晶体结构范例6篇

晶体结构

晶体结构范文1

一、常见四种晶体类型的性质比较(见表1)

二、“三维构型”之于常见晶体结构

1.“正四面体”常见构型

(1)以CH4 、CCl4等为代表的单分子构型(如图1所示),该“正四面体”的形成是以碳原子为中心,4个氢原子或4个卤原子形成正四面体构型。

(2)以P4为代表的单分子构型(如图2所示),该“正四面体”的形成是以4个磷原子形成正四面体构型,每个磷原子与另外的3个形成三个共价键。

(3)以金刚石、晶体硅为代表的立体网状正四面体构型(如图3所示),该构型是以每一个原子为中心,另外的4个原子与之相连,从而形成正四面体的构型,这也是形成该晶型为原子晶体的原因,原子间均为共价键作用,是一种强作用。

图3其实,金刚石与晶体硅结构是一样的,只不过是硅晶体与金刚石比较,键长变长,键能变小了。

(4)以二氧化硅为代表的立体网状正四面体构型(如图4所示),该构型是以每一个硅原子为中心,另外的4个氧原子与之相连,从而形成正四面体的构型,这也是形成该晶型为原子晶体的原因,原子间均为共价键作用,是一种强作用。

三、利用正方体培养“三维立体建模”的基础模型

1.正方体的模型点线(如图5所示,1个中心、8个顶点、12l面对角线、4条体对角线)

2.连接6条面对角线――形成P4分子的空间构型,如图6所示。

3.以六面体中心O连接4个顶点――形成CH4分子的空间构型,如图7所示。

4.以六面体中某一顶点为中心形成A1型密堆积――如干冰分子的空间构型,如图8所示。

晶体结构范文2

关键词:材料科学基础 教学过程 教学研究 实践教学

中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)04(b)-0062-01

材料科学基础是一门讲述金属与合金的成分、结构、组织与性能之间的内在联系以及在各种条件下变化规律的课程,既有较强理论性,又要为后续各有关专业课打基础[1]。随着高等教育教学改革研究和实践的不断深入,各高等学校材料成型及控制工程专业材料科学基础对教学方法和教学手段都在不断探索和改革[2]。近年来,江苏科技大学从拓宽教学内容、更新知识体系、优化教学方法、网络课程建设、完善实践教学等方面对材料基础课程提出了建设需要。作为材料科学基础的理论与实验课教师,我在思考如何利用学校教学改革的契机,针对材料科学基础教学中出现的问题探索新教学方法,达到提高教学质量的课程建设目标。

1 材料科学基础课程的教学现状

我校材料成型及控制工程专业的材料科学基础主要面向铸造和焊接方向的学生,课程是从原来的金属学及热处理课程拓宽而来,主要分为晶体学、结晶学、相变、塑性变形、扩散、热处理原理与工艺等部分。从几年的教学和考试经验来看,晶体结构部分,我校学生对金属的空间结构较容易理解,但与空间结构结合起来的堆垛方式和层间间隙学生的理解较为困难。后面几个章节涉及晶体结构内容最多的是晶体的塑性变形,在塑性变形的学习中,学生能够很好的理解晶体的滑移过程中的变形面和变形方向。但对孪生变形,学生反映对书内介绍的切变过程、切变区与未切变区的分界面、发生均匀切变的孪生面、孪生面切动的孪生方向等内容看不懂。特别难以理解的是孪生变形中均匀切变的晶面与孪生面的关系及变形区与未变形区的镜面对称关系。

2 课堂教学方法的创新

2.1 课堂设计

针对材料科学基础教学中出现的晶体结构和孪生变形教学难点,在课堂上动画展示晶体结构堆垛方式和孪晶变形的基础上,探索让学生操作模型的方式增强学生的感知,模型利用科研中研究原子之间位向关系的磁力棒(带钢球)和波波球组建。波波球用于展示晶体堆垛模型,磁力棒用于展示孪晶变形模型。堆垛模型为颜色不同的并分组粘牢的波波球,分为三个一组、六个一组、单个一组两种。孪晶变形模型为用磁力棒及钢球排列出的面心立方{110}面的点阵结构,变形区用不同颜色的磁力棒以区别于变形区。

2.2 课堂教学实践

讲述晶体结构时,首先动画演示堆垛方式,面心立方与密排六方的密排{111}与(0001)原子排列情况完全相同,由(0001)面沿[001]方向按ABAB……顺序堆垛即为密排六方结构。以(111)面逐层堆垛按ABCABC……顺序堆垛的即为面心立方结构。

之后尝试让同学们自己堆垛出两种空间结构。将已用胶水粘牢按颜色分组的波波球模型发给学生,每组学生发放六个一组的模型三个,三个一组的模型两个,三个一组的两个。要求学生根据动画按ABCABC顺序堆垛出面心立方模型,按ABAB顺序堆垛出密排六方模型。之后再让同学们用现有的波波球自己堆垛出一个面心立方和密排六方晶胞。对堆垛理解不深,开始时摆不好学生在堆垛成功后,反映完全理解了堆垛的方式。

