X射线晶体学
X射线晶体学(第三章)
Ee 0
kr
f是k的函数，而 k 4 sin ，所以是 sin
的函数
右图是f与 sin 的
关系曲线，各元素的原 子散射因子可从书后附 录中查出。
.
§3-5 晶胞对X射线的散射
一、系统消光 假设一束单色X射线以θ
角投射到简单立方晶胞的 (001)面上产生衍射时，11′ 和22′之间的光程差为一个 波长的整数倍（假设为1倍）， 所以1′和2′是同位相的， 为干涉加强，如图（a）。
.
二、厄瓦尔德图解 1、衍射矢量三角形
由 衍s射、矢量s 0 方和程的s图解s表0达形g式是三
个矢量构成的等腰矢量三角形， 它表明了入射线方向、衍射线方 向和倒易矢量之间的几何关系。
.
2、厄瓦尔德图解法的依据
当一束X射线以一定的角度投射到晶体上时，可 能会有若干个晶面族满足衍射条件，在若干个方向
第三章 X射线衍射理论
.
当X射线光子投射到试样上，对于被原子核束缚 得较紧的电子而言，将在入射波的电磁场作用下 作受迫振动，并成为新的电磁波源，向四周发射 出与入射线相同频率的电磁波，而且这些电磁波 互相干涉，被称之为相干散射波。
晶体中每个原子都是这样的相干散射波波源。 这些相干波相互干涉的结果，在空间的某些方向 上各波始终是互相加强的，而在另一些方向上各 波互相抵消。这样，一束X射线照射到试样上，不 仅在直射方向有X射线，而在某些特定方向（始终 加强的方向）也可能有X射线，把这种现象称为X 射线在晶体上的衍射现象，特定方向的X射线称为 衍射X射线，简称为衍射线。
si2n4a22 H2K2L2
而四方晶系为 sin242H2a2K2 cL22
可见。对不同晶系，或同一晶系而晶胞大小不同 的晶体，其衍射花样是不同的，所以说，布拉格方 程可以反映出晶体结构中晶胞大小及形状的变化。
02.2第二章 X-射线晶体学(2)
与X射线及晶体衍射有关的部分诺贝尔奖获得者名单
二、X射线的产生
热阴极二极管 阳极---靶（A），一般为纯 金属（Cu,Cr,V,Fe,Co）抛 光镜面 阴极---灯丝（C）产生热电 子 真空管---铍玻璃-金属管 直流高压---U(几千~几万伏） 两种类型X射线波长：
连续X射线 特征X射线
Microstructural scale Microstructure: general term Macro covering a wide range of Meso structural features, from interatomic distance to those visible to the naked eye. Micro
Macrostructure: the scale of the engineering components, visible to the eye. Mesostructure: On the Nano borderline of the visible. Microstructure: grain, precipitates, dislocation, microcracks, microporosity… Nanostructure: Sub-micro feautures
ห้องสมุดไป่ตู้
K β 、Lα特征射线是怎样产生的？
五、X射线与物质的相互作用
五、X射线与物质的相互作用
一、X射线的散射 1. 相干散射（经典散射/汤姆逊散射） X射线光电子和受原子和束缚 得很紧的电子（如原子内层电子） 相碰撞而弹射，光子的方向改变了， 但能量几乎没有损失，于是产生了 波长不变的散射。 是X射线在晶体中产生衍射现象的 基础 2. 非相干散射 当X射线光子与原子中受束缚力弱 的电子（如原子中的外层电子）发 生碰撞时，电子被撞离原子并带走 光子的一部分能量而成为反冲电子。 因损失能量而波长变长的光子也被 撞偏了一个角度2θ 成为散射光子。 散射光子和反冲电子的能量之和等 于入射光子的能量。
(完整版)XRD技术介绍
在劳厄等发现X衍射不久，W.L.布拉格(Bragg )父子对劳厄花样进行了深入 的研究，提出花样中的各个斑点可认为是由晶体中原子较密集的一些晶面反射 而得出的，并导出了著名的布拉格定律。
1913年英国布拉格父子（W.H .bragg .WL Bragg)建立了一个公式--布喇格公式。 不但能解释劳厄斑点，而且能用于对晶体结构的研究。
晶体的三维光栅 Three-dimensional “diffraction grating”
劳厄想到了这一点，去找普朗克老师，没得到支持后，去找正 在攻读博士的索末菲，两次实验后终于做出了X射线的衍射实 验。
晶体的三维光栅 Three-dimensional “diffraction grating” Laue spots proves wave properties of X-ray.
1954 化学
鲍林Linus Carl Panling
1962 化学
肯德鲁John Charles Kendrew 帕鲁兹Max Ferdinand Perutz
1962 生理医学 Francis H.C.Crick、JAMES d.Watson、 Maurice h.f.Wilkins
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1964 化学
Dorothy Crowfoot Hodgkin
1985 化学 1986 物理 1994 物理
霍普特曼Herbert Hauptman 卡尔Jerome Karle 鲁斯卡E.Ruska 宾尼希G.Binnig 罗雷尔H.Rohrer 布罗克豪斯 B.N.Brockhouse 沙尔 C.G.Shull
φ
O .
