材料现代分析技术

第1篇结构分析技术
第1章晶体的投影与倒易点阵
1.1晶体的投影/2
1.1.1球面投影/2
1.1.2极式网与乌氏网/4
1.1.3晶带的极式球面投影和极射赤面投影/7
1.1.4标准极射赤面投影图/9
1.2正点阵与倒易点阵/10
1.2.1正点阵/10
1.2.2倒易点阵/10
1.2.3正倒空间之间的关系/12
1.2.4倒易矢量的基本性质/13
1.2.5晶带定律/14
1.2.6广义晶带定律/15
本章小结/15
思考题/16

第2章X射线的物理基础
2.1X射线的发展史/18
2.2X射线的性质/18
2.2.1X射线的产生/18
2.2.2X射线的本质/19
2.3X射线谱/21
2.3.1X射线连续谱/21
2.3.2X射线特征谱/22
2.4X射线与物质的相互作用/26
2.4.1X射线的散射/26
2.4.2X射线的吸收/27
2.4.3吸收限的作用/30
本章小结/31
思考题/32

第3章X射线的衍射原理
3.1X射线衍射的方向/34
3.1.1劳埃方程/34
3.1.2布拉格方程/36
3.1.3布拉格方程的讨论/37
3.1.4衍射矢量方程/40
3.1.5布拉格方程的厄瓦尔德图解/41
3.1.6布拉格方程的应用/42
3.1.7常见的衍射方法/42
3.2X射线的衍射强度/44
3.2.1单电子对X射线的散射/45
3.2.2单原子对X射线的散射/46
3.2.3单胞对X射线的散射强度/48
3.2.4单晶体的散射强度与干涉函数/53
3.2.5单相多晶体的衍射强度/57
3.2.6影响单相多晶体衍射强度的其他因素/58
本章小结/61
思考题/65

第4章X射线的衍生分析及其应用
4.1X射线衍射仪/66
4.1.1测角仪/66
4.1.2计数器/68
4.1.3计数电路/69
4.1.4X射线衍射仪的常规测量/70
4.2X射线物相分析/71
4.2.1物相的定性分析/71
4.2.2物相的定量分析/80
4.3点阵常数的精确测定/84
4.3.1测量原理/84
4.3.2误差源分析/84
4.3.3测量方法/85
4.4宏观应力的测定/89
4.4.1内应力的产生、分类及其衍射效应/89
4.4.2宏观应力的测定原理/89
4.4.3宏观应力的测定方法/92
4.4.4应力常数K的确定/95
4.5微观应力的测定/97
4.6非晶态物质及其晶化后的衍射/97
4.6.1非晶态物质X射线衍射花样/98
4.6.2非晶态物质的晶化/98
4.7单晶体的取向分析/99
4.7.1单晶体的取向表征/99
4.7.2单晶体的取向测定/102
4.8单晶体的结构衍射分析/103
4.8.1四圆衍射仪/103
4.8.2面探测器衍射仪/104
4.9多晶体的织构分析/104
4.9.1织构及其表征/104
4.9.2丝织构的测定与分析/107
4.9.3板织构的测定与分析/111
4.10晶粒大小的测定/122
4.11小角X射线散射/123
4.11.1小角X射线散射的两个基本公式/123
4.11.2小角X射线散射技术的特点/124
4.11.3小角X射线散射技术的应用/124
4.12淬火钢中残余奥氏体的测量/125
4.13X射线薄膜分析/126
4.13.1薄膜物相结构分析/126
4.13.2薄膜厚度的测定/127
4.13.3薄膜应力的测定/128
4.13.4薄膜织构分析/129
4.14层错能的测定/129
4.14.1复合层错概率Psf的测定/129
4.14.2层错能的计算/130
本章小结/131
思考题/134

第5章电子显微分析基础
5.1电子波的波长/137
5.2电子与固体物质的作用/138
5.2.1电子散射/138
5.2.2电子与固体作用时激发的信息/140
5.3电子衍射/144
5.3.1电子衍射与X射线衍射的异同点/144
5.3.2电子衍射的方向——布拉格方程/145
5.3.3电子衍射的厄瓦尔德图解/146
5.3.4电子衍射花样的形成原理及电子衍射的基本公式/147
5.3.5零层倒易面及非零层倒易面/148
5.3.6标准电子衍射花样/149
5.3.7偏移矢量/153
5.4低能电子衍射/155
5.4.1低能电子衍射原理/155
5.4.2低能电子衍射仪的结构与花样特征/157
5.4.3LEED的应用举例/157
本章小结/159
思考题/161