在堆垛好面心立方晶胞后,让同学观察球与球之间的间隙。然后给学生讲述实际金属中这些间隙的重要性,其数量、大小及位置对了解材料的相结构、扩散、相变等问题都很重要。

在讲述孪生变形时,首先将孪生变形前后的两个晶格模型展示给学生。介绍钢球代表原子的中心,磁力棒代表晶格中连接阵点的直线。每组同学发放一个用磁力棒和钢球排列好的正面为面心立方{110}面的晶格,告诉学生{110}面不是孪生面,而是发生变形的晶面,而变形的晶面上用不同颜色的磁力棒展示的为孪生变形区。通过观察立体的变形区,学生很快找到了变形区和未变形区的界面孪生面。并且根据孪生面,指出了孪生方向。之后让学生自己尝试孪生变形操作,孪生变形过程较为复杂,但通过指导,大部分学生完成了对变形区的变形。

2.3 教学总结

通过形象直观的模型引出教学内容的教学方法优化加深学生的印象,促进了学生对晶体结构和孪生变形的理解。大部分学生反映五颜六色的波波球堆垛模型很吸引他们的兴趣,他们反映对模型排列的实践像是在做游戏,同时,让他们更好的理解了晶体的空间结构。对于孪生变形,作业和测验情况显示学生对孪晶变形特征的表述方法更多了,不再是单纯的书本上的表述,而过去测验中大部分学生难以找到变形区与未变区镜面对称的两部分晶体,大部分学生在测验中找到了,说明大部分学生真正理解了孪生变形的特点,教学效果提高了。

3 结语

本文根据材料科学基础晶体结构及孪晶教学环节中出现的问题进行的教学改革,可以提高学生材料科学基础相关知识的理解水平,达到提高教学质量的目标。

参考文献

晶体结构范文3

关键词:光子晶体;微带贴片天线;杂波抑制;光子带隙

中图分类号:TN822 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2011)31-0064-03

一、概述

微带天线广泛应用于雷达、通信等领域,但微带天线的不足之处在于,其结构可以支持表面波,而表面波使能量难以辐射出去,被束缚在介质层附近,从而使天线的效率降低;此外,电磁波在介质截断的地方容易出现辐射和绕射现象,使天线的方向图受到不良影响,导致天线旁瓣起伏加大和后瓣增大,容易造成天线受到电子欺骗和干扰。

随着技术的发展,将微波器件与光子带隙材料相结合的应用产品渐渐增多和成熟,PBG(光子带隙)结构是周期性的带阻特性结构,在某些频段能够显著抑制电磁波的传播,PBG的应用优势可以体现在两方面:一是压制高次谐波;二是提高方向图增益,抑制表面波。本文结合光子晶体结构的技术特点和发展趋势,探讨在微带贴片天线中引入光子晶体结构的具体应用,使天线表面波的辐射在光子晶体的特性作用下被减小,使杂波得到抑制,增强天线在最大辐射方向上的增益值,最终整体提升天线的接收信号的能力。

二、光子晶体的原理概述

光子晶体是一种电磁介质,其折射率具有周期性变化的特点。最初,光子晶体主要的应用是在光学范畴,结合电磁场电磁波理论,如果介质中的介电常数具有周期性分布的规律,则其电磁场服从Maxwell方程。通过求解周期场中Maxwell方程,可知该方程在某些频率区域内无解,只有在特定的某些频率下,该方程才存在有效解。由此可知,某些频率的电磁波在周期性的介电结构中是无法传播的。我们以“光子带隙”命名这些被禁止的某些频率区间,把存在光子带隙的周期性介质叫做光子晶体。对于光子晶体而言,其最重要的特征也在于此。

微带天线与其他类似的微波天线相比具有诸多优点,包括重量轻、体积小、适合与电路集成、剖面低等,但同时微带天线本身性能的发挥也受限于其固有的缺点。举例来讲,微带天线工作频带只有1%~5%,相对较窄,微带天线还会激励起表面波,高次模,同时也易于发生有源天线的伪辐射。所以,利用光子晶体所特有的频率带隙特性,弥补微带天线的不足之处,能够显著天线微带天线性能。基于光子晶体的微带天线主要有以下几种类型:

(一)基于介质型光子晶体的微带天线

这种微带天线结构是本研究所关注的天线结构。这种结构通过在处于天线支撑基片位置的介质层中挖出空气洞,把天线在中间包围起来。因为基片结构往往比较薄,天线的背面必须有金属质地的地板以起到支撑作用,因此介质型结构微带天线在加工方面难度比较大;此外,因为光子晶体结构其工作波长是周期尺寸的两倍,只加了少数几个周期在天线周围,天线的整体尺寸比较大。

