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第1章 晶体学基础1

1.1 晶体及其基本性质1

1.1.1 晶体的概念1

1.1.2 空间点阵的四要素1

1.1.3 布拉菲阵胞2

1.1.4 典型晶体结构4

1.1.5 晶体的基本性质7

1.1.6 准晶体简介8

1.2 晶向、晶面及晶带9

1.2.1 晶向及其表征9

1.2.2 晶面及其表征10

1.2.3 晶带及其表征11

1.3 晶体的宏观对称及点群12

1.3.1 对称的概念12

1.3.2 对称元素及对称操作12

1.3.3 对称元素的组合及点群17

1.3.4 晶体的分类18

1.3.5 准晶体的点群及其分类18

1.3.6 点群的国际符号19

1.3.7 点群的圣佛利斯符号20

1.4 晶体的微观对称与空间群21

1.4.1 晶体的微观对称21

1.4.2 晶体的空间群及其符号22

1.5 晶体的投影24

1.5.1 球面投影24

1.5.2 极式网与乌氏网26

1.5.3 晶带的极射赤面投影29

1.5.4 标准极射赤面投影图（标准极图）31

1.6 倒易点阵32

1.6.1 正点阵32

1.6.2 倒易点阵32

1.6.3 正倒空间之间的关系33

1.6.4 倒易矢量的基本性质34

1.6.5 晶带定律35

1.6.6 广义晶带定律36

本章小结36

思考题38

第2章 X射线的物理基础41

2.1 X射线的发展史41

2.2 X射线的性质41

2.2.1 X射线的产生41

2.2.2 X射线的本质42

2.3 X射线谱43

2.3.1 X射线连续谱44

2.3.2 X射线特征谱45

2.4 X射线与物质的相互作用47

2.4.1 X射线的散射47

2.4.2 X射线的吸收49

2.4.3 吸收限的作用52

本章小结53

思考题54

第3章 X射线的衍射原理56

3.1 X射线衍射的方向56

3.1.1 劳埃方程56

3.1.2 布喇格方程57

3.1.3 布喇格方程的讨论59

3.1.4 衍射矢量方程62

3.1.5 布喇格方程的厄瓦尔德图解63

3.1.6 布喇格方程的应用64

3.1.7 常见的衍射方法64

3.2 X射线的衍射强度66

3.2.1 单电子对X射线的散射66

3.2.2 单原子对X射线的散射68

3.2.3 单胞对X射线的散射强度70

3.2.4 单晶体的散射强度与干涉函数75

3.2.5 多晶体的衍射强度76

3.2.6 影响多晶体衍射强度的其他因数78

本章小结80

思考题83

第4章 X射线的多晶衍射分析及其应用84

4.1 X射线衍射仪84

4.1.1 测角仪84

4.1.2 计数器86

4.1.3 计数电路88

4.1.4 X射线衍射仪的常规测量89

4.2 X射线物相分析90

4.2.1 物相的定性分析91

4.2.2 物相的定量分析97

4.3 点阵常数的精确测定102

4.3.1 测量原理102

4.3.2 误差源分析102

4.3.3 测量方法103

4.4 宏观应力的测定106

4.4.1 内应力的产生、分类及其衍射效应106

4.4.2 宏观应力的测定原理107

4.4.3 宏观应力的测定方法110

4.4.4 应力常数K的确定113

4.5 微观应力及晶粒大小的测定115

4.5.1 微观应力的测定115

4.5.2 晶粒大小的测定115

4.6 非晶态物质及其晶化后的衍射116

4.6.1 非晶态物质结构的主要特征116

4.6.2 非晶态物质的结构表征及其结构常数116

4.6.3 非晶态物质的晶化119

4.7 膜厚的测量121

4.8 多晶体的织构分析121

4.8.1 织构及其表征121

4.8.2 丝织构的测定124

4.8.3 板织构的测定126

4.8.4 反极图的测绘与分析130

本章小结132

思考题134

第5章 电子显微分析的基础137

5.1 光学显微镜的分辨率138

5.2 电子波的波长139

5.3 电子与固体物质的作用140

5.3.1 电子散射140

5.3.2 电子与固体作用时激发的信息142

5.4 电子衍射146

5.4.1 电子衍射与X射线衍射的异同点146

5.4.2 电子衍射的方向——布喇格方程147

5.4.3 电子衍射的厄瓦尔德图解148

5.4.4 电子衍射花样的形成原理及电子衍射的基本公式149

5.4.5 零层倒易面及非零层倒易面150

5.4.6 标准电子衍射花样151

5.4.7 偏移矢量154

本章小结156

思考题158

第6章 透射电子显微镜159

6.1 工作原理159

6.2 电磁透镜160

6.2.1 静电透镜160

6.2.2 电磁透镜的聚集原理161

6.3 电磁透镜的像差162

6.3.1 球差163

6.3.2 像散163

6.3.3 色差164

6.4 电磁透镜的景深与焦长165

6.4.1 景深165

6.4.2 焦长165

6.5 电镜分辨率166

6.5.1 点分辨率167

6.5.2 晶格分辨率167

6.6 电镜的电子光学系统168

6.6.1 照明系统168

6.6.2 成像系统170

6.6.3 观察记录系统171

6.7 主要附件171

6.7.1 样品倾斜装置（样品台）172

6.7.2 电子束的平移和倾斜装置173

6.7.3 消像散器173

6.7.4 光阑173

6.8 透射电镜中的电子衍射174

6.8.1 有效相机常数174

6.8.2 选区电子衍射175

6.9 常见的电子衍射花样176

6.9.1 单晶体的电子衍射花样177

6.9.2 多晶体的电子衍射花样180

6.9.3 复杂的电子衍射花样180

6.10 透射电镜的图像衬度理论186