第6章透射电子显微镜
6.1工作原理/163
6.2分辨率/164
6.2.1光学显微镜的分辨率/164
6.2.2透射电子显微镜的分辨率/165
6.3电磁透镜/167
6.3.1静电透镜/167
6.3.2电磁透镜/167
6.4电磁透镜的像差/169
6.4.1球差/169
6.4.2像散/170
6.4.3色差/171
6.5电磁透镜的景深与焦长/172
6.5.1景深/172
6.5.2焦长/173
6.6电镜的电子光学系统/174
6.6.1照明系统/174
6.6.2成像系统/177
6.6.3观察记录系统/178
6.7主要附件/178
6.7.1样品倾斜装置/178
6.7.2电子束的平移和倾斜装置/179
6.7.3消像散器/179
6.7.4光阑/180
6.8透射电镜中的电子衍射/181
6.8.1有效相机常数/181
6.8.2选区电子衍射/182
6.9常见的电子衍射花样/183
6.9.1单晶体的电子衍射花样/183
6.9.2多晶体的电子衍射花样/186
6.9.3复杂的电子衍射花样/187
6.10透射电镜的图像衬度理论/198
6.10.1衬度的概念与分类/198
6.10.2衍射衬度运动学理论与应用/200
6.10.3非理想晶体的衍射衬度/206
6.10.4非理想晶体的缺陷成像分析/206
6.11衍射衬度动力学简介/216
6.12透射电镜的样品制备/220
6.12.1基本要求/221
6.12.2薄膜样品的制备过程/221
本章小结/223
思考题/225

第7章薄晶体的高分辨像
7.1高分辨电子显微像的形成原理/229
7.1.1试样透射函数/229
7.1.2衬度传递函数S（u，v）/231
7.1.3像平面上的像面波函数B（x，y）/233
7.1.4欠焦条件及电镜分辨率/234
7.1.5通带宽度（sinχ=-1）的影响因素/235
7.2高分辨像举例/240
7.2.1晶格条纹像/240
7.2.2一维结构像/242
7.2.3二维晶格像/243
7.2.4二维结构像/244
本章小结/246
思考题/247

第8章电子背散射衍射
8.1基本原理/248
8.1.1电子背散射衍射/249
8.1.2扫描电镜的透射菊池衍射/249
8.2EBSD仪器简介/250
8.3EBSD衍射谱标定与晶体取向确定/252
8.3.1EBSD衍射谱标定/252
8.3.2晶体取向确定/255
8.4EBSD分辨率/257
8.5EBSD样品制备/258
8.6EBSD的应用/259
8.6.1取向衬度成像/259
8.6.2织构分析/260
8.6.3晶粒取向差及晶界特性分析/260
8.6.4物相鉴定/261
8.6.5晶格缺陷分析/262
8.6.6三维取向成像/264
本章小结/265
思考题/266

第9章中子衍射
9.1概述/267
9.2原理/267
9.2.1中子衍射基本原理/267
9.2.2中子衍射和X射线衍射的区别和联系/268
9.2.3中子技术测量应力的基本原理/270
9.3应用/271
9.3.1利用中子衍射原位测定残余应力/271
9.3.2材料织构的衍射测定/273
9.3.3离子溶液的中子散射研究/274
9.3.4中子衍射的生物同位素替代研究/276
本章小结/278
思考题/278