(二)基于UC-光子带隙的微带天线

属于金属D电介质型的光子晶体。这样的结构相对而言比较紧凑,天线在同样处于光子晶体结构中间被包围起来。这种类型的光子晶体,结构其工作波长是周期尺寸的10倍以上,因此整体尺寸来讲,这种天线的结构显得更加紧凑,可以采用同轴对天线馈电。基于UC-光子带隙的微带天线的不足之处在于其比较复杂的结构,为设计带来一些困难。

(三)基于高阻表面光子晶体的微带天线

这种光子晶体结构的基本特性是带隙性能好、结构紧凑,便于集成,因此广泛地应用于天线的设计中。同时这种天线在设计上比较简单,将这种光子晶体结构用于设计微带天线,将光子晶体结构布置于微带天线四周的介质基板上,微带天线的工作频率与光子晶体的表面波带隙重合。

三、基于光子晶体结构的微带贴片天线设计

本文所阐述的光子晶体结构的微带贴片天线,是首先结合圆极化 GPS 贴片天线,并以微波介质复合材料作为基板,把光子晶体结构引入到此款GPS天线,通过实证研究与测试,来观察天线接收信号的能力以及天线的参数指标的提高程度。

(一)在微带贴片天线接地面引入光子晶体结构

微带贴片天线接地面引入光子晶体结构的方法采取了地面腐蚀型结构,这种结构腐蚀出周期行的孔洞排列在天线的接地面上,这些孔洞体现出光子晶体频率所特有的带隙特性,从而得到比较好的阻带性能。这种结构在业界也被称为“缺陷地”结构。这种实现方法对结构破坏很小,而且制作相对简单,加工难度也不大。决定这种结构的特性的主要因素包括:(1)周期单元的数目多少;(2)周期单元的具体排列方式以及周期单元的结构特点,此外还包括介电常数,介质的厚度等因素。大部分基于光子晶体结构的“缺陷地”周期单元都采用圆形、方形等相对简单的几何形状,为了获得多频段的频率带隙,也可以引入分形结构的单元来构成其几何形状。

通过在接地面上挖圆孔,接地面上挖周期性正方形孔洞均可构建在微带贴片天线接地面引入光子晶体结构的天线,本文提出一种新的“缺陷地”结构,主要模式为接地面上挖周期性的双振子形状孔洞,仿真模型结构如图1所示:

图1中,所构建的接地面面积是100×100mm,将双振子形状的孔洞挖出来,使其分布于天线接地面,从而实现光子晶体结构的使用。本文的设计方式和参数为:对于主振子,其宽度是2mm,条带长度是8mm,对于附着振子,其宽度是2mm,条带长度是6mm。以13mm长度作为其阵列间距,周期的个数是7个。其中,坐标中心距第一层周期结构中心的距离是27mm。在天线上接地面处馈电点与双振子位置发生重合之处不挖双振子。

(二)在微带贴片天线介质中引入光子晶体结构

微带贴片天线介质中引入光子晶体结构的方法,是通过将空气孔洞布置在介质材料上,从而改善天线的性能,实现光子晶体结构的使用。从实现的难易来讲,这种模式的加工难度较低。这种结构的天线在很大程度上削弱了旁瓣和背瓣,带宽也有比较显著的增加,天线的向前辐射的增益与传统天线相比较,平均提高了10DBI左右。本文所设计的天线采用了介质型光子晶体结构,通过在在基板材料中加载光子晶体结构来实现。仿真模型结构如图2所示:

具体实现方法是:将周期性排列的孔洞打入微带基板的介质中,从而形成介质型微光子晶体。本设计中,所选的天线基板介电常数为10.3,天线损耗角正切值在1×10-3以下,选用厚度为2.5mm的复合板介质。金属贴片的面积为29.43mm2,把半径为2.5mm的空气孔洞分布于在介质材料中,并使之在贴片周围有规则的排列,在贴片的四周挖周期性的孔洞,略过贴片正下方,所挖孔洞共有三层,其周期值设定为10.5mm,坐标圆心到第一层空洞距的距离为25mm。

四、实收信号测试

(一)在微带贴片天线接地面引入光子晶体结构测试

图3所示为在微带贴片天线接地面引入光子晶体结构测得到的方向图:

图 3 在微带贴片天线接地面引入光子晶体结构测得到的方向图

由图3可知,天线辐射方向图在上半平面没有旁瓣辐射,比较圆滑均匀,方向图的E面和方向图H面也吻合得比较好。天线零角度的最大增益在接地面挖双振子形孔洞后,值为5.26DBI。

同时应该看到的是:在微带贴片天线接地面引入光子晶体结构中,由于接地结构被部分的破坏,导致天线的背向辐射变大,这是需要尽力避免的。

天线的轴比数据见表1:

可知天线的圆极化特性得到了增强。

(二)在微带贴片天线介质中引入光子晶体结构测试

由图可知,在上半平面,天线的辐射方向图没有旁瓣辐射,很圆滑均匀。方向图的 E 面和方向图H 面也吻合得比较好,天线的后向辐射也不太显著,天线零角度的最大增益在微带贴片天线介质中引入光子晶体结构后,值为5.25DBI。