φ
d A . φ. .B
C
d
晶面间距
X射线晶体学(第一章5)
3、根据 g1 、g 2 和φ角，作出 角 矢量 g1 g； 和 2
(uvw)
* 上的两个倒格 0
为基矢进行周期重复，画出平面格子， 4、以 g1和 g 2 为基矢进行周期重复，画出平面格子， * uvw 0 即 ；
(
)
5、检查是否有遗漏的点，并将其补上。 检查是否有遗漏的点，并将其补上。
x y z + + =1 1 1 1 u v w
*
* 的远近，依次标定为 的远近，
]
)
o
o
的
ux 即：
*
+ vy + wz = 1
* *
π
、
* N在
x
*
、
y
、
*
z
上的截距分别为
*
N w
，故
π
* 的方程式为 N
N 、 N u v * * * x y z + + =1 N N N u v w
即 由于 π
uh1 + vk1 + wl1 = 0
2、两个格点
[[h1k1l1 ]] [[h2 k2l2 ]]
*、
、
*
同在
(uvw)
* 0
上，
意味着 带
T [uvw]，
(h1k1l1 )、(h2 k2l2 ) 这两个晶面同属于晶
其条件是
h1 k1 l1 h1 k1 l1 u :v:w = × × × h2 k 2 l2 h2 k 2 l2
[Hale Waihona Puke ]二、晶带定理 为某晶带的晶带轴， 设 T [uvw] 为某晶带的晶带轴，g hkl 为这个 晶带中某晶面（ 的倒易矢量。 晶带中某晶面（hkl）的倒易矢量。则
生物大分子结构研究中的X射线晶体学
生物大分子结构研究中的X射线晶体学生物大分子结构研究是现代生物学中的一项重要研究领域。
生物大分子的结构与功能之间密不可分，通过对生物大分子的结构进行研究，可以为揭示生命体系的调控机制提供重要线索。
而X 射线晶体学则是目前最为广泛使用的一种生物大分子结构解析技术。
一、X射线晶体学基本原理X射线晶体学主要采用了X射线衍射学的原理。
X射线具有波粒二象性，当X射线照射到生物大分子晶体时，由于晶胞的连续性和周期性，会发生衍射现象。
衍射出的X射线会呈现出一定的干涉花样，这些花样可以用于精确地测定晶体的空间结构。
二、生物大分子晶体制备生物大分子晶体制备是X射线晶体学研究中最为困难的环节之一。
首先需要获取足够的纯度和结晶度的生物大分子样品，并通过特定的实验条件和方法进行纯化和结晶。
由于生物大分子的极高复杂性和对环境条件的敏感性，使得晶体制备的成功率很低，制备周期也很长。
三、X射线数据采集和处理通过X射线的衍射花样，可以得到晶体在三维空间中的结构信息。
因此，需要对衍射数据进行采集和处理，以获取更为准确和精细的结构信息。
目前，常用的X射线数据采集方法包括传统的旋转拍摄和新型的多面体数据采集方法。
在数据处理方面，则需要利用计算机进行重建、相位求解和回收。
四、生物学意义生物大分子结构研究对于生命体系的探索具有重要的生物学意义。
通过X射线晶体学技术，可以揭示生物大分子的三维空间结构和功能机理，为生物学领域的研究提供了依据和指导。
总的来说，X射线晶体学在生物大分子结构研究中具有重要的应用价值。
通过对生物大分子样品的纯化和晶体制备，以及对X 射线数据的采集和处理，可以揭示生物大分子的结构特征和功能机理，为生物学领域的发展和研究提供了帮助和支持。
随着技术和方法的不断改进和完善，X射线晶体学技术在生物大分子结构研究中将发挥着越来越重要的作用。
x射线晶体学原理
x射线晶体学原理
X射线晶体学原理是指利用X射线与晶体相互作用的现象和原理进行研究的一门科学。
根据x射线与晶体相互作用的结果可推测出晶体的结构，从而了解晶体的组成和排列。
X射线晶体学的主要原理包括：
1. X射线衍射原理：当X射线通过晶体时，会与晶体内原子相互作用，产生衍射现象。
根据衍射的强度和方向，可以推导出晶体中原子的排列和空间结构。
2. Bragg衍射定律：Bragg定律描述了X射线在晶体中的衍射规律。
它表明，当X射线入射角和出射角满足一定条件时，可以得到明亮的衍射峰，从而确定晶体中原子的间距。
3. 晶体结构分析：通过测量衍射角度和衍射强度，可以得到X 射线衍射图样，然后通过衍射图样的解析和计算，可以确定晶体的结构参数，如晶胞参数、原子位置等。
通过X射线晶体学原理，可以研究和解析各种晶体的结构，包括无机晶体、有机晶体、生物大分子晶体等。
这对于材料科学、化学、生物学等领域的研究具有重要意义。
