中子散射：理论与应用

　　中子散射技术是研究物质微观结构和动态的重要手段。本书从基本物理原理出发，系统阐述了中子散射的相关理论。在理论的基础上，进一步详解了中子散射方法在诸多体系中的应用，包括固体、液体、软物质、高分子、界面与薄膜，以及磁性材料。同时还介绍相关谱仪的原理，如衍射谱仪、小角散射谱仪、三轴谱仪、飞行时间谱仪、自旋回波谱仪、反射谱仪等。通过本书，读者可较为全面地理解中子散射的理论和应用，并快速进入相关科研的前沿。

　　王哲，2015年博士毕业于麻省理工学院核科学与工程系，自2017年起在清华大学工程物理系工作，从事与中子散射技术和应用相关的教学和科研。近年来作为主要作者，在Physical Review X、Physical Review Letters、Journal of Physical Chemistry Letters、ACS Macro Letters等权威期刊发表论文多篇。其中数篇被选为封面/底或高光论文。曾主持和参与多项国家级科研项目，并入选国家级青年人才项目。

引言
第1章数理基础
1.1矢量空间
1.1.1基本概念
1.1.2算符
1.2量子力学基础
1.2.1基本原理
1.2.2位置表象下的薛定谔方程
1.2.3一维谐振子
1.2.4微观态的运动
1.2.5纯态和混合态
第2章中子散射理论
2.1基本概念
2.1.1中子的基本性质
2.1.2散射实验和截面
2.2基本理论
2.2.1费米黄金定律
2.2.2双微分截面与动态结构因子
2.3关联函数
2.3.1几种重要的关联函数
2.3.2细致平衡原理
2.4中子与理想气体的散射
2.4.1理想气体的关联函数
2.4.2中子与单个静止的自由原子的散射
2.5定态近似
2.5.1定态近似简介
2.5.2Placzek修正
2.6中子源简介
第3章中子在经典液体中的散射
3.1简单液体模型
3.2非相干散射部分
3.2.1密度关联函数
3.2.2速度关联函数
3.3相干散射部分
3.3.1液体的微观结构
3.3.2液体粒子的集体运动
3.4频率和法则
3.5水： 最常见的分子液体
3.5.1单分子运动
3.5.2水分子的集体振动
3.5.3水的微观结构
3.6蛋白分子的内部运动
3.7飞行时间谱仪简介
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第4章中子在复杂流体中的散射
4.1小角中子散射与胶体系统
4.1.1基本方法
4.1.2形状因子
4.1.3衬度
4.1.4结构因子
4.1.5多分散体系
4.2小角中子散射与高分子
4.2.1基本方法
4.2.2形变高分子
4.3分形结构的小角中子散射
4.3.1基本方法
4.3.2应用举例
4.4小角中子散射谱仪简介
4.5中子自旋回波技术原理
4.5.1中子在磁场中的进动
4.5.2中子自旋回波技术
4.6中子自旋回波技术应用
4.6.1胶体系统
4.6.2高分子
第5章中子在固体中的散射
5.1晶体结构
5.1.1基本概念
5.1.2倒易点阵
5.2晶体结构的测量
5.2.1基本原理
5.2.2中子散射测量晶体结构
5.2.3微分截面
5.3晶格振动与声子
5.3.1一维晶体
5.3.2三维晶体
5.4声子的测量
5.4.1相干散射部分
5.4.2声子测量与三轴谱仪
5.4.3非相干散射部分
第6章中子光学
6.1折射与全反射
6.1.1折射
6.1.2全反射
6.2中子散射的动力学理论
6.2.1基本理论
6.2.2Pendellsung现象
6.2.3消光现象
第7章中子反射
7.1镜面反射
7.1.1反射问题的薛定谔方程
7.1.2无限厚均匀平整介质的镜面反射： 菲涅耳反射
7.1.3单层膜的镜面反射
7.1.4多层膜的镜面反射
7.1.5极化中子反射简介
7.2粗糙表面的反射
7.2.1玻恩近似
7.2.2DWBA理论
7.3中子反射应用实例
7.3.1DNA 功能化表面
7.3.2超稳玻璃
7.4中子反射谱仪简介
第8章磁散射
8.1磁散射的双微分截面
8.1.1基础知识
8.1.2双微分截面
8.1.3含时表达式
8.1.4顺磁体
8.2磁性结构
8.2.1铁磁体
8.2.2反铁磁体
8.2.3自旋螺旋排列
8.3自旋波
8.3.1基本概念
8.3.2自旋波的测量
8.4极化中子散射
8.4.1自旋态截面
8.4.2核散射
8.4.3磁散射
8.4.4磁性有序晶体的散射
8.4.5极化中子谱仪简介
附录A
A.1常用积分
A.2δ函数
A.3傅里叶变换
A.4定态散射理论
A.4.1李普曼施温格方程
A.4.2格林函数
A.4.3玻恩近似
A.4.4低能极限与散射长度
A.4.5T算符、Ω算符与S算符
A.4.6DWBA理论
A.5角动量
A.5.1基本结论
A.5.21/2自旋系统与泡利算符
A.6核截面数据表
参考文献