天线的轴比数据见表2:

可知天线的圆极化特性得到了增强。

(三)微波暗室测试

将本文所设计的接地面挖正方形天线与介质型空气柱天线在微波暗室中测试,测试信号的产生来自固定功率信号模拟设备,在微波暗室中以标准的圆极化天线发射信号,测定待测天线的信号接收效果,见表3:

表3 天线接收信号微波暗室测试数据

天线种类 普通天线 接地面挖正方形天线 介质型空气柱天线

由上表的数据可知,在微波暗室中,普通天线信噪比为38dB,接地面挖正方形天线与介质型空气柱天线信噪比明显增强,增加了约3~4dB,效果显著。

五、结语

天线在很多领域都有广泛应用。光子晶体是一种具有频率带隙的周期介电材料,也是一种新型人工材料,在微波频段发展迅速。本文基于目前的光子晶体科研基础,设计了基于光子晶体结构的微带贴片天线,经过实验测试,证实能够克服传统天线的一些不足,具有比较好的理论价值和实践意义。

参考文献

[1] 钟顺时.微带天线理论与应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001.

[2] 闫敦豹,袁乃昌.PBG结构缺陷的谐振特性研究[J].微波学报,2010,19(3).

[3] 车仁信,程鑫,纪颖.基于FDTD的宽带微带天线的研究

[J].现代雷达,2006,28(5).

晶体结构范文4

关键词:多金属氧酸盐;水溶液合成;过渡金属

中图分类号:O614 文献标识码:A

通过仔细的调查研究我们可以得知,在以往的文献中,大多研究的是基于Keggin结构、Dawson结构等化合物,没有深入的研究溶液中合成含Anderson型多阴离子的化合物。近些年的研究表明,Anderson型多阴离子的性能也较为优异。笔者在原料方面选取了简单无机盐和醋酸,通过对溶液的酸碱值进行调节,对两种新化合物进行了合成,对晶体结构数据进行了收集,并且研究了含过渡金属配合物的合成、晶体结构及性质。

1 实验部分

一是试剂和仪器:三是化合物的热重:通过TG分析化合物1我们可以得知,有三步失重存在于50到400摄氏度的范围内,前两步有着较低的失重温度,吸附水和结晶水会失去,失重量在百分之十五左右,后一步有着较高的失重温度,配位的乙酸根离子会失去,失重量为百分之十五左右,同时,还会破坏分解晶体,总的失重量为百分之三十左右,和理论值没有较大的差距。

四是化合物的紫外光谱:通过相关的研究我们可以得知,有一条吸收带出现于250nm左右,这是因为有两个顺式端基氧存在于Anderson结构杂多化合物中,有着较短的距离,孤对电子会互相排除,这样就增加了电子跃迁吸收能量,促使谱带蓝移问题的出现。

结语

通过上文的叙述分析我们可以得知,结合相关文献的研究结果,本文成功合成了两种化合物,并且对含过渡金属配合物的合成、晶体结构以及性质等方面进行了深入的研究,希望可以提供一些有价值的参考意见。

晶体结构范文5

【摘要】 【目的】探讨正常人晶状体随年龄的增长对眼前段轴向空间结构的影响。【方法】采用眼前段光学相干断层扫描仪(AS-OCT)测量正常人105例(105只眼)前房深度(ACD)和晶状体厚度(LT);比较它们性别间的差异,采用直线相关与回归分析方法分析年龄与ACD、LT的相关关系。【结果】正常人ACD、LT的平均值分别为:2.97(S=0.32)mm、4.21(S=0.43)mm。女性ACD为2.87(S=0.33)mm比男性3.07(S=0.29)mm浅(P=0.001);LT性别间差异无统计学意义(P=0.250)。ACD与年龄负相关(r=-0.570,P=0.000),LT与年龄正相关(r=0.806,P=0.000)。ACD随年龄的增加每年变浅8 ?滋m(P=0.000);LT随年龄每年增厚21 ?滋m(P=0.000)。晶状体随年龄向玻璃体腔方向扩张的速度存在性别差异(P=0.000),男性13 ?滋m/year,女性7 ?滋m/year。【结论】女性ACD比男性浅,正常人随着年龄的增加,ACD逐渐变浅,LT厚度逐渐增加。女性LT的增加使ACD更趋于变浅,而男性则较多向玻璃体腔扩张。

