材料現(xiàn)代分析技術

第1篇結構分析技術
第1章晶體的投影與倒易點陣
1.1晶體的投影/2
1.1.1球面投影/2
1.1.2極式網(wǎng)與烏氏網(wǎng)/4
1.1.3晶帶的極式球面投影和極射赤面投影/7
1.1.4標準極射赤面投影圖/9
1.2正點陣與倒易點陣/10
1.2.1正點陣/10
1.2.2倒易點陣/10
1.2.3正倒空間之間的關系/12
1.2.4倒易矢量的基本性質/13
1.2.5晶帶定律/14
1.2.6廣義晶帶定律/15
本章小結/15
思考題/16

第2章X射線的物理基礎
2.1X射線的發(fā)展史/18
2.2X射線的性質/18
2.2.1X射線的產生/18
2.2.2X射線的本質/19
2.3X射線譜/21
2.3.1X射線連續(xù)譜/21
2.3.2X射線特征譜/22
2.4X射線與物質的相互作用/26
2.4.1X射線的散射/26
2.4.2X射線的吸收/27
2.4.3吸收限的作用/30
本章小結/31
思考題/32

第3章X射線的衍射原理
3.1X射線衍射的方向/34
3.1.1勞埃方程/34
3.1.2布拉格方程/36
3.1.3布拉格方程的討論/37
3.1.4衍射矢量方程/40
3.1.5布拉格方程的厄瓦爾德圖解/41
3.1.6布拉格方程的應用/42
3.1.7常見的衍射方法/42
3.2X射線的衍射強度/44
3.2.1單電子對X射線的散射/45
3.2.2單原子對X射線的散射/46
3.2.3單胞對X射線的散射強度/48
3.2.4單晶體的散射強度與干涉函數(shù)/53
3.2.5單相多晶體的衍射強度/57
3.2.6影響單相多晶體衍射強度的其他因素/58
本章小結/61
思考題/65

第4章X射線的衍生分析及其應用
4.1X射線衍射儀/66
4.1.1測角儀/66
4.1.2計數(shù)器/68
4.1.3計數(shù)電路/69
4.1.4X射線衍射儀的常規(guī)測量/70
4.2X射線物相分析/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點陣常數(shù)的精確測定/84
4.3.1測量原理/84
4.3.2誤差源分析/84
4.3.3測量方法/85
4.4宏觀應力的測定/89
4.4.1內應力的產生、分類及其衍射效應/89
4.4.2宏觀應力的測定原理/89
4.4.3宏觀應力的測定方法/92
4.4.4應力常數(shù)K的確定/95
4.5微觀應力的測定/97
4.6非晶態(tài)物質及其晶化后的衍射/97
4.6.1非晶態(tài)物質X射線衍射花樣/98
4.6.2非晶態(tài)物質的晶化/98
4.7單晶體的取向分析/99
4.7.1單晶體的取向表征/99
4.7.2單晶體的取向測定/102
4.8單晶體的結構衍射分析/103
4.8.1四圓衍射儀/103
4.8.2面探測器衍射儀/104
4.9多晶體的織構分析/104
4.9.1織構及其表征/104
4.9.2絲織構的測定與分析/107
4.9.3板織構的測定與分析/111
4.10晶粒大小的測定/122
4.11小角X射線散射/123
4.11.1小角X射線散射的兩個基本公式/123
4.11.2小角X射線散射技術的特點/124
4.11.3小角X射線散射技術的應用/124
4.12淬火鋼中殘余奧氏體的測量/125
4.13X射線薄膜分析/126
4.13.1薄膜物相結構分析/126
4.13.2薄膜厚度的測定/127
4.13.3薄膜應力的測定/128
4.13.4薄膜織構分析/129
4.14層錯能的測定/129
4.14.1復合層錯概率Psf的測定/129
4.14.2層錯能的計算/130
本章小結/131
思考題/134

第5章電子顯微分析基礎
5.1電子波的波長/137
5.2電子與固體物質的作用/138
5.2.1電子散射/138
5.2.2電子與固體作用時激發(fā)的信息/140
5.3電子衍射/144
5.3.1電子衍射與X射線衍射的異同點/144
5.3.2電子衍射的方向——布拉格方程/145
5.3.3電子衍射的厄瓦爾德圖解/146
5.3.4電子衍射花樣的形成原理及電子衍射的基本公式/147
5.3.5零層倒易面及非零層倒易面/148
5.3.6標準電子衍射花樣/149
5.3.7偏移矢量/153
5.4低能電子衍射/155
5.4.1低能電子衍射原理/155
5.4.2低能電子衍射儀的結構與花樣特征/157
5.4.3LEED的應用舉例/157
本章小結/159
思考題/161

