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第1章 材料分析检测技术概述1

1.1引言1

1.2衍射分析方法概述1

1.2.1X射线衍射分析2

1.2.2电子衍射分析5

1.3电子显微分析方法概述8

1.3.1电子显微分析的物理学基础——德布罗意波8

1.3.2电子显微分析10

1.4电子能谱分析方法概述12

1.5光谱分析方法概述13

1.5.1光谱分析过程与仪器简述13

1.5.2光谱分析方法的大致应用15

1.6计算机在分析测试技术中的应用概述16

1.6.1计算机在X射线结构分析中的应用16

1.6.2计算机在透射电子显微分析中的应用19

第2章 X射线衍射分析20

2.1X射线物理学基础20

2.1.1X射线的产生20

2.1.2连续X射线谱23

2.1.3特征X射线谱25

2.2X射线衍射几何27

2.2.1布拉格方程27

2.2.2倒易点阵及衍射矢量方程31

2.3X射线衍射强度36

2.3.1一个电子的散射强度37

2.3.2原子散射强度38

2.3.3晶胞衍射强度39

2.3.4小晶体散射的积分强度40

2.3.5多晶体衍射积分强度43

2.3.6影响衍射强度的其他因素45

2.4X射线衍射方法47

2.4.1多晶体衍射方法47

2.4.2单晶体衍射方法54

2.5X射线衍射分析55

2.5.1物相分析55

2.5.2点阵常数的精确测定61

2.5.3宏观内应力测定63

2.5.4晶体取向的测定67

2.5.5聚合物材料X射线分析69

2.5.6非晶材料的X射线散射分析70

2.5.7薄膜材料的X射线散射分析74

2.5.8计算机在X射线结构分析与材料设计中的应用77

习题77

第3章 扩展X射线吸收精细结构谱分析79

3.1基本原理79

3.1.1XAS现象79

3.1.2EXAFS现象80

3.1.3波的傅立叶变换80

3.1.4径向分布函数（RDF）和径向结构函数（RSF）81

3.2扩展X射线吸收精细结构谱实验方法83

3.2.1XAFS数据采集83

3.2.2EXAFS数据拟合84

3.3X射线吸收精细结构谱的应用87

3.3.1扩展X射线吸收精细结构谱在催化剂研究中的应用87

3.3.2用扩展X射线吸收精细结构谱研究大气颗粒物中铁的种态88

习题89

第4章 透射电子显微分析90

4.1透射电子显微镜构造及工作原理90

4.1.1透射电镜成像原理90

4.1.2透射电镜结构91

4.1.3透射电镜电子光学系统92

4.1.4加速电压与电子波的波长98

4.1.5电子束倾斜、平移原理99

4.1.6电磁透镜对电子束的会聚作用及焦距99

4.1.7光阑的限场作用101

4.1.8显微镜的分辨本领101

4.1.9电磁透镜的像差102

4.1.10透射电镜合轴104

4.2样品制备104

4.2.1粉末样品的制备106

4.2.2薄膜样品的制备107

4.3衍射斑的形成理论与基本成像操作111

4.3.1衍射斑的形成理论112

4.3.2电子衍射谱的标定119

4.3.3电子衍射技术127

4.4电子显微学衍衬成像理论128

4.4.1基本概念129

4.4.2衍衬运动学理论132

4.4.3衍衬动力学理论137

4.4.4常用衍衬分析成像方法139

4.5高分辨电子显微镜简介140

4.5.1相位衬度141

4.5.2相位传递函数与Scherzer欠焦条件141

4.5.3高分辨显微图像142

4.5.4扫描透射技术146

4.5.5球差校正技术146

4.6透射电子显微镜在材料科学中的应用148

4.6.1位错衬度分析及柏氏矢量的确定149

4.6.2层错分析156

4.6.3波纹图160

4.6.4第二相应变场衬度161

习题161

第5章 扫描电子显微镜和电子探针分析163

5.1扫描电子显微分析163

5.1.1工作原理及构造163

5.1.2扫描电镜的像衬度及其应用169

5.2电子探针显微分析174

5.2.1电子探针的分析原理和构造175

5.2.2X射线谱仪175

5.2.3电子探针的分析方法和应用178

习题181

第6章 扫描隧道显微分析和原子力显微分析182

6.1扫描隧道显微镜182

6.1.1扫描隧道显微镜的工作原理182

6.1.2扫描隧道显微镜分析的特点及应用185

6.2原子力显微镜191

6.2.1原子力显微镜的工作原理191

6.2.2原子力显微镜的应用195

习题196

第7章 光电子能谱分析197

7.1X射线光电子能谱197

7.1.1X射线光电子能谱的基本原理197

7.1.2X射线光电子能谱仪199