结构生物学研究的技术发展
结构生物学研究的技术发展随着科技的不断进步和发展，结构生物学在社会进步和人类健康领域扮演了越来越重要的角色。
结构生物学是一门研究生物分子三维结构的学科，它通过对蛋白质、核酸和小分子等生物分子结构的研究，揭示了生命的机理和基础，并为药物设计和疾病诊断治疗提供了重要的基础和支持。
本文将讲述结构生物学研究的技术发展，以及这些技术在相关领域中所扮演的角色。
一、X射线晶体学X射线晶体学是一种研究生物分子结构的技术，它是由Max Perutz和John Kendrew等人在20世纪40年代发明的。
其原理是利用X射线穿过结晶样品，根据散射束的特性，确定其原子排列和相对空间结构。
这项技术被广泛地应用于研究蛋白质的三维结构，并奠定了结构生物学这一学科的基础。
例如，解析出蛋白质结构后，人们就可以在分子层面上理解蛋白质如何与其他分子相互作用，从而设计出更为合适的药物。
同时，这也在基因工程和生物技术等领域中发挥了重要的作用。
二、核磁共振核磁共振（NMR）是另一种研究生物分子结构的技术，它利用分子中的核磁共振信号来确定分子中原子的相对位置。
NMR技术主要应用于研究生物分子小结构如蛋白和核酸，以及药物发现和化学反应等领域。
与X射线晶体学类似，NMR技术也能够帮助科学家们更好地理解生物分子的结构和功能，并为药物研究和治疗提供重要支持。
三、电子显微镜电子显微镜也是一项较新的技术，已经成为了研究细胞和病毒的重要工具之一。
相比传统的光学显微镜，电子显微镜分辨率更高，可以观察到更细小的结构。
通过电子显微镜技术，科学家已经能够实现对生物大分子的高分辨率成像，如蛋白质超分子组装和生物膜中膜蛋白结构等。
此外，电子显微镜技术也被广泛应用于病毒学和神经科学等领域。
四、计算生物学计算生物学是一种利用计算机和数学方法研究生物大分子结构和功能的技术。
通过计算模拟和分析数据，科学家们能够更准确地预测生物分子的结构和功能，并利用这些信息，在药物发现和分子设计等领域中发挥重要作用。
X射线晶体学(第一章6)
四、乌里弗网 将过AB的倾斜大圆 和垂直于AB的小圆投 影到赤道平面上所得 到的投影图称为乌里 弗网，简称乌氏网。 如果将投影球上的 经线都经过AB，即保 持投影球不动，将其 上的经纬线网沿NA方 向转动90度，这时再 以ABCD面作投影面得 到的投影图即是。
五、极射赤面投影的基本作图 1、已知投影球面上点的坐标，求点的极射赤面投影。 设P、Q为投影球面上的两点，其球面坐标为： P：ρ=65°，φ=40 ° Q： ρ=150°，φ=240 ° 求P、Q的极射赤面投影P′、Q′ 。
二、二维投影方法 1、心射切面投影 以过投影球N极的切面 为投影平面，如果要求球 面上一点p的投影，则连 op，以op为投影线，交平 面于g点，这就把球面上 一点转换到一个平面上， 这种投影称为心射切面投 影。图中g点即为p的心射 切面投影。
2、极射赤面投影
1）极射赤面投影的绘制 a、以赤道平面为投影面，把 赤道大圆称为投影基圆； b、设晶体中某一晶面p 的球 面投影为p1（在上半球）， 由S极经过p1引直线（投影线） 交赤道平面于s1点，则s1点 即为p1点的极射赤面投影， 也就是晶面p的极射赤面投 影。
3）绕一个倾斜轴转动 要求将A1以顺时针方向围绕B1转动40°。 解：a、使透明纸上的投影基圆的中心与乌氏网的中心 重合，使两者作相对转动，将B1转到乌氏网的CD轴 上； b、 B1围绕乌氏网的AB轴转动48°，即将B1沿CD转 到位于网心的B2上，同时A1也沿其所在的纬度小圆向 同方向转动同样角度到达A2 ； c、将A2围绕投影图的中心转动40°，到达A3； d、将B2沿CD反向转48°到达B3（与B1重合）， A3 沿所在纬度小圆转动同样角度到达A4，则A4即为A1绕 B1转动40°后的新位置。
经过NS轴的平面（子午面）与投影球的相交大圆 称为经线（子午线、直立大圆）。
X射线晶体学
《X射线晶体学》课程教学大纲课程英文名称：X-ray Crystallography课程编号：0312092002课程计划学时：32学分：2课程简介：《X射线晶体学》是解决材料的种类和性能优劣问题的重要手段。
它对近代科学和近代技术的发展有着广泛的影响，它不仅揭示了物质的原子级结构，而且为人们认识固体的力学性质和变形过程、性变形为、晶体生长特性和晶体缺陷等奠定了结构基础。