第6章透射電子顯微鏡
6.1工作原理/163
6.2分辨率/164
6.2.1光學顯微鏡的分辨率/164
6.2.2透射電子顯微鏡的分辨率/165
6.3電磁透鏡/167
6.3.1靜電透鏡/167
6.3.2電磁透鏡/167
6.4電磁透鏡的像差/169
6.4.1球差/169
6.4.2像散/170
6.4.3色差/171
6.5電磁透鏡的景深與焦長/172
6.5.1景深/172
6.5.2焦長/173
6.6電鏡的電子光學系統(tǒng)/174
6.6.1照明系統(tǒng)/174
6.6.2成像系統(tǒng)/177
6.6.3觀察記錄系統(tǒng)/178
6.7主要附件/178
6.7.1樣品傾斜裝置/178
6.7.2電子束的平移和傾斜裝置/179
6.7.3消像散器/179
6.7.4光闌/180
6.8透射電鏡中的電子衍射/181
6.8.1有效相機常數(shù)/181
6.8.2選區(qū)電子衍射/182
6.9常見的電子衍射花樣/183
6.9.1單晶體的電子衍射花樣/183
6.9.2多晶體的電子衍射花樣/186
6.9.3復雜的電子衍射花樣/187
6.10透射電鏡的圖像襯度理論/198
6.10.1襯度的概念與分類/198
6.10.2衍射襯度運動學理論與應用/200
6.10.3非理想晶體的衍射襯度/206
6.10.4非理想晶體的缺陷成像分析/206
6.11衍射襯度動力學簡介/216
6.12透射電鏡的樣品制備/220
6.12.1基本要求/221
6.12.2薄膜樣品的制備過程/221
本章小結/223
思考題/225

第7章薄晶體的高分辨像
7.1高分辨電子顯微像的形成原理/229
7.1.1試樣透射函數(shù)/229
7.1.2襯度傳遞函數(shù)S（u，v）/231
7.1.3像平面上的像面波函數(shù)B（x，y）/233
7.1.4欠焦條件及電鏡分辨率/234
7.1.5通帶寬度（sinχ=-1）的影響因素/235
7.2高分辨像舉例/240
7.2.1晶格條紋像/240
7.2.2一維結構像/242
7.2.3二維晶格像/243
7.2.4二維結構像/244
本章小結/246
思考題/247

第8章電子背散射衍射
8.1基本原理/248
8.1.1電子背散射衍射/249
8.1.2掃描電鏡的透射菊池衍射/249
8.2EBSD儀器簡介/250
8.3EBSD衍射譜標定與晶體取向確定/252
8.3.1EBSD衍射譜標定/252
8.3.2晶體取向確定/255
8.4EBSD分辨率/257
8.5EBSD樣品制備/258
8.6EBSD的應用/259
8.6.1取向襯度成像/259
8.6.2織構分析/260
8.6.3晶粒取向差及晶界特性分析/260
8.6.4物相鑒定/261
8.6.5晶格缺陷分析/262
8.6.6三維取向成像/264
本章小結/265
思考題/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射線衍射的區(qū)別和聯(lián)系/268
9.2.3中子技術測量應力的基本原理/270
9.3應用/271
9.3.1利用中子衍射原位測定殘余應力/271
9.3.2材料織構的衍射測定/273
9.3.3離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
本章小結/278
思考題/278

第2篇形貌分析技術
第10章形貌分析
10.1掃描電子顯微鏡/280
10.1.1掃描電鏡的結構與原理/281
10.1.2掃描電鏡的主要性能參數(shù)/283
10.1.3成像襯度/284
10.1.4二次電子襯度像的應用/286
10.1.5背散射電子襯度像的應用/289
10.1.6掃描電子顯微鏡的發(fā)展/290
10.2掃描透射電子顯微鏡/291
10.2.1掃描透射電子顯微鏡的工作原理/291
10.2.2掃描透射電子顯微鏡的特點/292
10.2.3掃描透射電子顯微鏡的應用/293
10.3掃描隧道電子顯微鏡/294
10.3.1STM的基本原理/294
10.3.2STM的工作模式/295
10.3.3STM的特點/295
10.3.4STM的應用/296
10.4原子力顯微鏡/299
10.4.1原子力顯微鏡的工作原理/299
10.4.2原子力顯微鏡的工作模式/300
10.4.3試樣制備/300
10.4.4形貌成像的應用/301
本章小結/302
思考題/304

