材料表征基础 / 战略性新兴领域“十四五”高等教育系列教材,纳米材料与技术系列教材
￥55.00定价
作者： 王荣明，孙颖慧，张俊英，王宇航等
出版时间：2025-06-13
出版社：机械工业出版社
- 机械工业出版社
- 9787111773498
- 1-1
- 548263
- 平装
- 2025-06-13
- 360
- 本科 研究生及以上
内容简介
为了全面获得材料在纳米尺度的结构和特性，国内外科学家发展出了许多高分辨能力的材料表征手段。准确全面地总结纳米材料的先进表征方法，将为我国在纳米科技这个战略性新兴领域的人才培养提供良好基础。本书正是在这样的大背景下应运而生的，旨在为广大材料科技工作者、高校师生以及对纳米科技感兴趣的读者提供一个全面、系统的学习和参考资源。本书主要包括晶体学、X射线衍射、电子光学与电子显微学、扫描电子显微术、透射电子显微术、多功能扫描探针显微术、谱学分析等材料表征基础，书中的实例分析重点引入了近年来材料表征方法在纳米材料微观组织结构表征和分析方面的最新成果。
本书可作为新材料、纳米科技领域相关专业的本科生和研究生教材和教学参考书，也可供物理学、化学、工程等相关专业师生和从事材料研究及分析检测的人员学习参考。
本书可作为新材料、纳米科技领域相关专业的本科生和研究生教材和教学参考书，也可供物理学、化学、工程等相关专业师生和从事材料研究及分析检测的人员学习参考。
目录
前言
第1章材料表征的物理学基础
1.1晶体结构基础
1.1.1晶体的宏观特性
1.1.2晶体的微观特性
1.1.3晶向、晶面及其标志
1.1.4二维晶体学
1.1.5三维晶体学
1.1.6非晶态和准晶
1.2倒易空间
1.2.1倒易点阵的定义
1.2.2倒易点阵基矢
1.2.3倒易点阵和晶格点阵的关系
1.2.4晶带与晶带定律
1.2.5度量张量
1.2.6系统消光
1.3电磁波、粒子束与物质相互作用基础
1.3.1电磁波与粒子束
1.3.2基本相互作用
1.3.3光子与物质的相互作用
1.3.4γ射线与物质的相互作用
1.3.5电子束与物质的相互作用
1.3.6中子束与物质的相互作用
思考题
参考文献
第2章X射线衍射
2.1X射线的研究简史和基本性质
2.1.1X射线的发展历程
2.1.2X射线的基本原理和性质
2.1.3X射线的产生
2.1.4连续X射线谱和特征X射线谱
2.2X射线与物质相互作用
2.2.1X射线与物质的作用
2.2.2X射线衍射的几何条件
2.2.3X射线衍射线的强度
2.3衍射实验方法与衍射仪
2.3.1单晶衍射
2.3.2粉末衍射
2.3.3薄膜衍射
2.4物相分析
2.4.1定性物相分析
2.4.2定量物相分析
2.5晶粒尺寸分析
2.5.1X射线衍射峰的加宽
2.5.2谢乐公式
2.5.3Williamson-Hall法
2.6小角掠入射
2.6.1掠入射X射线全反射
2.6.2薄膜性质对X射线反射率的影响
2.6.3X射线反射测定薄膜厚度
2.7其他X射线技术及其展望
思考题
参考文献
第3章透射电子显微学
3.1透射电子显微学基础
3.1.1电子显微学发展历史
3.1.2透射电子显微镜的基本构造及工作原理
3.1.3样品制备
3.2电子衍射谱
3.2.1电子衍射的基本概念
3.2.2电子衍射的标定
3.2.3获取电子衍射的实验方法
3.3电子显微像与衬度
3.3.1电子显微像的衬度
3.3.2质厚衬度
3.3.3衍射衬度
3.4高分辨透射电子显微术