7.1.3X射线光电子能谱分析与应用201

7.1.4样品的制备204

7.2紫外光电子能谱205

7.2.1紫外光电子能谱的原理206

7.2.2紫外光电子能谱仪206

7.2.3紫外光电子能谱分析与应用208

习题210

第8章 俄歇电子能谱分析211

8.1基本原理211

8.1.1俄歇电子发射211

8.1.2俄歇电子能量213

8.1.3俄歇电子产额215

8.1.4电子能谱216

8.1.5电子逃逸深度217

8.2基本装置与实验方法218

8.2.1基本装置218

8.2.2数据收取219

8.2.3定量分析220

8.2.4化学态的判断221

8.2.5结果形式222

8.2.6方法的局限性223

8.3应用实例224

8.3.1微电子学的应用224

8.3.2多层膜的研究227

8.3.3表面偏聚的研究228

8.3.4晶界的化学成分229

8.4AES方法的特点和局限性230

习题231

第9章 原子光谱分析232

9.1原子发射光谱分析232

9.1.1原子发射光谱分析原理232

9.1.2原子发射光谱分析仪器233

9.1.3原子发射光谱分析方法234

9.1.4电感耦合等离子体发射光谱分析237

9.2原子吸收光谱分析238

9.2.1原子吸收光谱分析原理238

9.2.2原子吸收光谱分析仪器239

9.2.3原子吸收光谱分析方法242

9.3原子荧光光谱分析244

9.3.1原子荧光光谱分析原理244

9.3.2原子荧光分析仪器245

9.3.3原子荧光分析方法及应用246

习题246

第10章 分子光谱分析247

10.1紫外-可见吸收光谱法247

10.1.1基本原理247

10.1.2分光光度计252

10.1.3紫外-可见吸收光谱应用253

10.2分子荧光光谱法257

10.2.1基本原理258

10.2.2荧光光谱仪261

10.2.3分子荧光光谱应用262

10.3红外吸收光谱法264

10.3.1基本原理264

10.3.2红外光谱吸收仪265

.10.3.3红外光谱仪的应用268

习题272

第11章 拉曼光谱分析274

11.1概述274

11.2拉曼光谱的基本原理275

11.2.1瑞利散射和拉曼散射275

11.2.2拉曼光谱图275

11.2.3红外活性振动和拉曼活性振动277

11.2.4拉曼光谱选律278

11.2.5拉曼光谱的参数279

11.3红外光谱与拉曼光谱的比较280

11.4激光拉曼光谱仪283

11.4.1色散型激光拉曼光谱仪283

11.4.2傅立叶拉曼光谱仪283

11.5拉曼光谱的应用284

11.5.1在有机化学中的应用284

11.5.2在无机化学中的应用286

11.5.3在分析化学中的应用287

11.5.4表面增强拉曼光谱288

11.5.5拉曼光谱在高分子材料中的应用290

11.5.6拉曼光谱在生物学中的应用290

11.5.7拉曼光谱在物理学中的应用和研究293

习题295

第12章 核磁共振谱分析297

12.1核磁共振谱法基本原理297

12.1.1基本原理297

12.1.2化学位移与磁屏蔽299

12.1.3自旋偶合和自旋裂分300

12.2核磁共振谱仪302

12.3核磁共振谱分析与应用303

习题305

第13章 电子自旋共振波谱分析306

13.1电子自旋共振波谱的基本原理306

13.2超精细结构307

13.3电子自旋共振波谱仪308

13.4电子自旋共振波谱的应用309

13.4.1电子自旋共振波谱测定中的标准物质309

13.4.2电子自旋共振波谱的应用309

习题310

第14章 穆斯堡尔谱分析311

14.1穆斯堡尔谱分析311

14.1.1穆斯堡尔谱原理311

14.1.2穆斯堡尔效应313

14.1.3化学位移313

14.1.4核的四极矩分裂314

14.2穆斯堡尔谱仪与穆斯堡尔谱的应用315

14.2.1穆斯堡尔谱仪的工作原理315

14.2.2穆斯堡尔谱仪构造316

14.2.3穆斯堡尔谱分析与应用317

习题318

第15章 热分析319

15.1差热分析法319

15.1.1基本原理与差热分析仪319

15.1.2差热曲线分析与应用321

15.1.3影响差热分析曲线测定结果的因素322

15.2差示扫描量热法325

15.2.1基本原理与差示扫描量热仪325

15.2.2影响差示扫描量热曲线测定结果的因素327

15.3热重法327

15.3.1基本原理与热重法仪327

15.3.2影响热重曲线的因素328

15.3.3热重法的应用329

习题330

参考文献331