超快电子衍射图像获取与解析系统

论文摘要

超快电子衍射(?)(Ultrafast Electron Diffraction, UED)是一种人们进行化学、生物、材料科学方而超快动力学研究的有力工具。众所周知,超短脉冲技术有着极高的时间分辨特性而电子衍射技术又有着极高的空间分辨性,超快电子衍射技术正是将这两种技术的结合,通过对电子脉冲和飞秒激光脉冲在时序方面的控制,可以实现复杂分子结构的高时间分辨率和空间分辨率探测。在电子衍射实验中,单晶样品的衍射图像多为布拉格点,多晶样品的衍射图像为系列同心圆环,分子的衍射图像则为圆环状强度分布。通过电子衍射图像的解析可得到单晶、多晶样品的晶面参数以及分子中化学键键长信息,这是电子衍射实验关键之一,智能化电子衍射图像获取和解析软件的编制具有重要的应用需求。本文就对于如何通过软件处理超快电子衍射产生的衍射图像获得品格结构参数、分子化学键参数进行了研究,并对多晶Al膜样品、单晶ZrTiO4样品、CO2样品和1,2二碘四氟代乙烷样品的电子衍射图像进行软件处理,验证软件的正确性。文章主要包括下列部分：首先,介绍超快电子衍射的理论基础与发展现状,了解电子衍射图像的强度分布与结构参数之问的关联,并描述该技术在国内外的研究发展状况。其次,介绍超快电子衍射图像获取和解析软件设计思路,介绍分析过程中所涉及到的位图处理基本方法,并对衍射图像获取和解析软件的实现方法进行研究。另外,通过对多晶Al膜样品、单晶ZrTiO4样品、CO2样品和1,2二碘四氟代乙烷样品的电子衍射图样进行软件解析,验证了相关软件的可靠性和正确性。最后,对整篇论文进行了总结与展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 超快电子衍射技术概述
• 1.1.1 电子的波动性
• 1.1.2 电子的衍射模型
• 1.1.3 超快电子衍射技术
• 1.2 超快电子衍射的理论基础
• 1.2.1 晶体电子衍射图像的理论依据
• 1.2.2 分子电子衍射图像的理论依据
• 1.3 超快电子衍射系统在国内外的研究状况及意义
• 1.3.1 超快电子衍射系统在国外的研究进展
• 1.3.2 超快电子衍射系统在国内的研究进展
• 1.3.3 研究超快电了衍射技术的研究意义
• 1.4 本论文出发点及主要内容
• 参考文献
• 第二章 超快电子衍射图像获取与解析系统的设计
• 2.1 计算机图像处理介绍
• 2.1.1 图像及数字图像的基本概念
• 2.1.2 图像的表达方式与存储形式
• 2.2 电子衍射图像解析软件设计
• 2.2.1 图像解析软件的设计思路
• 2.2.2 图像解析的研究
• 参考文献
• 第三章 超快电子衍射图像的解析
• 3.1 多晶Al膜衍射图像的解析
• 4衍射图像的解析'>3.2 单晶ZrTiO₄衍射图像的解析
• 2分子衍射图像的解析'>3.3 CO₂分子衍射图像的解析
• 3.4 1,2二碘四氟代乙烷分子衍射图像的解析
• 参考文献
• 第四章 总结与展望
• 4.1 总结
• 4.2 工作展望
• 附录
• 后记