变化，可以得到样品表面的拓扑结构信息。

STM可以对晶体表面进行原子级别的观察和测量，揭示晶体内部的排列和结构。

此外，STM还可以在原子水平上操纵和修饰晶体表面，为材料设计和纳米技术提供基础。

除了这些常用的方法之外，还有一些其他高级技术可以用于测量晶体结构。

例如，中子衍射、透射电子显微镜和原子力显微镜等。

这些方法具有不同的分辨率、成本和适用范围，可以根据实际需求选择合适的方法。

此外，随着技术的发展，一些新颖的技术也在不断涌现，例如超快电子衍射和X射线自由电子激光等。

总之，测量晶体结构的方法多种多样，每种方法都有其特点和应用范围。

选择合适的方法需要综合考虑样品性质、实验条件和研究目的等因素。

随着科学技术的不断进步，晶体结构的测量将越来越精确和高效，为材料研究和应用提供更加丰富的信息和方法。

《晶体的常识》教案最全版第一章：引言1.1 教学目标让学生了解晶体的基本概念和特点。

激发学生对晶体研究的兴趣。

1.2 教学内容晶体的定义与分类晶体的基本特点晶体的重要性1.3 教学方法讲授法：介绍晶体的基本概念和特点。

互动法：引导学生讨论晶体的实际应用。

1.4 教学资源课件：展示晶体的图片和实例。

视频：播放晶体生长的实验过程。

1.5 教学步骤1. 导入：通过展示晶体图片，引发学生的好奇心。

2. 讲解：介绍晶体的定义、分类和基本特点。

3. 实例分析：分析晶体的实际应用。

4. 讨论：引导学生探讨晶体的重要性。

5. 总结：强调本节课的重点内容。

第二章：晶体的定义与分类让学生了解晶体的定义和分类。

2.2 教学内容晶体的定义晶体的分类：原子晶体、离子晶体、分子晶体和金属晶体2.3 教学方法讲授法：讲解晶体的定义和分类。

2.4 教学资源课件：展示晶体的定义和分类。

2.5 教学步骤1. 复习：回顾上一节课的内容。

2. 讲解：讲解晶体的定义和分类。

3. 示例：展示不同类型的晶体实例。

4. 练习：让学生区分不同类型的晶体。

5. 总结：强调本节课的重点内容。

第三章：晶体的基本特点3.1 教学目标让学生了解晶体的基本特点。

3.2 教学内容晶体的周期性结构晶体的点阵参数晶体的对称性讲授法：讲解晶体的基本特点。

互动法：引导学生探讨晶体的对称性。

3.4 教学资源课件：展示晶体的基本特点。

3.5 教学步骤1. 复习：回顾上一节课的内容。

2. 讲解：讲解晶体的周期性结构、点阵参数和对称性。

3. 示例：展示晶体的对称性实例。

4. 练习：让学生分析晶体的对称性。

5. 总结：强调本节课的重点内容。

第四章：晶体的重要性4.1 教学目标让学生了解晶体的重要性。

4.2 教学内容晶体在材料科学中的应用晶体在自然界中的分布晶体在现代科技领域中的应用4.3 教学方法讲授法：讲解晶体的重要性。

互动法：引导学生探讨晶体在实际应用中的重要性。

4.4 教学资源课件：展示晶体的重要性和应用实例。

晶体学基础(第二章)第二章晶体的投影2.1面角守恒定律2.2晶体的球面投影及其坐标2.3极射赤平投影和乌尔夫网2.4乌尔夫网的应用举例2.1面角守恒定律面角守恒定律(lawofcontancyofangle),斯丹诺于面角守恒定律(angle)斯丹诺定律(Steno)1669年提出亦称斯丹诺定律年提出，1669年提出，亦称斯丹诺定律(lawofSteno)。

同种晶体之间，对应晶面间的夹角恒等。

这里夹角一般指同种晶体之间，对应晶面间的夹角恒等。

的是面角面角(angle)即晶面法线之间的夹角。

的是面角(interfacialangle),即晶面法线之间的夹角。

晶面角守恒定律告诉我们：晶面角守恒定律告诉我们：将一种物质的一个晶体的m1面与另一晶体的相应面m1´平行放置，则这两个晶体其它的相平行放置，也互相平行，应晶面m2与m2´,…………,mn与mn´也互相平行，即同一种，物质的相应晶面间夹角不变。

物质的相应晶面间夹角不变。

2.1面角守恒定律2.1面角守恒定律成分和结构相同的晶体，成分和结构相同的晶体，常常因生长环境条件变化的影响，而形成不同的外形，影响，而形成不同的外形，或者偏离理想的形态而形成所谓的“歪晶”成所谓的“歪晶”。

