第1篇结构分析技术
第1章晶体的投影与倒异点阵
1.1晶体的投影 2
1.1.1球面投影 2
1.1.2球面坐标 3
1.1.3极射赤面投影 3
1.1.4标准极射赤面投影图 4
1.2正点阵与倒易点阵 5
1.2.1正点阵 6
1.2.2倒易点阵 6
1.2.3正倒空间之间的关系 7
1.2.4倒易矢量的基本性质 8
1.2.5晶带定律 10
1.2.6广义晶带定律 11
本章小结 11
思考题 12

第2章X射线的物理基础
2.1X射线的性质 14
2.1.1X射线的产生 14
2.1.2X射线的本质 15
2.2X射线谱 17
2.2.1X射线连续谱 17
2.2.2X射线特征谱 18
2.3X射线与物质的相互作用 22
2.3.1X射线的散射 22
2.3.2X射线的吸收 23
2.3.3吸收限的应用 26
本章小结 28
思考题 29

第3章X射线的衍射原理
3.1X射线衍射的方向 30
3.1.1劳埃方程 30
3.1.2布拉格方程 32
3.1.3布拉格方程的讨论 33
3.1.4衍射矢量方程 36
3.1.5布拉格方程的厄瓦尔德图解 37
3.1.6布拉格方程的应用 38
3.1.7常见的衍射方法 39
3.2X射线的衍射强度 41
3.2.1单电子对X射线的散射强度 41
3.2.2单原子对X射线的散射强度 43
3.2.3单胞对X射线的散射强度 45
3.2.4单晶体的散射强度与干涉函数 52
3.2.5单相多晶体的衍射强度 56
3.2.6影响单相多晶体衍射强度的其他因素 57
本章小结 61
思考题 65

第4章X射线的衍射分析及其应用
4.1X射线衍射仪 66
4.1.1测角仪 66
4.1.2计数器 68
4.1.3计数电路 69
4.1.4X射线衍射仪的常规测量 70
4.2X射线物相分析 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点阵常数的精确测定 84
4.3.1测量原理 84
4.3.2误差源分析 84
4.3.3测量方法 85
4.4宏观应力的测定 89
4.4.1内应力的产生、分类及其衍射效应 89
4.4.2宏观应力的测定原理 89
4.4.3宏观应力的测定方法 92
4.4.4应力常数K的确定 95
4.5微观应力的测定 97
4.6非晶态物质及其晶化后的衍射 97
4.6.1非晶态物质X射线衍射花样 98
4.6.2非晶态物质的晶化 98
4.7单晶体的取向分析 99
4.7.1单晶体的取向表征 99
4.7.2单晶体的取向测定 102
4.8单晶体的结构衍射分析 103
4.8.1四圆衍射仪 103
4.8.2面探测器衍射仪 104
4.9多晶体的织构分析 104
4.9.1织构及其表征 104
4.9.2丝织构的测定与分析 107
4.9.3板织构的测定与分析 111
4.10晶粒大小的测定 122
4.11小角X射线散射 123
4.11.1小角X射线散射的两个基本公式 123
4.11.2小角X射线散射技术的特点 124
4.11.3小角X射线散射技术的应用 124
4.12钢的热处理过程分析及残余奥氏体的测定 125
4.12.1钢淬火时衍射峰的分裂 126
4.12.2钢在不同加热温度下淬火后的X射线衍射花样 126
4.12.3淬火钢中残余奥氏体的测定 127
4.13X射线薄膜分析 128
4.13.1薄膜物相结构分析 128
4.13.2薄膜厚度的测定 129
4.13.3薄膜应力的测定 130
4.13.4薄膜织构分析 130
4.14层错能的测定 131
4.14.1复合层错概率Psf的测定 131
4.14.2层错能的计算 132
本章小结 133
思考题 136