它在固体物理、晶体化学、材料科学、金属学、矿物学及其他有关学科的研究和发展方面做出了极大贡献。
一、课程教学内容及教学基本要求第一章晶体学基础本章重点晶体最密堆积原理、空间点阵、晶体的对称性、晶体定向和晶体计算。
难点晶体结构的对称群、晶体投影、倒易点阵。
本章主要采用课堂讲授的方式，利用粉笔黑板做教具，为学生做形象的演示，帮助学生理解掌握。
本章学时:5学时教学形式:讲授教具: 黑板，粉笔第一节晶体的特征本节要求了解晶体的特征及晶体的结构。
(考核概率50%)，1 晶体育非晶体2 晶体的结构第二节晶体最密堆积原理本节要求理解晶体的最密堆积排列原理。
(考核概率80%)1 最密堆积原理第三节空间点阵本节要求理解晶体的空间点阵及其性质、了解常见的晶体空间点阵(考核概率100%)，1 空间点阵第四节晶体的对称性本节要求理解对称操作和对称元素，掌握对称操作的种类。
(考核概率100%)1 对称操作和对称元素2 对称操作的种类第五节晶体结构的对称群本节要求理解对称群的概念，重点掌握对称群的种类。
(考核概率100%)1 对称群的概念对称群种类(本章的难点)第六节布拉维格子和晶系的划分本节要求掌握布拉维格子的选取准则，七大晶系的划分及单晶胞(考核概率100%)，也是本章的难点。
1 布拉维格子的选取准则2 七大晶系的划分3 单晶胞第七节点群符号与空间符号本节要求了解点群符号与空间群符号(考核概率20%)，本节内容要求学生课后自学。
1 点群符号2 空间群符号第八节晶体定向和晶体计算本节要求重点掌握晶体定向、晶向指数和晶面指数、六方晶系的四轴定向、单形与聚形、晶带与晶带的计算。
x 射线晶体学
x 射线晶体学
x射线晶体学是一种研究晶体结构的技术方法。
它利用x射线穿过晶体时与晶体中的原子相互作用的原理，通过测量和分析射线在晶体中的衍射现象，确定晶体的结构和原子排列方式。
x射线晶体学的基本原理是，当x射线穿过晶体时，射线会与晶体中的原子发生相互作用，发生散射现象。
这种散射会产生衍射图样，即在特定角度下形成的一组亮点。
通过测量这些衍射图样的强度和角度，可以推导出晶体中原子的位置和排列方式。
x射线晶体学在化学、物理、生物等领域中有广泛的应用。
它可以用来确定有机和无机晶体的结构，分析晶体的纯度和组成，研究晶体的形态和晶体学性质，为合成新材料和药物提供结构基础，以及研究生物大分子的结构和功能等。
x射线晶体学的发展对于科学研究和工业技术的进步具有重要意义。
通过研究晶体结构，可以深入理解物质的性质和行为规律，为新材料和新药物的设计和合成提供指导，推动科学和技术的发展。
X射线晶体学技术在生物大分子结构研究中的应用
X射线晶体学技术在生物大分子结构研究中的应用生物大分子结构研究一直是生物学领域中的一个重要课题。
而X射线晶体学技术是当今生物学界常用的一项技术手段，其在研究生物大分子结构中扮演着举足轻重的角色。
一、X射线晶体学技术X射线晶体学技术是一种利用X射线来观察物质分子结构的技术。
简单来说，就是将样品制成晶体，并使这些晶体能够在X射线的照射下产生衍射。
通过衍射图样来测定晶体中原子的位置，进而推算出分子的三维结构。
这项技术的发展离不开X射线的发现和衍射定理的提出。
1895年，德国物理学家伦琴发现了X射线，并在此基础上，他的学生朗茨通过X射线衍射实验发现，晶体中原子的堆积形成了特定的几何结构。
此后，不断有科学家改进了衍射实验的技术，如布拉格父子提出的布拉格衍射定理，成功解析了晶体中化合物的三维结构，并于1915年获得了诺贝尔物理学奖。
二、X射线晶体学技术广泛应用于生物大分子结构研究中。
因为生物大分子分子量通常较大，晶体结构较复杂，且组成复杂，使得其直接观察较为困难。
而X射线晶体学技术则可以将这些复杂的结构转换为几何结构，易于观察和理解。
比如，X射线晶体学技术可以用于解析蛋白质的三维结构。
蛋白质作为生命体内的重要分子，具有非常复杂的结构。
而通过X射线衍射的方法，可以定位出蛋白质中每个原子的位置，从而构建蛋白质的三维结构模型。
这对于深入了解蛋白质的结构和功能，从而进行蛋白质工程和药物研发具有重要价值。
除了蛋白质外，X射线晶体学技术还可以用于研究DNA和RNA等核酸分子的结构和功能。
通过衍射图谱的对比，可以不断推进我们对基因的认识和研究。
而通过解析各种生物大分子的三维结构，还可以探究生物分子间的相互作用，从而研究细胞活动的机制和生物体内化学反应的规律。