【关键词】 眼前段光学相干断层扫描仪; 前房; 晶状体; 年龄

Abstract: 【Objective】 To evaluate effect of lens increasing with ages on the vertical space of anterior segment in normal subjects. 【Methods】 One hundred and five eyes of 105 normal subjects were enrolled, whose anterior chamber depth (ACD) and lens thickness (LT) were measured using anterior segment optical coherence tomography (AS-OCT). The differences of ACD and LT between genders were compared. The effect of age on ACD and LT were analyzed using linear correlation and regression. 【Results】 The mean of ACD and LT were 2.97 (S=0.32) mm, 4.21 (S=0.43) mm, respectively. The mean ACD of females was 2.87 (S=0.33) mm, which was significantly shallower than that of males 3.07 (S=0.29) mm (P=0.001). LT showed no significant difference between genders (P=0.250). There were significant negative correlation between age and ACD (r=-0.570, P=0.000), and positive relationship between age and LT (r=0.806, P=0.000). The linear analysis showed decreases of ACD with age(P=0.000)by 8 ?滋m per year, and the increase of LT with age(P=0.000)by 21 (m per year, respectively. The tendency of lens growth with age toward vitreous cavity was more apparent in males than in females(P=0.000),which was 13 ?滋m in males and 7 ?滋m in females per year. 【Conclusion】 The ACD of females was shallower than that of males. In normal subjects, ACD become shallower while LT increase with age. The increase of LT in females was prone to narrowing ACD, while the growth of lens in males was much likely towards vitreous cavity.

Keywords: anterior segment optical coherence tomography; anterior chamber, lens, age

许多眼病与眼球的解剖结构密切相关,前房深度(anterior chamber depth,ACD,lAC)以及晶状体厚度(lens thickness,LT,lL)等生物学数据对原发性闭角型青光眼(primary angle closure glaucoma, PACG)、近视等疾病的诊治和临床研究具有一定的指导意义。研究表明,正常人的晶状体随年龄的增长,其厚度和体积逐渐增加,受此影响房角、ACD等眼前段空间结构不断的变窄,来自晶状体随年龄的改变可能是促使PACG房角关闭的一个至为关键的因素[1,2]。但目前临床对正常人晶状体生长与眼前段结构影响的量化关系尚不清楚,国内亦未见相关的文献报道。眼前段光学相干断层扫描仪(anterior segment optical coherence tomography,AS-OCT)是一种非接触、非创伤性的眼前节检测系统。由它扫描获得的一帧眼前段结构断层成像图片包括了角膜、前房、晶状体、虹膜和巩膜等组织,并可以利用仪器的自带程序对这些组织参数进行定量测量[3,4]。故可以用于分析晶状体改变对其它眼前段组织的影响,以及全面地分析眼前段各组织之间的相互关系。为进一步了解PACG房角关闭的机制,本研究采用AS-OCT对一组正常人ACD和LT进行断层扫描,探讨晶状体随年龄的改变对眼前段轴向空间结构所产生的影响。

1 材料与方法

1.1 研究对象

收集2006年3月至2006年7月在中山大学中心眼科中心门诊检查的正常人105例(105只眼),右眼48只,左眼57只;男性52例,女性53例。所有受检者均被告知检查目的,并获得受检者的同意。

正常人入选标准:①屈光度-3.00~+1.00 D,矫正视力≥1.0;②Goldmann眼压值≤21 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa);③杯/盘(C/D)≤0.6,且双眼C/D的差异≤0.2;④视野正常,无视网膜神经纤维层缺损,且无闭角青光眼急性发作或慢性周边前粘连的相关体征;⑤无外伤史、白内障、眼球手术史、青光眼家族史;⑥选择屈光度较小的眼进入研究。

1.2 AS-OCT扫描与图像分析

采用德国Carl Zeiss公司生产的ZEISS VisanteTM眼前段光学相干断层扫描仪1000型进行ACD和LT断层扫描。ACD和LT的扫描采用单线扫描程序(anterior segment single),具体方法参见文献[5]。选择ACD、LT的水平扫描图像,采用Caliper程序进行测量分析。

1.3 统计学方法

年龄、屈光度、ACD以及LT性别间的比较采用独立样本t检验;年龄与ACD、LT的关系采用直线相关、回归分析。

2 结 果

2.1 一般资料

正常受检者年龄18~81岁,平均43(S=18)岁;男性52例,平均40(S =16)岁;女性53例,平均46(S=19)岁,男女之间年龄的差异无统计学意义(t=-1.565,P=0.121)。屈光度-3.00~+1.00 D,平均-0.9(S=1.2)D,其中男性平均-0.9(S=1.2) D,女性平均-1.00(S=1.3)D,性别间屈光度的差异无统计学意义(t=0.265,P=0.791)。

2.2 前房深度与晶状体厚度

AS-OCT的ACD和LT测量值见表1,结果显示女性的ACD比男性浅,差异有统计学意义(t=3.482, P=0.001);LT男女比较差异无统计学意义。(t=-1.156, P=0.250)。

2.3 年龄与前房深度和晶状体厚度的关系

2.3.1 前房深度与晶状体厚度的散点图 对ACD、LT分别作散点图,并进行Loess回归分析(图1)。可见随年龄的增加LT逐渐增厚,ACD逐渐变浅;ACD与LT的Loess曲线呈中间陡峭两侧略平的趋势;即表明晶状体在不同年龄段的增长可能不一致。