3.4.1高分辨透射电子显微学的基本理论
3.4.2高分辨透射电子显微像和应用实例
3.4.3高分辨透射电子显微像模拟
3.5分析电子显微学
3.5.1扫描透射电子显微术
3.5.2能量色散X射线谱
3.5.3电子能量损失谱
思考题
参考文献
第4章扫描电子显微术
4.1扫描电镜的工作原理和构造
4.1.1工作原理
4.1.2基本构造
4.2扫描电镜的主要性能
4.2.1分辨率
4.2.2放大倍数
4.3扫描电镜成像的衬度原理
4.3.1二次电子成像原理及其衬度
4.3.2背散射电子成像原理及其衬度
4.3.3其他电子成像及其衬度
4.4电子背散射衍射技术
4.4.1电子背散射衍射技术的硬件系统
4.4.2菊池花样产生的原理
4.4.3电子背散射衍射花样的标定
4.4.4电子背散射衍射样品的制备
4.4.5电子背散射衍射技术的应用
思考题
参考文献
第5章扫描探针显微术
5.1扫描探针显微镜的构造和工作原理
5.1.1扫描探针显微镜的工作原理
5.1.2振动隔离系统
5.1.3机械运动与扫描系统
5.1.4信号采集、反馈控制与数据处理
5.1.5环境控制系统
5.2扫描隧道显微镜
5.2.1扫描隧道显微镜原理
5.2.2扫描隧道显微镜针尖
5.2.3表面形貌成像的工作模式
5.2.4表面局域态密度的测量
5.2.5表面单原子操纵
5.2.6扫描隧道显微镜的发展及局限
5.3原子力显微镜
5.3.1原子力显微镜基本原理
5.3.2原子间力及其监测方法
5.3.3表面形貌成像工作模式
5.3.4探针类型与关键参数
5.3.5原子力显微镜的常见假象
5.3.6原子力显微镜的衍生功能
5.4扫描静电力、磁力显微镜
5.4.1静电力、磁力对探针的作用
5.4.2EFM、MFM的成像模式
5.4.3EFM、MFM的误差与假象
5.4.4EFM、MFM的应用
5.5扫描开尔文探针显微镜
5.5.1金属的功函数与接触电势差
5.5.2扫描开尔文探针显微镜的原理
5.5.3测量结果的影响因素与校准方法
5.5.4扫描开尔文探针显微镜的应用
5.6其他扫描探针电学测试方法
5.6.1压电力显微镜
5.6.2导电原子力显微镜
思考题
参考文献
第6章谱学表征
6.1谱学表征和分析基础
6.1.1光谱及其表征
6.1.2光谱的主要分类
6.2紫外-可见-近红外吸收光谱
6.2.1分光光度法测试吸收光谱的物理基础
6.2.2紫外-可见-近红外分光光度计的基本结构
6.2.3紫外-可见-近红外分光光度法的应用
6.3傅里叶变换红外光谱
6.3.1傅里叶变换红外光谱技术基础
6.3.2傅里叶变换红外光谱仪
6.3.3样品的制备和测试
6.3.4红外光谱解析
6.3.5红外光谱应用实例
6.4分子荧光光谱
6.4.1荧光光谱的分类
6.4.2分子荧光机理
6.4.3分子发光的分类
6.4.4荧光光谱仪的构成
6.4.5荧光表征方法
6.4.6纳米材料荧光光谱测试实例
6.5拉曼光谱
6.5.1拉曼散射
6.5.2拉曼散射的理论解释
6.5.3拉曼频移和强度与物质结构、分子振动的关系
6.5.4拉曼光谱技术的实验基础
6.5.5拉曼光谱的应用实例
6.6X射线光电子能谱和俄歇电子能谱
6.6.1X射线光电子能谱的基本原理和谱仪介绍
6.6.2X射线光电子能谱的定性和定量分析
6.6.3X射线光电子能谱的深度分析和成像XPS
6.6.4俄歇电子的发射过程
6.6.5俄歇电子谱线的表示方法
