第1章 晶体衍射研究的发展 1
1.1早期的工作 1
1.2无机物晶体结构的发展 5
1.3有机物晶体结构的发展 8
1.4生物大分子晶体结构的发展 11
1.5现状和展望 16
参考文献 22
第2章 晶体结构的对称性 25
2.1晶体的点阵结构和晶胞 25
2.2晶体结构的对称元素 28
2.3晶系、晶族和空间点阵型式 32
2.3.1晶系和晶族 32
2.3.2晶体的空间点阵型式 35
2.4晶体学点群 40
2.4.1点群的推引 40
2.4.2点群的国际记号和对称元素的取向 40
2.4.3晶体学点群的对称性和晶体的物理性质 45
2.5晶体学空间群 48
2.5.1空间群的推引 48
2.5.2空间群记号 53
2.5.3等效点系、不对称单位和结构基元 59
2.5.4平面群 60
参考文献 63
第3章 晶体的衍射方向和倒易点阵 64
3.1 X射线的产生和性质 64
3.2 Laue方程 68
3.3 Bragg方程 70
3.4倒易点阵 73
3.4.1倒易点阵的定义 74
3.4.2倒易点阵的性质 78
3.4.3关于复晶胞的变换 79
3.5反射球（Ewald球） 82
3.6单晶体衍射数据收集方法 84
3.6.1简介 84
3.6.2四圆衍射仪法 87
3.6.3面探测器法 90
参考文献 92
第4章 衍射强度和结构因子 93
4.1衍射法测定晶体结构的一般步骤 93
4.2晶体衍射的一些概念和方法 95
4.2.1倒易空间和晶体空间 95
4.2.2衍射波的数学表示 96
4.2.3晶体空间和倒易空间的傅里叶变换 98
4.3晶胞对X射线的散射 100
4.3.1电子的散射 100
4.3.2原子的散射 102
4.3.3晶胞的散射 103
4.4晶体的衍射强度 104
4.4.1一小粒完美晶体对X射线的衍射 104
4.4.2镶嵌晶体的衍射强度 107
4.5影响衍射强度的各种因子 109
4.5.1偏极化因子和角速度因子 109
4.5.2温度因子 110
4.5.3吸收因子 111
4.5.4消光 112
4.5.5多重度因子 113
4.6衍射强度的修正和还原 115
4.7系统消光和空间群的确定 116
4.8结构因子 119
4.8.1结构因子的含义和表达 119
4.8.2结构因子的电子密度函数表达式 124
4.8.3单位结构因子 124
4.8.4归一结构因子 125
参考文献 126
第5章 电子密度函数的计算和精修 128
5.1电子密度函数表达式 128
5.1.1电子密度函数表达式的推引 128
5.1.2推引相角的方法 129
5.2直接法 131
5.2.1归一结构因子的若干统计规律 131
5.2.2结构不变量和结构半不变量 132
5.2.3 Sayre公式 136
5.2.4 E图的应用 138
5.3 Patterson函数法 139
5.3.1 Patterson函数 139
5.3.2 Harker截面 142
5.3.3重原子法 143
5.3.4分子置换法简介 144
5.4同晶置换法简介 146
5.5反常散射法 149
5.5.1手性及绝对构型 149
5.5.2反常散射效应 151
5.5.3分子绝对构型测定的方法和实例 153
5.6晶体结构的精修 155
5.6.1电子密度图的应用 155
5.6.2 po，pc和ρE 156
5.6.3差值电子密度图 157
5.6.4变形电子密度图（X-N图和X-X图） 158
参考文献 159
第6章 生物大分子晶体衍射 161
6.1引言 161
6.2生物大分子晶体制备 163
6.2.1生物大分子晶体的特性 163
6.2.2生物大分子样品的提取和纯化 164
6.2.3生物大分子结晶过程的独特性和影响因素 167
6.2.4生物大分子晶体制备的实验技术 173
6.2.5晶体的表征和获得合用晶体的方法 175
6.2.6重原子衍生物的制备 177
6.3生物大分子晶体衍射数据的收集 180
6.3.1 X射线源和探测器 180
6.3.2回摆法收集生物大分子晶体衍射数据 184
6.3.3数据处理 191
6.3.4反常散射数据的收集 194
6.3.5晶体的衰减和晶体的冷冻技术 198
6.3.6衍射数据分辨率 200
6.3.7衍射数据的评估 202
6.4相角测定法 205
6.4.1同晶置换法 205
6.4.2分子置换法（MR） 211
6.4.3多波长反常散射法（MAD） 216
6.4.4电子密度调整和相角组合方法改进相角 219
6.5电子密度图的计算 222
6.5.1电子密度图的类型 222
6.5.2差值电子密度图的应用 225
6.5.3电子密度图诠释 226
6.5.4结构模型的搭建 230
6.6晶体结构模型的修正 232
6.6.1引论 232
6.6.2传统的最小二乘（LS）修正 234
6.6.3非最小二乘修正的一些特殊方法 236
6.6.4晶体结构测定结果质量的评价和量度 240