2.3.2 年龄与晶状体厚度的相关分析 对年龄与LT进行相关分析,两者正相关(r=0.806,P=0.000);进一步对LT与年龄(Xa)、性别(Xs)以及年龄与性别的交互因子进行回归分析,性别(t=1.192,P=0.236)、年龄与性别的交互因子(t=-1.359,P=0.177)未进入回归方程,回归方程可表示为:lL=3.292+0.021 Xa,方程有统计学意义(F=64.255,P=0.000)。即晶状体随年龄的增厚无性别间差异,为21 ?滋m /year。

2.3.3 年龄与前房深度的相关分析 对年龄与ACD进行相关分析,两变量负相关(r=-0.570,P=0.000)。对ACD与年龄、性别以及年龄与性别的交互因子进行回归分析,性别(t=-0.531,P=0.597)、年龄与性别的交互因子(t=-0.697,P=0.487)未进入回归方程,可表示为:lAC=3.414-0.008Xa,回归方程有统计学意义(F=21.148,P=0.000)。即ACD随年龄增加而变浅的改变无性别差异,为8 ?滋m/year。控制LT因素,对年龄与ACD进行偏相关分析,ACD与年龄无相关性(r=0.008,P=0.935)。

2.4 晶状体增长与眼前段结构的关系

将ACD与LT之和视为眼前段的轴长(anterior segment axial length, ASAL,lASA),105例105只眼平均ASAL为7.18(S=0.30)mm,极差(6.51~7.95)mm,95%置信区间(7.12,7.24)mm。男女分别为:7.23(S=0.32)mm、7.12(S=0.27)mm,性别间比较(t=1.939,P=0.055)差异无统计学意义。

将ASAL与年龄进行线性相关与回归分析,两者正相关(r=0.598,P=0.000),将眼前段轴长与年龄、性别以及年龄与性别的交互因子进行回归分析,交互因子进入回归方程(t=-2.195,P=0.03),回归方程有统计学意义(F=21.277,P=0.000);即ASAL随年龄的改变有性别差异。分别对男性、女性的ASAL与年龄进行直线回归分析,回归方程均有统计学意义。男性(F=39.629,P=0.000)的回归方程为:lASA男=6.706+0.013Xa;即男性ASAL随年龄增长为13?滋m/year;。女性(F=17.929,P=0.000)为:lASA女=6.792+0.007Xa,女性ASAL随年龄增长为7 ?滋m/year。

3 讨 论

3.1 前房深度和晶状体厚度的测量值

临床中ACD和LT的测量以A超最为普遍,但这一测量方法不是在直视下测量,瞳孔大小、测量者的经验以及可能出现的偏轴测量均可能影响测量值的准确性[6]。此外,ACD和LT还与调节密切相关,测量时受检者自身的屈光状态及其注视目标距离不同,受检眼的调节状态也不一致,这种测量不能客观的反映眼在自然状态下的ACD 和LT。新近推出的AS-OCT,对眼前段组织的分辨率、穿透力较好,可以对前房、房角、晶状体等组织进行定量测量,具有较好的测量信度[3-6];且利用其自带程序,可使受检者在非调节的状态下进行扫描成像,同时通过监视屏可对晶状体的前后极进行准确地判定,最大限度的消除了偏轴测量,这些优势使得 AS-OCT对ACD和LT的测量更准确、客观[6]。研究表明,女性的PACG 患病率高于男性,流行病学的资料也证实女性的ACD比男性浅,荟萃文献分析,女性的ACD比男性浅0.08 mm[7-9]。本研究ACD和LT,分别为2.97 mm,4.21 mm。其中,女性的ACD比男性浅0.21 mm,LT无性别差异。这提示女性的眼前段结构比男性小,可能是其PACG患病率较高的一个原因。

3.2 晶状体增长对眼前段轴向空间结构的影响

晶状体上皮细胞的分化增殖,可以贯穿一生。正常人随着年龄的增长,晶状体逐渐增长,ACD随之变浅。研究表明[2],晶状体随年龄的增长,可出现厚度和体积的增长,以及由晶状体体积增长所可能引起的晶状体悬韧带松弛而导致的晶状体位置改变。晶状体的这种改变对眼前段结构的影响是双向的,在眼前段的轴向空间上,其所产生的效应为,向前可致ACD变浅,向后则向玻璃体腔扩张[10]。Roters认为,在晶状体随年龄的生长所增厚的量中,有40%~50%是向前生长的,具体体现为ACD的变浅[10]。Allouch等[11]的研究表明,LT 每年增厚26 ?滋m(r=0.82),ACD 每年变浅21 ?滋m(r=-0.68);Shyn等[12]的研究表明,LT每年增厚15 ?滋m。本文对年龄与ACD关系的偏相关分析,当控制LT后,年龄与ACD无相关性,这提示ACD随年龄的变浅实际是由晶状体随年龄的改变所导致的。本研究LT每年增长21 ?滋m,ACD每年变浅8 ?滋m。这提示随年龄的增长晶状体向前房方向的改变为8 ?滋m/year。本研究也显示,LT以及晶状体增长的速度均不存在性别差异,且LT增长对ACD的改变也无性别差异。但我们认为,由于女性的ACD比男性浅,ACD同样量值的变浅,相对而言,女性的ACD受影响更大,这可能是女性PACG患病率较男性高的又一个原因。