6.6.6俄歇电子在固体中的发射及其强度
6.6.7俄歇电子能谱在表面分析中的应用
6.7核磁共振与电子自旋共振
6.7.1核磁共振波谱基本测试原理
6.7.2核磁共振谱仪简介
6.7.3核磁共振信号解读
6.7.4核磁共振应用实例
6.7.5电子自旋共振波谱基本测试原理
6.7.6电子自旋共振波谱仪简介
6.7.7电子自旋共振信号解读
6.7.8电子自旋共振波谱应用实例
6.8谱学分析进展与展望
6.8.1原位谱学
6.8.2微区谱学
6.8.3超快谱学
思考题
参考文献
附录实验
实验1X射线衍射实验
实验2透射电子显微镜实验
实验3扫描电子显微镜实验
实验4扫描探针显微镜实验
实验5紫外-可见-近红外吸收光谱实验
第1章材料表征的物理学基础
1.1晶体结构基础
1.1.1晶体的宏观特性
1.1.2晶体的微观特性
1.1.3晶向、晶面及其标志
1.1.4二维晶体学
1.1.5三维晶体学
1.1.6非晶态和准晶
1.2倒易空间
1.2.1倒易点阵的定义
1.2.2倒易点阵基矢
1.2.3倒易点阵和晶格点阵的关系
1.2.4晶带与晶带定律
1.2.5度量张量
1.2.6系统消光
1.3电磁波、粒子束与物质相互作用基础
1.3.1电磁波与粒子束
1.3.2基本相互作用
1.3.3光子与物质的相互作用
1.3.4γ射线与物质的相互作用
1.3.5电子束与物质的相互作用
1.3.6中子束与物质的相互作用
思考题
参考文献
第2章X射线衍射
2.1X射线的研究简史和基本性质
2.1.1X射线的发展历程
2.1.2X射线的基本原理和性质
2.1.3X射线的产生
2.1.4连续X射线谱和特征X射线谱
2.2X射线与物质相互作用
2.2.1X射线与物质的作用
2.2.2X射线衍射的几何条件
2.2.3X射线衍射线的强度
2.3衍射实验方法与衍射仪
2.3.1单晶衍射
2.3.2粉末衍射
2.3.3薄膜衍射
2.4物相分析
2.4.1定性物相分析
2.4.2定量物相分析
2.5晶粒尺寸分析
2.5.1X射线衍射峰的加宽
2.5.2谢乐公式
2.5.3Williamson-Hall法
2.6小角掠入射
2.6.1掠入射X射线全反射
2.6.2薄膜性质对X射线反射率的影响
2.6.3X射线反射测定薄膜厚度
2.7其他X射线技术及其展望
思考题
参考文献
第3章透射电子显微学
3.1透射电子显微学基础
3.1.1电子显微学发展历史
3.1.2透射电子显微镜的基本构造及工作原理
3.1.3样品制备
3.2电子衍射谱
3.2.1电子衍射的基本概念
3.2.2电子衍射的标定
3.2.3获取电子衍射的实验方法
3.3电子显微像与衬度
3.3.1电子显微像的衬度
3.3.2质厚衬度
3.3.3衍射衬度
3.4高分辨透射电子显微术
3.4.1高分辨透射电子显微学的基本理论
3.4.2高分辨透射电子显微像和应用实例
3.4.3高分辨透射电子显微像模拟
3.5分析电子显微学
3.5.1扫描透射电子显微术
3.5.2能量色散X射线谱
3.5.3电子能量损失谱
思考题
参考文献
第4章扫描电子显微术
4.1扫描电镜的工作原理和构造
4.1.1工作原理
4.1.2基本构造
4.2扫描电镜的主要性能
4.2.1分辨率
4.2.2放大倍数
4.3扫描电镜成像的衬度原理
4.3.1二次电子成像原理及其衬度
4.3.2背散射电子成像原理及其衬度
4.3.3其他电子成像及其衬度
4.4电子背散射衍射技术
4.4.1电子背散射衍射技术的硬件系统