第3篇成分分析技術
第11章能譜分析
11.1俄歇電子能譜/306
11.1.1俄歇電子能譜儀的結構原理/306
11.1.2俄歇電子譜/307
11.1.3定性分析/308
11.1.4定量分析/309
11.1.5化學價態(tài)分析/310
11.1.6AES的應用舉例/310
11.1.7俄歇能譜儀的進展/312
11.2X射線光電子能譜/312
11.2.1X射線光電子能譜儀的工作原理/312
11.2.2X射線光電子能譜儀的系統(tǒng)組成/313
11.2.3X射線光電子能譜及表征/315
11.2.4X射線光電子能譜儀的功用/317
11.2.5XPS的應用舉例/319
11.2.6XPS的發(fā)展趨勢/321
11.3電子探針/322
11.3.1電子探針波譜儀/322
11.3.2電子探針能譜儀/325
11.3.3能譜儀與波譜儀的比較/326
11.3.4電子探針分析及應用/326
11.4X射線熒光光譜/328
11.4.1工作原理/328
11.4.2結構組成/329
11.4.3應用/330
本章小結/331
思考題/332

第12章原子探針技術
12.1原子探針技術的發(fā)展史/333
12.2場離子顯微鏡/334
12.2.1場離子顯微鏡的結構原理/334
12.2.2場電離/335
12.2.3場離子顯微圖像/336
12.3原子探針/338
12.3.1場蒸發(fā)/338
12.3.2原子探針的基本原理/339
12.3.3原子探針層析/340
12.3.4原子探針脈沖模式/341
12.3.5原子探針樣品制備/341
12.3.6原子探針層析的應用/343
本章小結/347
思考題/347

第13章光譜分析技術
13.1原子發(fā)射光譜/348
13.1.1基本原理/349
13.1.2儀器/350
13.1.3分析方法/354
13.1.4應用/355
13.2原子吸收光譜/356
13.2.1基本原理/356
13.2.2儀器/358
13.2.3干擾與去除/359
13.2.4分析方法/360
13.2.5應用/361
13.3原子熒光光譜/361
13.3.1基本原理/361
13.3.2儀器/363
13.3.3原子熒光光譜法的優(yōu)點/363
13.3.4應用/363
13.4紫外-可見分光光度法/364
13.4.1基本原理/364
13.4.2基本概念/364
13.4.3紫外-可見分光光度計/366
13.4.4紫外-可見分光光度法的分析及應用/367
13.5紅外光譜/368
13.5.1基本原理/368
13.5.2紅外光譜儀/371
13.5.3試樣的處理和制備/372
13.5.4紅外光譜法的應用/373
13.6激光拉曼光譜/374
13.6.1基本原理/374
13.6.2拉曼光譜儀/376
13.6.3激光拉曼光譜的應用/377
13.6.4拉曼光譜和紅外光譜的關系/378
本章小結/379
思考題/379

第4篇其他分析技術
第14章熱分析技術
14.1熱分析方法/382
14.1.1熱重分析法/382
14.1.2差熱分析法/384
14.1.3差示掃描量熱法/387
14.2熱分析測量的影響因素/389
14.2.1實驗條件/389
14.2.2試樣特性/390
14.3熱分析的應用/391
14.3.1塊體金屬玻璃晶化動力學/392
14.3.2硅酸鹽/392
14.3.3反應合成/393
14.3.4反應活化能的計算/394
14.4熱分析技術的新發(fā)展/396
本章小結/396
思考題/397

附錄
附錄1常用物理常數(shù)/399
附錄2質量吸收系數(shù)μm/399
附錄3原子散射因子f/400
附錄4原子散射因子校正值Δf/401
附錄5粉末法的多重因素Phkl/402
附錄6某些物質的特征溫度Θ/402
附錄7德拜函數(shù)φ（x）/x 1/4 之值/402
附錄8應力測定常數(shù)/403

參考文獻/404