三、X射线晶体学技术的局限性尽管X射线晶体学技术在生物大分子结构研究中有着广泛的应用，但这项技术仍然存在着很多局限性。
比如，制备晶体的过程需要用到大量的纯化、结晶、对比和优化等技术，需要很高的实验技巧和经验。
X射线衍射晶体学讲解学习
➢ 晶面指数确定方法：取晶面在各晶轴上的截距系 数p、q、r的倒数1/p、1/q、1/r，化简成互质的 整数比h ：k ：l，用（hkl）表示这组晶面。
晶面指数确定方法图示
z
C
(hkl)
➢ 其中d'为晶体面间距。如果相邻两个晶面的反射线 的周相差为2π的整数倍(或光程差为波长的整数倍)， 则所有平行晶面的反射线可一致加强，从而在该方 向上获得衍射。即
2d'Sinn
也即著名的布拉格方程。
6. 布拉格方程的讨论
（1）布拉格方程描述了“选择反射”的规律。产生 “选择反射”的方向是各原子面反射线干涉一致 加强的方向，即满足布拉格方程的方向。
即视原子面为散射基元。原子面散射是该原子面 上各原子散射相互干涉（叠加）的结果。
（5）衍射产生的必要条件
“选择反射”即反射定律+布拉格方程是衍射产生 的必要条件。当满足此条件时有可能产生衍射； 若不满足此条件，则不可能产生衍射。
（6）衍射强度与晶体结构有关,有系统消光现象。
END Thank you!
（1）在一簇互相平行的结点直线中引出过坐标 原点的直线；
（2）求出沿晶向方向上任一格点的位置矢量 h`a+l`b+k`c；
（3）将系数（h`,l`,k`）化为互质整数 （h,l,k）。则该晶列的方向就可以表示为[hlk]。
b) 晶面和晶面指数
➢ 布拉菲格子还可以看成分步在平行等间距的平面 系上，这样的平面称为晶面。
（2）布拉格方程表达了反射线空间方位（）与反 射晶面面间距（d）及入射线方位（）和波长（）
晶体学基础与X射线衍射分析
晶体学基础与X射线单晶衍射分析一、晶体及其对称性晶体是由原子（离子，分子）在空间周期地排列构成地固体物质，为了更好的描述晶体这种周期排列的性质，可以把晶体中按周期重复的区域里的结构抽象成一个点，这样周期排列的点就构成了一个点阵，晶体的结构就可以表示成：晶体结构＝点阵＋结构基元的形式。
用三个不相平行的单位矢量a，b，c可以点阵在空间排列的坐标，这三个矢量的长度a，b，c及其相互之间的夹角γ，β，α称为点阵参数或晶胞参数。
点阵在空间的排列是高度有序的，这决定了其可以做某些对称操作。
固定一个点不动的对称操作（包括旋转，镜像，中心反映）可以有32种，对应32个点群。
实际晶体中除了点操作外，还可以存在螺旋轴，滑移面，若把这些操作和点操作进行组合，可以产生230种对称操作，对应230个空间群，所有晶体的对称操作只可能是这230个空间群中的一个。
了解晶体所属的空间群对测定晶体结构，判断晶体性质是极为重要的。
二、倒易点阵和衍射方向由于晶体具有周期性的排列结构，X射线照射到晶体上会产生衍射，为了更方便的解释晶体的衍射现象，引入了倒易点阵的概念。
倒易点阵是从是从晶体点阵中抽象出来的一套点阵。
它与晶体点阵的关系可以用下面的公式描述：其中a*,b*,c*是倒易点阵的单位矢量，倒易点阵上的点h，k，l的向量H可以表示为：H＝ha∗+kb∗+lc∗向量H的与晶体点阵中的平面（h，k，l）垂直，其长度与点阵中d hkl成反比，即：H＝1/dℎkl.晶体产生衍射的基本条件满足布拉格方程：也即：sinθhkl ＝1d ℎkl 2λ=H ℎkl 2λ 从这里可以看出，只有倒易点阵H hkl 对应的方向才是晶体衍射极大值出射的方向。
三、晶体基本信息的测定晶体的基本信息也就是晶体的晶胞参数和所属的空间群，其中晶胞参数可以在数据处理时利用布拉格方程来计算，为减小误差可以选用高角度的衍射点来求算。
由于在没有反常散射的情况下，晶体的衍射强度满足Friedel 定律，衍射点在H hkl 和H hkl̅̅̅̅̅的强度是相等的，也就是衍射点的分布都是中心对称的。
国际x射线晶体学表_概述说明
国际x射线晶体学表概述说明1. 引言1.1 概述引言部分将对国际X射线晶体学表进行概述。
X射线晶体学作为一门重要的科学研究领域，通过利用X射线与晶体的相互作用来研究物质结构和性质。
国际X射线晶体学表则是这一领域中不可或缺的工具和参考资料之一。