6.6.5晶体结构模型的表述 243
第6章 附录 246
附录6.1生物大分子结构相关的数据库介绍 246
附录6.2关于R因子 249
参考文献 254
第7章 多晶衍射 255
7.1多晶X射线衍射方法 256
7.1.1照相法 256
7.1.2多晶X射线衍射仪的一般原理 258
7.1.3测角仪的调整与衍射实验 260
7.2多晶X射线衍射的积分强度 261
7.3 X射线衍射物相定性分析 264
7.3.1物相定性分析的基本原理 264
7.3.2标准衍射卡片及其检索 265
7.3.3物相分析：实验与判断 267
7.3.4数字化的PDF 269
7.4 X射线衍射物相定量分析 269
7.4.1多相体系的强度公式 269
7.4.2相定量分析基本方法和原理 271
7.4.3物相定量分析实验方法 277
7.5衍射图的指标化 278
7.5.1立方晶系指标化方法：解析法 279
7.5.2 Hesse-Lipson（赫西-利普森）解析法 280
7.5.3常见指标化程序原理和方法 281
7.5.4指标化结果的判断 284
7.6平均晶粒度的X射线测定 285
7.6.1 Scherrer方程：物理意义与数学表达 285
7.6.2衍射峰分析 289
7.6.3 β3值的确定：Kα双线分离与仪器因素的处理 292
7.6.4 Scherrer方程的应用 295
7.7多晶X射线衍射结构分析的重要方法——Rietveld法 296
7.7.1 Rietveld方法的基本原理 297
7.7.2 Rietveld方法的应用（1）：峰形拟合 301
7.7.3 Rietveld方法的应用（2）：结构精修、完善与相定量 303
7.8中子衍射 309
7.8.1中子的基本性质、产生与探测 309
7.8.2物质对中子的散射：散射长度 311
7.8.3中子衍射晶体结构分析 312
7.8.4中子衍射磁结构分析 315
参考文献 320
第8章 晶体结构数据的应用 321
8.1晶胞参数的应用 321
8.2分子的几何构型 326
8.2.1键长和键角的计算 326
8.2.2分子几何构型测定实例 327
8.2.3键长和原子半径 336
8.3分子的构象 337
8.3.1构型和构象 337
8.3.2构象的表示 339
8.3.3多肽链的构象 340
8.3.4天花粉蛋白的结构与功能的研究 341
8.4化学键的类型和性质 343
8.4.1化学键的本质及其多样性 344
8.4.2变形电子密度图在化学键研究中的应用 348
8.5晶体中分子和离子的堆积 349
8.5.1冰的结构 350
8.5.2钙钛矿（CaTiO3）的结构 355
8.5.3若干水合包合物的结构 361
8.6晶体中原子的运动 366
8.6.1晶体中原子的热运动 366
8.6.2晶体中进行的聚合反应 369
8.6.3晶体中进行的消旋反应 371
8.7键价理论：由原子间的键长计算原子的键价 374
8.7.1键价理论的要点 375
8.7.2键价理论在晶体结构分析中的应用 377
参考文献 382
第9章 准晶体 387
9.1二十面体 388
9.1.1二十面体对称 388
9.1.2二十面体密堆 393
9.1.3二十面体骨架 397
9.2三维准晶 403
9.2.1 Al-Mn等二十面体准晶 403
9.2.2 Ti-Ni等二十面体准晶 408
9.2.3稳定的二十面体准晶 411
9.3二维准晶 413
9.3.1十重准晶 413
9.3.2八重准晶 420
9.3.3十二重准晶 424
9.4一维准晶 427
第9章附录 电子衍射与成像 428
参考文献 431
第10章 准点阵及衍射 436
10.1一维准点阵 437
10.1.1 Fibonacci数列 437
10.1.2？2数列 440
10.1.3二维空间投影 441
10.1.4高维空间切割 445
10.2二维准点阵 446
10.2.1 Penrose图 447
10.2.2八重拼图 453
10.2.3八重准点阵 454
10.2.4五重、十重准点阵 463
10.3三维准点阵 468
10.4准点阵的缺陷及衍射 472
参考文献 473
第11章 准晶体结构测定法 477
11.1准晶的结构模型 479
11.1.1三维结构模型 479
11.1.2六维结构模型 482
11.2十重准晶的结构测定 485
11.2.1十重准晶的五维超点阵 485
11.2.2 Patterson函数 487
11.2.3 Al65 Co15 Cu20十重准晶的结构 489
11.3二十面体准晶的结构测定 494
11.3.1二十面体准晶的六维超点阵 494
11.3.2中子衍射 495
11.3.3 Al70 Pd21 Mn9二十面体准晶的结构 498
参考文献 500
附录1五重旋转对称和二十面体准晶体的发现 502
附录2准晶与电子显微学——略述我的研究经历 507
索引 526