项目简介：   本项目属于经典的晶体学范畴。

它的科学价值在于：

1. 在世界上首次系统的、精确的、物理意义清晰的解出了达尔文于1922年提出的、描述X射线和中子在单晶体内传输过程的"达尔文方程"。它的破解引起了一系列的创新。

2. 首次在理论上解决了单晶的中子和X射线衍射结构分析中的消光问题。衍射结构分析是测定物质分子结构的基础，而单晶衍射结构分析过程中"消光因子"的无法确定一直是这一技术的未解难题。本工作首次推导出平板晶体消光因子的精确表达式，首次用它对国外的LiF单晶作了92个峰全峰分析，崎离因子只有1.4%，证明了平板单晶消光问题的解决。

3. 首次编制了应用潜力很大的柱形晶体积分反射率和消光因子表：球形单晶样品是实验中最常用的样品形式，它的消光因子可以从柱晶算出。作者通过达尔文方程的数字解首次建成了五个精度为0.02%的柱晶消光因子表，为最终建成球晶的消光因子标准总表打下了基础。

4. 首次定量的判明柱晶的衍射几何，包括指出Becker和Coppens(以后称为BC)(1974)等权威的错误和BC作的并被沿用至今的消光理论的的局限性的根源，克服了这一缺陷。

5. "晶体单色器"是所有中子和X光衍射仪的关键部件。创立了国际上唯一的计算弯晶和梯度晶衍射强度的"层状耦合模型"理论（现被国际上通称为"达尔文方程的离散形式"）。其原理是使用在平晶消光中得到的理论来选择最佳单色器厚度,对弯晶或梯度晶则利用不同深度曲率或晶格常数的变化减少消光提高出射束强度从而增大单色器效能，目前层状耦合模型已被国际作为单色器设计的标准方法编入McStas软件包广泛采用，产品已投入运行。

6. 由于以上成就，创建人受邀以作者的身份改写了世界权威著作"国际晶体学表C卷2004版"中的有关章节，成为将个人创新成果列入这本晶体学界最高权威著作的第一个中国人。

7. 共列出代表性论文和专著9篇,国外SCI它引数为11 ,SCI平均国外它引数1.2。本工作引文较少，原因是多方面的，将在"详细内容"后面加以说明。

主要发现点：

1. 在引入反应堆物理的一些概念、自创了 xi = 吸收与衍射截面的比值作为参变量，首次系统的、全面的、物理意义清晰的解开了由达尔文于1922年提出的、描述中子与X 射线在非理想单晶中输运过程的"达尔文方程"，得到了精确表达辐射束在晶体中反射、透射等的多个表达式，为开辟这一领域打开了大门。(晶体物理学。HU4,5 )

2. 相应的创建了平板晶体的功率传输方程组并求出了它的普遍解, 得到了平板晶体消光的精确表达式。

为验证这些公式，取国外LiF的实验数据，第一次把所有的、包括消光高达80%以上的92个衍射峰数据全部采用，经消光因子修正后统一分析，最后达到了1.37%的拟合精度。证明了平板消光问题的解决。此外，本工作还分别导出了对单色器设计至关重要的、Bragg和Laue几何下辐射束可穿透晶体的最大约化深度和最佳约化厚度；指出了权威的Bacon和Lowde（1948）理论中的错误。首次导出非对称衍射下的积分反射功率比,并证明了国际晶体学表此前所列出的公式,只是普遍解在极强吸收的情况下的极限解。并在2004年国际晶体学表C卷上作了更新。( X射线晶体学、晶体物理学、晶体结构学。HU4,5,8 )

3. 平板晶不是在实际应用中使用的样品形状。为了向应用层面靠近，对实验中最常用的球形晶的基础柱形晶首次通过达尔文方程组的数字解得出了衍射束强度分布、消光因子等，目前已作出了五个高精度的柱晶消光因子表，为最终建成球晶消光因子总表打下了基础。(晶体物理学。HU7 )

4. 由于缺乏理论，过去对柱晶衍射的探讨常基于猜测。本工作首次定量的算出了柱晶四个不同衍射区的出射束的强度及其对总强度的贡献，从而首次发现了其中Bragg-Bragg区分量的重要性，也解决了1974年以来通用的 BC 基于分离变量的近似消光理论之所以仅能用于直径100微米以下样品，原因在于忽略了B-B区,所造成的后果是消光因子可与本工作有成倍的差别(见详细内容中的图7)。而本工作给出的消光因子则适用于任意大小样品。在此基础上也论证了平板与柱晶的积分反射功率比和消光因子的主要不同。并证明随着吸收柱晶样品尺寸的增大,其消光因子逐渐趋近无穷厚平板Bragg几何下的消光因子。(晶体物理学。HU6,9 )

5. "晶体单色器"是所有中子和X光衍射仪上的关键部件。本工作创立了适用于单色器设计的、用以计算各种非理想畸变晶、梯度晶衍射强度的"层耦合模型"，从而可以从理论上计算单色器的性能，选取最佳方案。目前它是国际上唯一的理论，已被泛称为"达尔文方程的离散形式"编入通用的Mc Stas计算软件包供全世界同行采用。根据它设计出的单色器已在欧洲最大的ILL中子散射中心投入运行。此外，此方法也可通过理论和实测对比来判断晶体内裂纹的位置、取向等。(晶体物理学。HU1,2 )

6. 基于以上的首创成果，晶体学界最权威的"国际晶体学表"总编辑特函邀请作者将这些最新成果写进该书C卷的2004年新版，这是国际晶体学界对本工作的创新和前沿性的最权威的认可。(晶体物理学。HU8 )

主要完成人：

1.   胡华琛

本项目的开创者。创造物理参数、模型，全部理论公式的推导，绝大多数计算程序的编制和计算，物理机制的分析。（所有代表性论文的第一作者）

对应于主要发现点1-6，本人贡献：

1和2：达尔文方程的推导得透射和吸收等的多个表达式，计算并验证国外LiF的实验数据。贡献90％。

3和4：编写程序进行柱晶及球晶消光因子等数字计算。贡献90％。

5：创造"层耦合模型"，编写程序与国外实验对比。贡献100％。

6：改写国际晶体学表。贡献100％。

本人在该项研究工作中的工作量占本人工作量的100％。

10篇代表性论文：

1.   A layer coupling model for neutron reflectivity and transmissivity calculation in deformed mosaic crystal/ J. Appl.Cryst, V.25,P.731-736.

2.   Neutron diffraction in flat and bent mosaic crystal for asymmetric geometry./ J.Appl.cryst. V26, P.251-257.

3.   Neutron diffraction in plane and bent mosaic monochromators/ Nucl. Instruments and Methods, A.335, P.239-242.

4.   A universal treatment of X-ray and neutron diffraction in Crystals. I.theory /Acta Cryst. A53, P.484-492.

5.   A universal treatment of X-ray and neutron diffraction in Crystals.Ⅱ.extinction / Acta Cryst.A 53, P.493-504.

6.   Shen Cai-Wan, Li Zhao-Huan, Qiao Ying, Yang Bin. Secondary extinction in cylindrical and spherical crystals for X-ray and neutron diffraction / Chin. Phys. Lett., V.18, No.1. P.74. (2001)

7.   Secondary extinction and diffraction behaviors in cylindrical crystals for X-ray and neutron diffraction. /Acta Cryst.A 59, P. 297-310.

8.   International Tables for Crystallography, Vol. C, pp. 596-598 / Dordrecht/Boston/London: Kluwer. (专著)

9.   Precise analysis of the components of diffraction by cylindrical crystals/ Acta Cryst.A 60. P.562-564.