1.2 文章结构在本文中，我们将按照以下结构来介绍国际X射线晶体学表的相关内容：- 引言部分对文章的目的和重要性进行说明；- 接着，我们将简要介绍国际X射线晶体学表的定义、背景和历史发展；- 紧接着，我们将详细解释国际X射线晶体学表的组成和结构；- 然后，我们将集中讨论X射线晶体学表中包含的重要数据，包括元素信息、物质性质、结构参数等；- 接下来，我们将探讨国际X射线晶体学表在材料科学与工程、药物研发与医学以及其他科学研究领域中的应用和意义；- 最后，我们将总结文章中的主要观点和内容，并对国际X射线晶体学表未来发展进行展望。
1.3 目的本文旨在全面介绍国际X射线晶体学表以及其在科学研究领域中的应用和意义。
通过阐述国际X射线晶体学表的定义、背景、历史发展、组成和结构以及其中包含的重要数据，读者能够更好地了解该表格的功能和价值。
此外，通过深入探讨国际X射线晶体学表在材料科学与工程、药物研发与医学及其他科学研究领域中的应用案例，读者还可以认识到该表格在促进相关领域发展方面的重要作用。
最后，通过对国际X射线晶体学表未来发展趋势进行展望，读者可以了解到该领域中可能出现的新机遇和挑战。
2. 国际X射线晶体学表简介2.1 定义和背景国际X射线晶体学表（International Tables for Crystallography）是一本由国际晶体学协会（International Union of Crystallography, IUCr）出版的重要参考书籍。
该表汇集了有关晶体学和结晶学领域的重要数据和信息，为科研人员提供了关于晶体结构、物质性质和相关参数的全面参考资料。
生命科学中的X射线晶体学技术研究
生命科学中的X射线晶体学技术研究随着科技的不断发展，生命科学领域的研究越来越深入，人们对于生物分子的结构和功能的理解也越来越精细。
X射线晶体学技术作为生命科学中的重要工具之一，为研究生物分子的三维结构提供了有效的手段。
本文将从X射线晶体学技术的原理、发展历程以及在生命科学领域中的应用等方面进行探讨和分析。
一、X射线晶体学技术的原理X射线晶体学技术是通过测定物体对于X射线的散射图案来确定物体的三维结构。
当X射线穿过物体时，会受到物体内原子间的散射影响，产生衍射图案。
通过对衍射图案的分析和处理，可以确定物体分子的三维结构。
在X射线晶体学技术中，重要的是使用晶体。
晶体中的分子有序排列，可以产生高度规则的衍射图样，因此非常适合用于结构测定。
晶体中不同原子间的距离和角度都有一定的规律性，这种规律性在衍射图案中表现为强度和位置上的分布。
通过对衍射强度和位置的测量和计算，可以确定晶体中分子的三维结构。
二、X射线晶体学技术的发展历程X射线晶体学技术起源于上世纪初期。
1912年，洛朗斯人发现了X射线的散射现象，并进一步发现，晶体可以产生高质量的衍射图案。
20世纪50年代初期，贝林松、柯里、肖克利等人使用X 射线晶体学技术，成功地测定了DNA分子的三维结构。
这项成果彻底改变了生命科学的发展路径，推动了基因、细胞、生命等领域的探究。
此后，X射线晶体学技术取得了重大突破，包括技术手段、数据处理、计算技术等方面。
可以预见的未来，X射线晶体学技术将在生命科学领域继续发挥重要作用。
三、X射线晶体学技术在生命科学中的应用X射线晶体学技术在生命科学领域中有着广泛的应用。
关于如何治疗疾病以及怎样开发药物，研究生物分子的三维结构是非常重要的。
例如，针对人类生长激素的药物突破提供了基础，X射线晶体学技术已用于研究晶体中的成分，并提高了对药物与人类生长激素结合方式的理解。
除此之外，X射线晶体学技术还可以应用于研究细胞质和核酸内部的各种蛋白质的三维结构，包括病毒、酶、细胞膜载体以及细菌和真菌等。
晶体X射线学(第一章1)
2、共价晶体 它们是靠共价键结合 的,即由相邻原子的公用 价电子结合而成。 价电子结合而成。 左图为金刚石型结构 AⅣ型），除八个顶点 （AⅣ型），除八个顶点 和六个面中心一原子外， 和六个面中心一原子外， 体内还有四个原子， 体内还有四个原子，这些 原子也不在体中心。 原子也不在体中心。 金刚石、 Si）、 ）、锗 金刚石、硅（Si）、锗 Ge）等属于这种结构。 （Ge）等属于这种结构。
课程的主要内容： 课程的主要内容：