6.10.1 衬度的概念与分类186

6.10.2 衍射衬度运动学理论与应用189

6.10.3 非理想晶体的衍射衬度194

6.10.4 非理想晶体的缺陷成像分析195

6.11 透射电镜的样品制备203

6.11.1 基本要求203

6.11.2 薄膜样品的制备过程204

本章小结205

思考题207

第7章 薄晶体的高分辨像209

7.1 高分辨电子显微像的形成原理209

7.1.1 试样透射函数的近似表达式209

7.1.2 衬度传递函数S（u,v）211

7.1.3 像平面上的像面波函数B（x,y）213

7.1.4 最佳欠焦条件及电镜最高分辨率214

7.1.5 第一通带宽度（sinx=—1）的影响因素215

7.2 高分辨像举例221

7.2.1 晶格条纹像221

7.2.2 一维结构像223

7.2.3 二维晶格像223

7.2.4 二维结构像225

本章小结227

思考题227

第8章 扫描电子显微镜及电子探针228

8.1 扫描电镜的结构228

8.1.1 电子光学系统229

8.1.2 信号检测处理、图像显示和记录系统230

8.1.3 真空系统231

8.2 扫描电镜的主要性能参数231

8.2.1 分辨率231

8.2.2 放大倍数232

8.2.3 景深232

8.3 表面成像衬度233

8.3.1 二次电子成像衬度233

8.3.2 背散射电子成像衬度233

8.4 二次电子衬度像的应用235

8.5 背散射电子衬度像的应用237

8.6 电子探针238

8.6.1 电子探针波谱仪239

8.6.2 电子探针能谱仪241

8.6.3 能谱仪与波谱仪的比较242

8.7 电子探针分析及应用243

8.7.1 定性分析243

8.7.2 定量分析244

8.8 扫描电镜的发展245

本章小结246

思考题246

第9章 表面分析技术248

9.1 俄歇电子能谱仪（AES）248

9.1.1 俄歇电子能谱仪的结构原理248

9.1.2 俄歇电子谱249

9.1.3 定性分析250

9.1.4 定量分析251

9.1.5 化学价态分析251

9.1.6 AES的应用举例252

9.1.7 俄歇能谱仪的最新进展254

9.2 X射线光电子能谱仪（XPS）254

9.2.1 X射线光电子能谱仪的工作原理254

9.2.2 X射线光电子能谱仪的系统组成255

9.2.3 光电子能谱及表征257

9.2.4 X射线光电子能谱中峰的种类258

9.2.5 X射线光电子谱仪的功用262

9.2.6 XPS的应用举例264

9.2.7 XPS的发展趋势267

9.3 扫描隧道电镜（STM）268

9.3.1 STM的基本原理268

9.3.2 STM的工作模式269

9.3.3 STM的特点269

9.3.4 STM的应用举例270

9.4 低能电子衍射（LEED）272

9.4.1 低能电子衍射的基本原理273

9.4.2 低能电子衍射仪的结构与花样特征274

9.4.3 低能电子衍射的应用举例274

本章小结276

思考题278

第10章 热分析技术279

10.1 热分析技术的发展史279

10.2 热分析方法279

10.2.1 热重分析法280

10.2.2 差热分析法281

10.2.3 差示扫描量热法285

10.3 热分析测量的影响因素287

10.3.1 实验条件287

10.3.2 试样特性288

10.4 热分析的应用289

10.4.1 块体金属玻璃289

10.4.2 硅酸盐292

10.4.3 陶瓷反应合成293

10.4.4 内生型复合材料294

10.4.5 含能材料295

10.4.6 反应活化能的计算296

10.5 热分析技术的新发展299

10.5.1 联用技术299

10.5.2 温度调制式差示扫描量热技术300

10.5.3 动态热机械分析技术301

本章小结302

思考题302

第11章 光谱分析技术304

11.1 原子发射光谱304

11.1.1 基本原理304

11.1.2 仪器305

11.1.3 分析方法307

11.1.4 应用309

11.2 原子吸收光谱309

11.2.1 基本原理309

11.2.2 仪器309

11.2.3 干扰与去除310

11.2.4 分析方法310

11.2.5 应用311

11.3 原子荧光光谱法311

11.3.1 基本原理311

11.3.2 仪器312

11.3.3 原子荧光光谱法的优点312

11.4 紫外—可见分光光度法312

11.4.1 基本原理312

11.4.2 基本概念313

11.4.3 紫外—可见分光光度计314

11.4.4 紫外—可见分光光度法的应用315

11.5 红外光谱316

11.5.1 基本原理316

11.5.2 红外光谱仪319

11.5.3 试样的处理和制备319

11.5.4 红外光谱法的应用320

11.6 激光拉曼光谱法324

11.6.1 基本原理324

11.6.2 拉曼光谱仪326

11.6.3 激光拉曼光谱的应用326

本章小结327

思考题328

附录A 常用物理常数329

附录B 晶体的三类分法及其对称特征329

附录C 32种点群对称元素示意图330

附录D 宏观对称元素及说明331

附录E 32种点群的习惯符号、国际符号及圣佛利斯符号332

附录F 质量吸收系数μm333

附录G 原子散射因子f334

附录H 原子散射因子校正值△f335

附录I 粉末法的多重因素Phkl336

附录J 某些物质的特征温度Θ336

附录K 德拜函数φ(x)/x+1/4之值337

附录L 应力测定常数337

附录M 常见晶体的标准电子衍射花样338

参考文献344