第2篇形貌分析技术
第10章形貌分析
10.1扫描电子显微镜/280
10.1.1扫描电镜的结构与原理/281
10.1.2扫描电镜的主要性能参数/283
10.1.3成像衬度/284
10.1.4二次电子衬度像的应用/286
10.1.5背散射电子衬度像的应用/289
10.1.6扫描电子显微镜的发展/290
10.2扫描透射电子显微镜/291
10.2.1扫描透射电子显微镜的工作原理/291
10.2.2扫描透射电子显微镜的特点/292
10.2.3扫描透射电子显微镜的应用/293
10.3扫描隧道电子显微镜/294
10.3.1STM的基本原理/294
10.3.2STM的工作模式/295
10.3.3STM的特点/295
10.3.4STM的应用/296
10.4原子力显微镜/299
10.4.1原子力显微镜的工作原理/299
10.4.2原子力显微镜的工作模式/300
10.4.3试样制备/300
10.4.4形貌成像的应用/301
本章小结/302
思考题/304

第3篇成分分析技术
第11章能谱分析
11.1俄歇电子能谱/306
11.1.1俄歇电子能谱仪的结构原理/306
11.1.2俄歇电子谱/307
11.1.3定性分析/308
11.1.4定量分析/309
11.1.5化学价态分析/310
11.1.6AES的应用举例/310
11.1.7俄歇能谱仪的进展/312
11.2X射线光电子能谱/312
11.2.1X射线光电子能谱仪的工作原理/312
11.2.2X射线光电子能谱仪的系统组成/313
11.2.3X射线光电子能谱及表征/315
11.2.4X射线光电子能谱仪的功用/317
11.2.5XPS的应用举例/319
11.2.6XPS的发展趋势/321
11.3电子探针/322
11.3.1电子探针波谱仪/322
11.3.2电子探针能谱仪/325
11.3.3能谱仪与波谱仪的比较/326
11.3.4电子探针分析及应用/326
11.4X射线荧光光谱/328
11.4.1工作原理/328
11.4.2结构组成/329
11.4.3应用/330
本章小结/331
思考题/332

第12章原子探针技术
12.1原子探针技术的发展史/333
12.2场离子显微镜/334
12.2.1场离子显微镜的结构原理/334
12.2.2场电离/335
12.2.3场离子显微图像/336
12.3原子探针/338
12.3.1场蒸发/338
12.3.2原子探针的基本原理/339
12.3.3原子探针层析/340
12.3.4原子探针脉冲模式/341
12.3.5原子探针样品制备/341
12.3.6原子探针层析的应用/343
本章小结/347
思考题/347

第13章光谱分析技术
13.1原子发射光谱/348
13.1.1基本原理/349
13.1.2仪器/350
13.1.3分析方法/354
13.1.4应用/355
13.2原子吸收光谱/356
13.2.1基本原理/356
13.2.2仪器/358
13.2.3干扰与去除/359
13.2.4分析方法/360
13.2.5应用/361
13.3原子荧光光谱/361
13.3.1基本原理/361
13.3.2仪器/363
13.3.3原子荧光光谱法的优点/363
13.3.4应用/363
13.4紫外-可见分光光度法/364
13.4.1基本原理/364
13.4.2基本概念/364
13.4.3紫外-可见分光光度计/366
13.4.4紫外-可见分光光度法的分析及应用/367
13.5红外光谱/368
13.5.1基本原理/368
13.5.2红外光谱仪/371
13.5.3试样的处理和制备/372
13.5.4红外光谱法的应用/373
13.6激光拉曼光谱/374
13.6.1基本原理/374
13.6.2拉曼光谱仪/376
13.6.3激光拉曼光谱的应用/377
13.6.4拉曼光谱和红外光谱的关系/378
本章小结/379
思考题/379

第4篇其他分析技术
第14章热分析技术
14.1热分析方法/382
14.1.1热重分析法/382
14.1.2差热分析法/384
14.1.3差示扫描量热法/387
14.2热分析测量的影响因素/389
14.2.1实验条件/389
14.2.2试样特性/390
14.3热分析的应用/391
14.3.1块体金属玻璃晶化动力学/392
14.3.2硅酸盐/392
14.3.3反应合成/393
14.3.4反应活化能的计算/394
14.4热分析技术的新发展/396
本章小结/396
思考题/397

附录
附录1常用物理常数/399
附录2质量吸收系数μm/399
附录3原子散射因子f/400
附录4原子散射因子校正值Δf/401
附录5粉末法的多重因素Phkl/402
附录6某些物质的特征温度Θ/402
附录7德拜函数φ（x）/x 1/4 之值/402
附录8应力测定常数/403

参考文献/404