• 基本理论：Ｘ射线的基本知识、晶体 基本理论：Ｘ射线的基本知识、 ：Ｘ射线的基本知识 结构的基本知识、 晶体对Ｘ 结构的基本知识、 晶体对Ｘ射线的 衍射。 衍射。 • 实验方法：粉末照相法、劳埃照相法、 实验方法：粉末照相法、劳埃照相法、 衍射仪法。 衍射仪法。 • 应用：衍射花样的指数标定、点阵常 应用：衍射花样的指数标定、 数的精确测定、单晶定向、 数的精确测定、单晶定向、物相的定 定量分析、 性、定量分析、宏观应力和织构的测 定等。 定等。
晶体： 晶体：按一定的几何规律排列的内部结构
非晶体的内部结构排列得不十分 非晶体的内部结构排列得不十分 规律或毫无规律。 规律或毫无规律。
二、晶体结构 1、晶体结构: 、晶体结构 晶体的内部结构。它是以原子、离子、 晶体的内部结构。它是以原子、离子、 分子或原子集团按照一定的规律排列 而成的。 而成的。 非晶态合金(金属玻璃） 非晶态合金(金属玻璃） 让金属和金属制或金属和非金属（ 让金属和金属制或金属和非金属（甚至 一种金属）的熔液以每秒 以每秒10 一种金属）的熔液以每秒106度以上的 冷却速度冷凝
分析材料表征方法
• 结构转变：光学显微镜，电子显微镜，x射 结构转变：光学显微镜，电子显微镜， 线衍射， 线衍射，差热分析 • 表面分析：俄歇电子能谱，光电子能谱，x 表面分析：俄歇电子能谱，光电子能谱， 射线小角衍射等 • 有机化合物和分子结构分析方法：红外和 有机化合物和分子结构分析方法： 拉曼光谱， 拉曼光谱，核磁共振谱 • 玻璃结构：x射线小角衍射，光谱法，穆斯 玻璃结构： 射线小角衍射，光谱法， 堡尔谱， 堡尔谱，核磁共振谱
X射线晶体学的研究进展
X射线晶体学的研究进展X射线晶体学是一门研究固体晶体结构的学科，它利用X射线通过晶体的干涉和散射形成衍射的现象，从而推断出晶体中的原子排列方式和空间结构。
该学科在物理学、化学、材料科学、生物学等领域具有广泛的应用。
本文将介绍X射线晶体学的研究进展，主要包括技术方法、应用领域和挑战。
一、技术方法X射线晶体学的核心在于衍射。
晶体中的原子排列呈现有序的周期性结构，当X射线通过晶体时，会发生干涉和散射现象，生成一系列衍射峰，其强度和位置与晶体结构有关。
通过衍射峰的位置和强度，可以反推出晶体中原子的排列方式和距离。
在X射线衍射技术中，最基本的方法是X射线衍射单晶方法，它利用单晶的优良的周期性结构，在衍射图谱中表现出清晰的衍射峰，便于数据处理。
但是，单晶生长需要高度纯净的晶体材料，因此制备过程非常复杂，且很多物质很难制备单晶。
为了克服这一局限，人们发展了无晶体或微晶体的衍射技术，如粉末法、分子束法、X射线自由电子激光等。
这些技术虽然不需要制备单晶，但是数据处理需要额外的计算，且对于有序性和晶体质量的要求也更高。
为了提高数据收集速度和准确性，研究者们还发展出了X射线光学技术，如同步辐射、高通量X射线源、X射线散射等。
这些技术不仅可以实现快速数据收集，还可以获取更加微观的信息，深入探索物质的性质和行为。
二、应用领域X射线晶体学在物理学、化学、材料科学和生物学方面具有广泛的应用。
其中，物理学和化学领域主要应用于材料结构和物理性质的研究，如高温超导体、磁性材料、半导体器件等。
生物学领域则主要应用于生物大分子的结构研究，如蛋白质结构和DNA结构等。
在物理学和化学领域，X射线晶体学已经成为研究物质结构和性能的主要手段之一。
例如，利用X射线晶体学技术，研究者们发现了许多准晶体、分子结晶和界面结构等新的物质形态和性质，深化了对物质的认识。
同时，X射线晶体学方法还可以通过控制晶体生长条件，改变晶体结构和性能，为新型材料的设计和合成提供理论支持和实验基础。
X射线晶体学 第2章 XRD几何理论 图文
1 晶体几何学
描述晶体物质结构特征需要引入描述晶体结构结构的方 法-空间点阵。为了解释晶体的衍射现象，还需要从实 际晶体点阵中抽象出倒易点阵的概念。
1.1晶体结构
晶胞是组成晶体的最小结构单元，可以抽象为空间点阵。 晶体同时具有周期性和对称性。 根据晶体结构的对称性，晶体结构可分为7大晶系，14
晶面间距与X射线衍射峰的位置密切相关，是用XX射 线衍射数据分析经常用到的。
4.晶带
在晶体中，可将平行于同一晶向[uvw]的所有晶面(hkl) 称为一个晶带，此晶向称为 晶带轴。
组成晶带的各晶面又称为共带面。例如正交晶系的 （100)、（010)、（110)、 (120)…晶面构成一晶带， [001]就是它们的晶带轴。
• 在一个晶胞中同属于某一晶面族的等效 晶面数目，称为多重性 因子。与晶面 （hkl)相同指数的晶向[hkl]，此方向即为 该晶面的法线方向。