我们将中央角膜内皮面至晶状体后极的距离视为眼前段轴长(即ASAL=ACD+LT)。从这一假设可认为,ASAL随年龄增加的量即为晶状体向玻璃体腔扩张的量。因为,晶状体向前的增长仅使ACD变浅,并不会导致眼前段轴长的增加;而当晶状体向后增加时,则可使眼前段轴长的增加。本文的分析结果表明,晶状体除了向前房方向扩张外,还向后方的玻璃体腔扩张,且男性晶状体向后增加的程度比女性多。根据本研究我们认为,晶状体增长对眼前段轴向空间结构的改变存在性别差异:对于女性,晶状体的增长使ACD相对更趋于变浅,而男性的晶状体则比女性更多地向玻璃体腔扩张。

基于本研究我们推测,女性PACG的患病率高于男性可能有以下两个理由:①女性的ACD比男性更浅;② 男女的晶状体增长对眼前段轴向空间结构的改变存在方向上的差异,男性晶状体的增长更趋于向玻璃体腔方向扩张,而女性LT的增加使ACD更趋于变浅。文献表明[1],PACG除了具有更厚的晶状体,还可能与晶状体的位置靠前有关。本文晶状体增长对眼前段结构改变所表现出性别上的差异,是晶状体生长方式有性别差异,还是晶状体在增长中发生了具有性别差异位置前移,或兼并而有之?更为重要的是,这一性别差异在PACG的发生发展中起怎样的作用?需要进一步的研究加以探究。

但本研究的样本来自眼科门诊病人,受试对象的选择有可能存在选择偏倚,另从文中的图1可知,样本在各年龄组的分布不太均匀,这些抽样上的误差有可能会对分析造成一定的影响。进一步的研究应当选择在自然人群中抽样,以尽量避免这种样本选择偏倚而可能产生的影响。

参考文献

LIM M C, LIM L S, GAZZARD G, et al. Lens opacity, thickness, and position in subjects with acute primary angle closure [J]. J Glaucoma, 2006, 15(3): 260-263.

LOWE RF. Anterior lens displacement with age[J]. Br J Ophthalmol, 1970, 54(2): 117-121.

曾阳发, 刘 杏, 蔡小于, 等.AC-OCT与OCT测量中央角膜厚度的比较 [J]. 中山大学学报:医学科学版, 2007, 28(2): 230-233.

BAIKOFF G, LUTUN E, FERRAZ C, et al. Static and dynamic analysis of the anterior segment with optical coherence tomography [J]. J Cataract Refract Surg, 2004, 30(9):1843-1850.

刘 杏, 曾阳发, 夏园玲, 等.眼前段相干光断层扫描仪测量前房深度与晶状体厚度的一致性和可重复性研究 [J]. 中国实用眼科杂志, 2007, 25(6):600-603.

NEMETH G, VAJAS A, TSORBATZOGLOU A, et al. Assessment and reproducibility of anterior chamber depth measurement with anterior segment optical coherence tomography compared with immersion ultrasonography [J]. J Cataract Refract Surg, 2007, 33(3): 443-447.

WOJCIECHOWSKI R, CONGDON N, ANNINGER W, et al. Age, gender, biometry, refractive error, and the anterior chamber angle among Alaskan Eskimos[J]. Ophthalmology, 2003, 110(2): 365-375.

FOSTER P J, ALSBIRK P H, BAASANHU J, et al. Anterior chamber depth in Mongolians: variation with age, sex, and method of measurement [J]. Am J Ophthalmol, 1997, 124(1): 53-60.

WEEKERS R, DELMARCELLE Y, COLLIGNON J, et al. Optical measurement of the depth of the anterior chamber. Clinical applications[J]. Doc Ophthalmol, 1973, 34(1): 413-434.

ROTERS S, HELLMICH M, SZURMAN P. Prediction of axial length on the basis of vitreous body length and lens thickness [J]. J Cataract Refract Surg, 2002, 28(5): 853-859.

ALLOUCH C, TOUZEAU O, KOPITO R, et al. Crystalline lens biometry using A-scan ultrasound and the Orbscan device [J]. J Fr Ophtalmol, 2005, 28(9): 925-932.

