圖書簡介
本書包括X射線衍射分析、電子顯微分析兩大部分，主要內容包括：X射線衍射方程與強度、多晶體分析方法及X射線衍射分析儀、物相的定性與定量分析、晶體點陣參數的精確確定、透射電鏡結構及其成像原理、電子衍射、圖像襯度、衍射運動學分析、高分辨透射電子顯微技術、掃描電鏡結構與原理、電子探針顯微分析等。同時，本書還簡要介紹了低能電子衍射、俄歇電子能譜儀、場離子顯微鏡與原子探針、掃描隧道與原子力顯微鏡以及X射線光電子能譜儀等顯微分析方法。書中的實例分析引入了材料組織結構研究方面的新成果。書中還附有練習題部分，通過對題目的解答，加深讀者對相關概念、原理的理解與掌握。
本書可以作為材料科學與工程專業的本科生和研究生教材或教學參考書，也可供材料類其他專業師生和從事材料研究及分析檢測方面工作的技術人員學習參考。
目錄
第一篇X射線衍射分析
第1章晶體學基礎 4
1.1晶體與非晶體 4
1.2空間點陣和晶胞 5
1.3七大晶系與14種布拉菲點陣 5
1.4點群與空間群 6
1.5晶向指數和晶面指數 7
1.5.1晶向指數 7
1.5.2晶面指數 7
1.5.3金屬晶體中3種典型的晶體
結構 9
1.6晶帶、晶面間距和晶面夾角 10
1.6.1晶帶 10
1.6.2晶面間距 11
1.6.3晶面夾角 11
習題 12
第2章X射線的性質及X射線的產生 13
2.1X射線的性質 13
2.2X射線的產生 14
2.2.1X射線管 14
2.2.2X射線管工作條件的確定 15
2.3X射線光譜 17
2.3.1連續光譜 17
2.3.2特徵光譜 18
習題 20
第3章X射線與物質的相互作用 21
3.1X射線的散射效應 21
3.1.1相干散射 22
3.1.2非相干散射 22
3.1.3散射係數 23
3.2X射線的吸收 23
3.2.1光電效應 23
3.2.2X射線的衰減規律與吸收
係數 23
3.2.3實驗波長的選擇 25
3.2.4X射線的單色化 26
習題 27
第4章X射線衍射基本理論 28
4.1X射線衍射幾何條件 28
4.1.1勞埃方程 28
4.1.2布拉格方程 29
4.2衍射強度 32
4.2.1一個電子對X射線的衍射 33
4.2.2一個原子對X射線的散射 34
4.2.3一個晶胞對X射線的散射 36
4.2.4理想小晶體的衍射強度 39
4.2.5實際小晶粒的衍射強度 40
4.2.6影響多晶體衍射的其他因子 40
4.2.7多晶體的衍射線強度 43
習題 44
第5章X射線的檢測 45
5.1X射線的檢測 45
5.1.1螢光板 45
5.1.2照相方法 45
5.1.3正比計數管 45
5.1.4NaI(Tl)閃爍計數管 46
5.1.5固體檢測器 47
5.1.6位敏正比計數管 48
5.1.7成像屏 48
5.1.8X射線電視 49
5.2X射線衍射分析方法 49
5.2.1多晶體和粉末材料衍射
方法 50
5.2.2單晶X射線衍射分析研究 57
習題 60
第6章多晶自動X射線衍射儀
及其實驗技術 61
6.1多晶X射線衍射儀 61
6.1.1X射線發生器 61
6.1.2測角儀的光路系統 62
6.1.3X射線強度測量記錄系統 64
6.1.4衍射儀控制及衍射數據採集
分析系統 64
6.2多晶X射線衍射儀實驗技術 65
6.2.1具體實驗條件的選定 65
6.2.2樣品的製備 67
6.2.3原始數據的初步處理 69
6.2.4衍射強度的測量 72
習題 72
第7章粉末衍射方法的套用 73
7.1物相分析 73
7.1.1物相定性鑑定 73
7.1.2物相定量分析 75
7.2晶胞參數的精確測定及其套用 78
7.2.1晶胞參數的精確測定 78
7.2.2精確晶胞參數數據的套用 79
7.3衍射線強度分布數據的套用 81
習題 82
第二篇電子顯微分析
第8章電磁透鏡 84
8.1光學顯微鏡的解析度極限 84
8.2電子波的波長 87
8.3電磁透鏡概述 88
8.3.1靜電透鏡 88
8.3.2電子在磁場中的運動 89
8.3.3電磁透鏡結構的發展過程 90
8.3.4電磁透鏡與光學透鏡聚焦
原理對比 92
8.4電磁透鏡的像差和理論分辨本領 93
8.4.1像差 93
8.4.2電磁透鏡的衍射效應 95
8.4.3電磁透鏡的理論分辨距離 96
8.5電磁透鏡的景深和焦深 97
8.5.1景深 97
8.5.2焦深 98
習題 99
第9章透射電子顯微鏡結構
及其衍射成像原理 100
9.1電子顯微鏡的發展史 100
9.2電子顯微鏡的構造 102
9.2.1電子光學系統的照明系統 102
9.2.2電子光學系統的成像系統 107
9.2.3電子光學系統的觀察與記錄
系統 112
9.3真空系統 113
9.4透射電子顯微鏡分辨本領
和放大倍數 114
9.4.1點解析度的測定 114
9.4.2晶格解析度的測定 115
9.4.3放大倍數的測定 116
9.5圖像與衍射花樣的攝取 116
9.5.1電磁透鏡的合軸調整與消像散
及物鏡聚焦調整 116
9.5.2磁轉角校正 117
9.5.3選區電子衍射與成像操作 117
習題 118
第10章 透射電鏡的樣品製備 119
10.1透射電鏡對樣品的要求 119
10.2復型樣品的製備 119
10.2.1一級復型 120
10.2.2二級復型 121
10.2.3萃取復型 122
10.3塊體薄膜樣品的製備 122
10.3.1初切薄片 123
10.3.2預先減薄 123