立方系中几个主要的晶面和晶向
六方系中几个主要的晶面和晶向
(3)晶面间距
一组指数为（hkl)的晶面是以等间距排列的，称这个间 距为晶面间距，用dhkl或简写 或d来表示,d和（hkl)的关 系式由晶系决定。各晶系的晶面间距公式如下：
种布拉菲点阵类型，230空间点群。 晶体结构参数主要包括：晶向指数、晶面指数、晶系及
晶带等。
1.点阵与晶胞
晶体是由原子在三维空间中周期性排列而构 成的固 体物质。晶体物质在空间分布的这种周期 性，可用 空间点阵结点的分布规律来表示。
空间点阵的结点是晶体中具有完全相同的周围环境， 并且具有完全相同物质内容的等同点。
根据晶带的定义，方向[uvw]与平面(hkl)平行,而方向 [hkl]又是平面(hkl)的法线， 因此方向[uvw]与方向[hkl] 互相垂直，由此可得到晶带定律的表达式，即
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14-发育越快的晶面越快消失，【发育次第规律】--残留于晶体多面体中的实际晶面都是密度大的晶面。
15-面角恒等定律--同一物质，同一晶型（同构）的所有晶体，相应晶面，以及晶棱之间的夹角恒定不变。
17-20-投影：1. 极射赤平投影，2. 心射极平投影：作图步骤
1. 晶体放置球心
2. 做各晶面的法线，交于球面
3. a.心射极平：心——球心；极——极平面
b.极射赤平：极——极点；赤——赤平面
投影：上—○，下—×
21-【对称】—物体或物体的各个部分借助一定的操作而有规律地重复。
22-【对称操作】—对称图形中各个独立相同部分通过某一种操作使之相互重合，并最终使对称图形复原。
晶体多面体是一个有限空间的对称图形，因此它所具有的对称元素（点，线，面）将通过这个多面体的重心。
也就是，各种对称元素必然与投影球面的球心相交。
45-（几何晶体学中实际存在的10种宏观对称元素12346-1346+m）【1】对称自身；【2】二次旋转轴；【3】三次旋转轴；【4】四次旋转轴；【6】六次旋转轴；【-1】对称中心；【-3】三次旋转反伸轴；【-4】四次旋转反伸轴；【-6】六次旋转反伸轴；【m】对称面。
46-对称元素《====》一组等效点系
【球面三角形】----球面上三个点，劣弧相交接。
47-对称元素组合--对称组合的封闭性
58-69【32个点群】晶体学中共有32个可能的对称类型，它们表征了晶体全部可能的宏观对称性。
I-具有不多于一个高次轴的对称组合：1.A类对称类型；2.B类对称类型；3.C类对称类型；
4.D类对称类型；
5.E类对称类型。
II-具有一个以上高次轴的的对称轴组合。
III-具有一个以上高次轴的对称轴与对称面组合。
70-【晶带】平行于同一直线的各个晶面组成一个晶带；被平行的直线称【晶带轴】；#同一晶面总是落在极射赤平投影中的同一个通过球心的大圆上
【主要晶面】
【主要晶带】
【主要晶带轴】主要晶面的法线
72-对称面的法线方向及对称轴的方向往往都是晶体中实际或可能的一些主要或最主要的晶带轴。
76-【点阵参数】a0,b0,c0,αβγ----建立单位格子----单位晶胞（晶胞）。
77-各个点群都有与其对称性相应的晶胞参数的选择。
77-**看书**32个点群--7种晶胞参数----32个点群所包括的全部实际存在或可能存在的晶
体一共只有7种晶胞类型。
78-7个晶系：【低级晶系-不具有高次轴】-三斜晶系，单斜晶系，正交晶系；【中级晶系-具有一个高次轴】-三方晶系，四方晶系，六方晶系；【高级晶系-具有一个以上高次轴】-立方晶系。
78-【全对称型】-每个晶系所列的最后一个点群是改晶系最高对称类型。
79-【晶面指数】-互质数h:k:l=a0/OA:b0/OB:c0/OC 面圆 (h,k,l)
82-【晶棱指数】-互质数r1=OA/a0;r2=OB/b0;r3=OC/c0 棱方
84-hu+kv+lw=0
89-【等效点--对称等效点】—一个点经某一指定的对称元素的对称操作后，与另外一个点完全重合。
【等效点系】
在晶体内部结构中等效点代表着结构基元，在晶体宏观形貌学上等效点代表着晶体多面体的晶面。
【一般位置等效点系】-初始点处于任意位置。
一个点群对应一个一般位置等效点西，而且等效点的数目最多。
【特殊位置等效点系】-初始点处于特殊位置，或3个坐标变量具有某种特定关系。
一个点群可能有多个。