4.4.2菊池花样产生的原理
4.4.3电子背散射衍射花样的标定
4.4.4电子背散射衍射样品的制备
4.4.5电子背散射衍射技术的应用
思考题
参考文献
第5章扫描探针显微术
5.1扫描探针显微镜的构造和工作原理
5.1.1扫描探针显微镜的工作原理
5.1.2振动隔离系统
5.1.3机械运动与扫描系统
5.1.4信号采集、反馈控制与数据处理
5.1.5环境控制系统
5.2扫描隧道显微镜
5.2.1扫描隧道显微镜原理
5.2.2扫描隧道显微镜针尖
5.2.3表面形貌成像的工作模式
5.2.4表面局域态密度的测量
5.2.5表面单原子操纵
5.2.6扫描隧道显微镜的发展及局限
5.3原子力显微镜
5.3.1原子力显微镜基本原理
5.3.2原子间力及其监测方法
5.3.3表面形貌成像工作模式
5.3.4探针类型与关键参数
5.3.5原子力显微镜的常见假象
5.3.6原子力显微镜的衍生功能
5.4扫描静电力、磁力显微镜
5.4.1静电力、磁力对探针的作用
5.4.2EFM、MFM的成像模式
5.4.3EFM、MFM的误差与假象
5.4.4EFM、MFM的应用
5.5扫描开尔文探针显微镜
5.5.1金属的功函数与接触电势差
5.5.2扫描开尔文探针显微镜的原理
5.5.3测量结果的影响因素与校准方法
5.5.4扫描开尔文探针显微镜的应用
5.6其他扫描探针电学测试方法
5.6.1压电力显微镜
5.6.2导电原子力显微镜
思考题
参考文献
第6章谱学表征
6.1谱学表征和分析基础
6.1.1光谱及其表征
6.1.2光谱的主要分类
6.2紫外-可见-近红外吸收光谱
6.2.1分光光度法测试吸收光谱的物理基础
6.2.2紫外-可见-近红外分光光度计的基本结构
6.2.3紫外-可见-近红外分光光度法的应用
6.3傅里叶变换红外光谱
6.3.1傅里叶变换红外光谱技术基础
6.3.2傅里叶变换红外光谱仪
6.3.3样品的制备和测试
6.3.4红外光谱解析
6.3.5红外光谱应用实例
6.4分子荧光光谱
6.4.1荧光光谱的分类
6.4.2分子荧光机理
6.4.3分子发光的分类
6.4.4荧光光谱仪的构成
6.4.5荧光表征方法
6.4.6纳米材料荧光光谱测试实例
6.5拉曼光谱
6.5.1拉曼散射
6.5.2拉曼散射的理论解释
6.5.3拉曼频移和强度与物质结构、分子振动的关系
6.5.4拉曼光谱技术的实验基础
6.5.5拉曼光谱的应用实例
6.6X射线光电子能谱和俄歇电子能谱
6.6.1X射线光电子能谱的基本原理和谱仪介绍
6.6.2X射线光电子能谱的定性和定量分析
6.6.3X射线光电子能谱的深度分析和成像XPS
6.6.4俄歇电子的发射过程
6.6.5俄歇电子谱线的表示方法
6.6.6俄歇电子在固体中的发射及其强度
6.6.7俄歇电子能谱在表面分析中的应用
6.7核磁共振与电子自旋共振
6.7.1核磁共振波谱基本测试原理
6.7.2核磁共振谱仪简介
6.7.3核磁共振信号解读
6.7.4核磁共振应用实例
6.7.5电子自旋共振波谱基本测试原理
6.7.6电子自旋共振波谱仪简介
6.7.7电子自旋共振信号解读
6.7.8电子自旋共振波谱应用实例
6.8谱学分析进展与展望
6.8.1原位谱学
6.8.2微区谱学
6.8.3超快谱学
思考题
参考文献
附录实验
实验1X射线衍射实验
实验2透射电子显微镜实验
实验3扫描电子显微镜实验
实验4扫描探针显微镜实验
实验5紫外-可见-近红外吸收光谱实验