10.3.3最終減薄 125
10.4薄膜的透射電鏡樣品製備 127
10.5高分子及生物樣品的製備 128
10.5.1包埋 128
10.5.2製作玻璃刀 129
10.5.3修樣 129
10.5.4撈取切片 130
10.6粉末樣品的製備 130
10.6.1支持膜 130
10.6.2透射電子顯微鏡粉末
及納米線樣品的製備 131
習題 132
第11章透射電子顯微鏡的電子衍射 133
11.1概述 133
11.2倒易點陣與愛瓦爾德球圖解法 133
11.2.1倒易點陣的引入 133
11.2.2倒易點陣的性質 136
11.2.3倒易陣點的強度 137
11.2.4倒易點陣與正點陣的幾何
對應關係 138
11.3晶帶定律與零層倒易面 141
11.4標準零層倒易面與標準電子衍射
斑點 142
11.5偏離矢量與倒易點陣擴展 144
11.6電子衍射基本公式 149
11.6.1選區電子衍射 149
11.6.2相機常數 150
11.6.3有效相機常數 151
11.6.4測定相機常數的方法 153
11.7晶體電子衍射花樣標定 153
11.7.1單晶體電子衍射花樣的
標定 153
11.7.2多晶體電子衍射花樣的
標定 157
11.7.3非晶體電子衍射花樣的
標定 159
11.8鋼中典型組成相的電子衍射花樣
標定 160
11.8.1馬氏體衍射花樣的標定 160
11.8.2殘餘奧氏體電子衍射花樣的
標定 161
11.8.3滲碳體電子衍射花樣的
標定 162
11.9複雜電子衍射花樣的標定 163
11.9.1高階勞埃斑的標定 163
11.9.2超點陣斑點的標定 163
11.9.3二次衍射斑點的標定 165
11.9.4孿晶斑點的標定 165
11.9.5菊池衍射花樣的標定 167
習題 170
第12章透射電子顯微鏡圖像分析 171
12.1質厚襯度像 171
12.2衍射襯度像 173
12.2.1衍射襯度成像原理 173
12.2.2衍射襯度運動學理論
及套用 175
12.3相位像 190
12.3.1相位襯度形成原理 190
12.3.2高分辨電子顯微像的類型
與分析 195
12.4透射電子顯微鏡的最新技術進展 207
12.4.1透射電子顯微鏡相關部件的
進展 207
12.4.2會聚束電子衍射 208
12.4.3電子能量損失譜 209
12.4.4原子序數襯度成像與原位電子
能量損失譜分析 209
12.4.5材料的微觀結構表征
與原位性能測試 211
習題 212
第13章掃描電子顯微鏡 213
13.1電子束與固體樣品作用時產生的
信號 213
13.1.1背散射電子 213
13.1.2二次電子 214
13.1.3吸收電子 214
13.1.4透射電子 214
13.1.5特徵X射線 216
13.1.6俄歇電子 216
13.2掃描電子顯微鏡的構造和工作
原理 216
13.2.1電子光學系統(鏡筒) 217
13.2.2信號的收集和圖像顯示
系統 219
13.2.3真空系統 219
13.3掃描電子顯微鏡的解析度與樣品 219
13.3.1解析度 219
13.3.2放大倍數 222
13.3.3掃描電子顯微鏡的樣品 222
13.4表面形貌襯度原理及其套用 222
13.4.1二次電子成像原理 222
13.4.2二次電子形貌襯度的套用 225
13.4.3背散射電子襯度原理
及其套用 229
13.4.4吸收電子的成像 233
13.5背散射電子衍射分析及其套用 233
13.5.1背散射電子衍射實驗條件
與工作原理 233
13.5.2背散射電子衍射取向技術的
套用 235
習題 238
第14章電子探針顯微分析 239
14.1電子探針儀的結構與工作原理 239
14.1.1波長分散譜儀 240
14.1.2能量分散譜儀 243
14.2電子探針儀的分析方法及套用 246
14.2.1定性分析 246
14.2.2定量分析簡介 251
習題 252
第15章表面分析技術 253
15.1離子探針 253
15.2低能電子衍射 256
15.2.1二維點陣的衍射 256
15.2.2衍射花樣的觀察和記錄 258
15.2.3低能電子衍射的套用 259
15.3俄歇電子能譜儀 260
15.3.1俄歇躍遷及其機率 260
15.3.2俄歇電子能譜的檢測 262
15.3.3定量分析 264
15.3.4俄歇譜儀的套用 264
15.3.5方法局限性分析 268
15.4場離子顯微鏡 269
15.4.1場離子顯微鏡的結構 270
15.4.2場致電離和原子成像 270
15.4.3圖像的解釋 271
15.4.4場致蒸發和剝層分析 272
15.4.5原子探針 272
15.4.6場離子顯微鏡的套用 273
15.5掃描隧道顯微鏡與原子力顯微鏡 274
15.5.1掃描隧道顯微鏡 275
15.5.2原子力顯微鏡 277
15.6X射線光電子能譜儀 279
15.6.1X射線光電子能譜的測量
原理 279
15.6.2XPS的定性分析 281
15.6.3定量分析與半定量分析 282
15.6.4XPS在材料研究中的套用
與分析 282
習題 284
附錄 285
附錄1元素的物理性質 286
附錄2特徵X射線的波長和能量表 288
附錄3常見晶體標準電子衍射花樣 291
附錄4鋼中常見相的電子衍射花樣
標定用數據表 295
附錄5練習題部分 298
參考文獻 327