晶体结构范文6

1从一道测试题说起

2008年某硕士论文中的一道测试题:2001年报道硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。该化合物的晶体结构单元为:镁原子间形成正六棱柱,镁原子位于正六棱柱的顶点上,且棱柱的上下底面还各有一个镁原子,六个硼原子位于棱柱内,则该化合物的化学式为________。

论文对于该题的分析中说道:已知该化合物的晶体结构基元晶胞,要求推测该化合物的化学式。通常会画出晶胞的图形,想象六棱柱顶点上各有一个镁原子,并且该镁原子同时为六个六棱柱所共用。上下面心上也各有一个镁原子,该镁原子同时为两个六棱柱所共用, 所以n(Mg)∶n(B)=(6×1/6×2+1/2×2)∶6=1∶2,该化合物的化学式为MgB2。

测试题与论文对于该题的分析涉及到晶胞的形状、晶胞与结构基元等基本概念。从科学性角度看有些什么问题呢?

2 有没有六棱柱体形状的晶胞?

2.1 晶胞的基本形状

“晶胞与晶格是一个概念吗?”[1]一文已阐明晶胞的两大要素是:

①晶胞的形状与大小,用晶胞参数a,b,c,α,β,γ表示。这就意味着晶胞的形状一定是平行六面体,彼此间无缝并置,具有平移对称性。

②晶胞的内容:用分数坐标表示晶胞中原子、离子或分子的种类、数目与分布。

用a,b,c,α,β,γ六个晶胞参数表示晶胞的形状一定是平行六面体。试想晶胞的形状如果是六棱柱体,用这六个参数足以表达吗?当然不行。

2.2 有六棱柱体形状的晶胞吗?

按理应该没有六棱柱体形状的晶胞,但是阐述六种典型的离子晶体结构时,不少《物质结构》教材用一个六棱柱体的图形表示六方ZnS晶体的结构,如图1所示,这又如何解释呢?

这是否意味着六方ZnS晶胞的形状是一个六棱柱体呢?当然不是。请注意图1是六方ZnS型结构,而不是六方ZnS型的晶胞。用一个六棱柱体的图形表示六方ZnS的晶体结构,只是为了说明六方晶系的特征对称元素是六重旋转轴6或6反轴,但不能认为晶胞的形状就是六棱柱体。六方晶胞的形状一定也是平行六面体。晶胞参数a=b≠c,α=β=90°,γ=120°。

那么,一个六棱柱体如何划分成六方晶胞呢?为了看清六棱柱体与六方晶胞的关系,图3略去了锌原子和硫原子。

根据晶胞学说,晶胞间无缝并置,具有平移对称性。如按图3(b)划分成三个晶胞,这三个晶胞虽然无缝并置,但为旋转对称性,而非平移对称性,不符合晶胞的要求。合理的划分应为(c),即划为两个完整的六方晶胞,另两个是半个的六方晶胞。为了更清楚地表达六方晶胞在空间的平移对称性,不妨再补上两个虚线所示的晶胞,见图3(d)。

3 结构基元与晶胞

结构基元是点阵理论中的一个核心概念。点阵理论着重考察晶体结构的重复方式,而不考察晶体结构的重复内容。将实际重复的内容称为结构基元,并将其抽象成几何学上的点,称为点阵点。而晶胞是晶胞学说的核心概念,是晶体的基本重复单位。

可见,结构基元与晶胞是分属于点阵理论与晶胞学说的两个重要的不同概念。至于结构基元与晶胞的内容,有时是一致的,有时则不一致。例如对CsCl晶体来说,CsCl晶胞只含1个CsCl,因而是一个素晶胞。对应的是简单立方点阵,即只含一个点阵点,点阵点所代表的结构基元的内容也是1个CsCl。此时晶胞与结构基元的内容是一致的。但对NaCl晶体来说,NaCl晶胞含有4个NaCl,因而是一个复晶胞。对应的是立方面心点阵,含有4个点阵点,每个点阵点所代表的结构基元是1个NaCl。此时晶胞与结构基元的内容就不一致了。总之,对素晶胞来说,晶胞的内容就是一个结构基元的内容。但对复晶胞来说,晶胞的内容与结构基元的内容是不一致的。千万不能因为晶胞的内容与结构基元的内容有时相同,将晶胞与结构基元混同为一个概念。

4 辨析

在硼化镁晶体中,镁原子和硼原子是分层排布的,一层镁原子一层硼原子地相间,图6a为该晶体沿C轴方向的投影图,图中硼原子黑球和镁原子白球投影在同一平面上。

总之,硼化镁为六方晶系。

六方晶胞:a=b≠c,α=β=90°,γ=120°

Mg:0,0,0;

Mg有1个分数坐标,表示晶胞中有1个镁原子(在顶点)。B有2个分数坐标,表示晶胞中有2个硼原子(在晶胞中)。可见,硼化镁的化学式:MgB2

六方H点阵,结构基元为MgB2

尽管对硼化镁晶体来说,六方晶胞的内容是MgB2,结构基元的内容也是MgB2,但是晶胞与结构基元是两个概念,不能混为一谈。

参考文献:

[1]高剑南,晶胞与晶格是一个概念吗?化学教学,20091,4.

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