本书系统阐述定量电子显微学中弹性与非弹性电子衍射及成像理论，为材料科学、凝聚态物理等领域提供统一、自洽且面向数值计算的理论框架。1995年出版的第一版被欧美学者尊称为本领域的“圣经”。该书首先从量子力学第一性原理出发，聚焦弹性散射理论，涵盖运动学理论、布洛赫波理论以及Cowley-Moodie多片层理论在高分辨成像模拟中的应用。 本书的独特之处是系统讨论了非弹性散射电子的动力学理论，系统展示了作者在本领域的研究成果。基于Yoshioka耦合方程，详细推导由声子激发、价电子激发和内壳层电离引起的吸收势，阐明其对定量分析和成像的影响。通过“冻结晶格”模型、布洛赫波扩展、格林函数法和多片层理论，全面处理热漫散射，全面描述了扫描透射电子显微镜（STEM）-高角环形暗场（HAADF）的成像机理及电子全息中的非弹性散射问题。特别引入统计动力学理论和单粒子密度矩阵理论来处理具有短程有序结构中的电子动力学散射问题。本书强调理论与数值计算结合，所有推导以适合编程实现的形式呈现。通过对非弹性电子散射理论、热漫散射、吸收势计算等前沿课题的深入探讨，填补了现有文献中的空白，为理解并定量分析能量过滤电子衍射与影像提供坚实的理论基础和实践工具。 本书适用于从事TEM/STEM、电子衍射、原子分辨成像与谱学分析的科研人员与工程技术人员阅读，也可作为材料科学、凝聚态物理、化学及相关交叉领域高年级本科生与研究生的高阶教材与参考书，尤其适合希望从定性理解走向定量建模与数据解析的读者。

译者序
第二版序
第一版序
前言
第一部分 弹性散射电子的衍射与成像
第1章 电子的运动学衍射理论
1.1 电子的波动性
1.2 平面波
1.3 单原子散射
1.4 莫特公式
1.5 薄晶体中的运动学电子衍射
1.6 倒易空间
1.7 布拉格定律
1.8 阿贝成像理论
1.9 一些数学运算
1.9.1 傅里叶变换
1.9.2 卷积运算
1.9.3 狄拉克δ函数
第2章 电子的弹性散射动力学Ⅰ：布洛赫波理论
2.1 单电子散射理论的相对论修正
2.2 贝特理论
2.2.1 基本方程
2.2.2 布洛赫波的特征
2.2.3 布洛赫波的正交关系
2.2.4 贝特理论与能带结构理论
2.3 双束理论
2.4 色散面
2.5 会聚束电子衍射的应用
2.6 临界电压效应
2.7 层状材料的衍射
2.8 高阶劳厄区反射
2.9 高阶劳厄区反射的实空间布洛赫波理论
2.9.1 投影势近似
2.9.2 零阶劳厄区反射
2.9.3 高阶劳厄区反射
2.10 缺陷晶体的衍衬像
2.10.1 缺陷晶体的势
2.10.2 修正后的布洛赫波理论
2.10.3 柱体近似
2.10.4 Howie-Whelan方程
2.10.5 α系数法
2.11 弱束成像
2.12 动力学计算中的吸收效应
2.13 小结
第3章 电子的弹性散射动力学Ⅱ：多片层理论
3.1 物理光学方法
3.1.1 相位物体近似法
3.1.2 惠更斯原理
3.1.3 多片层理论
3.2 多片层理论的量子力学基础
3.2.1 倾斜入射情况
3.2.2 薛定谔方程的多片层解
3.3 HRTEM图像与电子衍射图样的模拟
3.4 高阶劳厄区反射的计算
3.5 改进的多片层理论
3.5.1 零阶劳厄区反射的修正多片层理论
3.5.2 高阶劳厄区反射的修正多片层理论
3.6 磁场的影响
3.7 总结
第4章 电子的弹性散射动力学Ⅲ：其他方法
4.1 散射矩阵理论
4.2 格林函数理论
4.3 半倒易空间方法
4.4 电子衍射中的散射算符
4.5 非理想晶体中的衍射
4.6 各种理论的等效性
4.7 布洛赫波理论和多片层理论的比较
第5章 体相晶体表面反射高能电子的衍射与成像
5.1 RHEED的几何描述
5.2 布洛赫波理论
5.3 平行于表面的多片层理论
5.3.1 方法Ⅰ
5.3.2 方法Ⅱ
5.4 垂直于表面的多片层理论
5.5 RHEED中的电子反射过程
5.6 RHEED中的热漫散射
5.7 总结
第二部分 非弹性散射电子的衍射与成像
第6章 电子衍射中非弹性激发与吸收效应
6.1 菊池衍射图样
6.1.1 菊池线的形成
6.1.2 晶体中的非弹性激发
6.1.3 轫致辐射
6.1.4 电子康普顿散射
6.2 电子非弹性散射的Yoshioka方程
6.2.1 基本方程
6.2.2 非弹性散射电子的相干性与非相干性
6.2.3 强度守恒
6.2.4 吸收现象
6.3 弹性波中的非弹性激发效应
6.3.1 混合动力学形式因子
6.3.2 吸收势的倒易空间描述
6.3.3 实空间的吸收势
6.3.4 虚势的物理含义
6.3.5 定量电子显微学中的非弹性吸收效应
6.3.6 虚非弹性散射
6.4 非弹性散射过程Ⅰ：声子激发
6.4.1 晶体中的声子
6.4.2 原子振动对晶体势的微扰效应
6.4.3 电子-声子的相互作用
6.4.4 声子色散面
6.4.5 德拜-沃勒因子
6.4.6 多声子激发的混合动力学形式因子
6.4.7 吸收势
6.5 非弹性散射过程Ⅱ：价电子激发
6.5.1 价电子激发的介电响应理论
6.5.2 平均自由程和吸收势
6.5.3 界面和表面激发
6.5.4 混合动力学形式因子和广义介电函数
6.6 非弹性散射过程Ⅲ：原子内壳层激发
6.6.1 激发矩阵
6.6.2 吸收势
6.7 X射线和俄歇电子发射中的衍射和隧道效应
6.7.1 原子内壳层激发的局域化
6.7.2 晶体中电子碰撞电离的非局域化
6.8 非弹性散射中的最小动量转移量
6.8.1 能量守恒
6.8.2 动量守恒
6.9 总结
第7章 热漫散射的半经典理论
7.1 冻结晶格模型
7.2 双束热漫散射理论
7.3 总吸收系数
7.4 多束热漫散射理论
7.5 多声子激发过程
7.6 德拜-沃勒因子的计算
7.7 热漫散射中的相干长度
7.8 缺陷晶体的漫散射
7.8.1 黄昆散射
7.8.2 由点缺陷产生的漫散射
7.9 总结
第8章 电子的非弹性散射动力学I：布洛赫波理论
8.1 Yoshioka方程的解
8.2 迭代方法
8.3 单重非弹性散射电子的衍射
8.4 菊池图样理论
8.5 双重非弹性散射电子的衍射
8.6 Detla函数局域近似下的相