2.1面角守恒定律面角守恒定理起源于晶体的格子构造。

面角守恒定理起源于晶体的格子构造。

因为同种晶体具有完全相同的格子构造，晶体具有完全相同的格子构造，格子构造中的同种面网构成晶体外形上的同种晶面。

种面网构成晶体外形上的同种晶面。

晶体生长过程中，晶面平行向外推移，程中，晶面平行向外推移，故不论晶面大小形态如何，对应晶面间的夹角恒定不变。

如何，对应晶面间的夹角恒定不变。

面角守恒定律的确立，使人们从晶形千变万化的面角守恒定律的确立，使人们从晶形千变万化的实际晶体中，找到了晶体外形上所固有的规律性，实际晶体中，找到了晶体外形上所固有的规律性，得以根据面角关系来恢复晶体的理想形状，得以根据面角关系来恢复晶体的理想形状，从而奠定了几何结晶学的基础，奠定了几何结晶学的基础，并促使人们进一步去探索决定这些规律的根本原因。

实验二 晶体管特性的测量与晶体管的测试一、实验目的1． 了解晶体管图示仪的基本原理和晶体管的引脚及类型判别 2． 掌握用晶体管图示仪测量晶体管特性曲线的方法 3． 掌握运用特性曲线求晶体管特性参数的方法 二、实验内容1． 测试2AP11正反向特性 ⑴ 正向特性a ． 慢慢增大峰值扫描电压，直至I D =10mA ，把曲线绘在绘图纸上。

b ． 读测I DQ =5mA 时的正向压降V DQ ，计算直流电阻R D ＝V DQ /I DQ 、交流电阻r D =△V D /△I D 。

⑵ 反向特性a ． 逐渐增大峰值扫描电压至100V ，描下反向特性曲线。

b ． 读测V R =100V 时的反向电流I'R 以及I R ＝20µA 时的反向电压V R 。

2． 测试2CW19稳压特性a ． 读测稳压值V ZQ 。

b ． 在I EQ =50mA 时，求动态电阻R=△V Z /△I Z 。

c ． 读测I Zmin 值3． 测试晶体管共射输入输出特性(1) 测量3DG12B 的共射输出特性a ． 描下输出特性曲线族。

b ． 在V CEQ =5V ，I CQ =4~6mA 求 VV BC CE I I 5Q ==β ，CE QV V BC CE I I =∆∆=βc ． 按下”零电流”开关(或断开基极) I ．在V CE =10V 时，读出I CEOII ．调节峰值电压，使I C =100µA 时，读取BV CEO (2) 测量3DG12B 的共射输入特性a ． 描下输入特性曲线族。

b ． 从输入特性曲线上求输入电阻 BBEbe I V r ∆∆= (3) 测量3AX31的共射输出特性a ． 描下输出特性曲线族。

b ． 在V CEQ =5V ，I CQ =3~5mA 时，求，βc ． 按下”零电流”开关(或断开基极)I ．在V CE = -6V 时，读出I CEOII ．调节峰值电压，使I C =1mA 时，读取BV CEO (4) 测量3AX31的共射输入特性a ． 描下输入特性曲线族。

测量材料晶体参数的实验方法与数据分析材料科学领域中，测量材料晶体参数是非常重要的一项工作。

晶体参数是指晶格中的原子排列、晶胞与多晶材料中晶界之间的相互关系等重要信息。

本文将探讨测量材料晶体参数的实验方法以及相应的数据分析。

一、X射线衍射技术X射线衍射是测量材料晶体参数的常用方法之一。

通过将材料放置在X射线束中，当X射线入射到晶体时，会发生衍射现象。

通过测量衍射角度和强度，可以得到晶格常数、晶胞体积、晶胞对称性以及晶格中原子的位置等信息。

在进行X射线衍射实验时，需要根据材料的特性选择合适的入射角度和X射线波长。

为了提高测量的精确性，还可以使用单晶样品，通过旋转样品来获得更多的衍射峰信息。

此外，还需要考虑样品的制备，确保样品表面的平整度和晶体的纯度。

在数据分析方面，可以利用布拉格方程和Bragg-Brentano几何关系来计算晶格常数和晶胞角度。

同时，还可以通过峰形分析来确定晶胞对称性和晶格缺陷。

此外，还可以使用Rietveld方法进行全谱拟合，得到更精确的晶格参数。

二、电子衍射技术电子衍射是另一种测量材料晶体参数的常用方法。

与X射线衍射类似，电子衍射也可以通过测量衍射图样来获得晶格信息。

不同的是，电子衍射使用的是电子束而非X射线束。

电子衍射技术在原子尺度上更加精细，可以用于测量纳米尺寸的晶体和薄膜。

此外，由于电子的波长较小，可以得到更高的分辨率。

然而，电子衍射实验对真空环境的要求较高，并且需要样品制备工作更加细致。

在数据分析方面，可以使用动态散射理论和动态散射衍射模拟方法，通过与实验数据拟合来得到晶体参数。

此外，还可以借助电子显微镜的图像处理技术，获得晶体的直接空间信息。

三、中子衍射技术中子衍射技术是测量材料晶体参数的另一种重要方法。

与X射线和电子衍射技术相比，中子衍射技术具有更强的穿透力和更广泛的散射截面，可以在晶体内部进行测量。

中子衍射技术对材料的选择较为灵活，可以测量无机晶体、有机晶体、金属材料以及生物样品等。