第5章电子显微分析基础
5.1电子波的波长 139
5.2电子与固体物质的作用 140
5.2.1电子散射 140
5.2.2电子与固体作用时激发的信息 142
5.3电子衍射 146
5.3.1电子衍射与X射线衍射的异同点 146
5.3.2电子衍射的方向——布拉格方程 148
5.3.3电子衍射的厄瓦尔德图解 148
5.3.4电子衍射花样的形成原理及电子衍射的基本公式 149
5.3.5零层倒易阵面及非零层倒易阵面 150
5.3.6标准电子衍射花样 151
5.3.7偏移矢量 155
5.4低能电子衍射 157
5.4.1低能电子衍射原理 157
5.4.2低能电子衍射仪的结构与花样特征 159
5.4.3LEED的应用举例 159
本章小结 161
思考题 163

第6章透射电子显微镜
6.1工作原理 165
6.2分辨率 166
6.2.1光学显微镜的分辨率 166
6.2.2透射电子显微镜的分辨率 167
6.3电磁透镜 169
6.3.1静电透镜 169
6.3.2电磁透镜 170
6.4电磁透镜的像差 171
6.4.1球差 172
6.4.2像散 172
6.4.3色差 173
6.5电磁透镜的景深与焦长 174
6.5.1景深 174
6.5.2焦长 175
6.6电镜的电子光学系统 176
6.6.1照明系统 176
6.6.2成像系统 179
6.6.3观察记录系统 180
6.7主要附件 180
6.7.1样品倾斜装置 180
6.7.2电子束平移和倾斜装置 181
6.7.3消像散器 182
6.7.4光阑 182
6.7.5球差补偿装置 183
6.8透射电镜中的电子衍射 185
6.8.1有效相机常数 185
6.8.2选区电子衍射 186
6.9常见的电子衍射花样 187
6.9.1单晶体的电子衍射花样 187
6.9.2多晶体的电子衍射花样 190
6.9.3复杂的电子衍射花样 191
6.10透射电镜的图像衬度理论 201
6.10.1衬度的概念与分类 201
6.10.2衍射衬度运动学理论与应用 204
6.10.3非理想晶体的衍射衬度 209
6.10.4非理想晶体的缺陷成像分析 210
6.11衍射衬度动力学简介 220
6.12透射电镜的样品制备 224
6.12.1基本要求 224
6.12.2薄膜样品的制备过程 225
6.13层错能透射电子显微镜测定 226
6.14原位透射电子显微镜 228
6.14.1原位透射电镜的类型 228
6.14.2力学式原位透射电镜工作原理 228
6.14.3应用分析 229
本章小结 230
思考题 233

第7章薄晶体的高分辨像
7.1高分辨电子显微像的形成原理 236
7.1.1试样透射函数 236
7.1.2衬度传递函数S（u，v） 238
7.1.3像平面上的像面波函数B（x，y） 240
7.1.4最佳欠焦条件及电镜最高分辨率 241
7.1.5第一通带宽度（sinχ=-1）的影响因素 242
7.2高分辨像举例 247
7.2.1晶格条纹像 247
7.2.2一维结构像 249
7.2.3二维晶格像 250
7.2.4二维结构像 251
本章小结 253
思考题 254

第8章电子背散射衍射
8.1基本原理 255
8.1.1电子背散射衍射 255
8.1.2扫描电镜的透射菊池衍射 256
8.2EBSD仪器简介 257
8.3EBSD衍射谱标定与晶体取向确定 258
8.3.1EBSD衍射谱标定 258
8.3.2晶体取向确定 261
8.4EBSD分辨率 263
8.5EBSD样品制备 265
8.6EBSD的应用 265
8.6.1取向衬度成像 265
8.6.2织构分析 266
8.6.3晶粒取向差及晶界特性分析 267
8.6.4物相鉴定 268
8.6.5晶格缺陷分析 268
8.6.6三维取向成像 270
本章小结 271
思考题 272

第9章中子衍射
9.1原理 273
9.1.1中子衍射基本原理 273
9.1.2中子衍射和X射线衍射的区别和联系 274
9.1.3中子技术测量应力的基本原理 276
9.2应用 277
9.2.1利用中子衍射原位测定残余应力 277
9.2.2材料织构的衍射测定 279
9.2.3离子溶液的中子散射研究 280
9.2.4中子衍射的生物同位素替代研究 282
本章小结 284
思考题 284


第2篇形貌分析技术
第10章形貌分析
10.1扫描电子显微镜 286
10.1.1扫描电镜的结构与原理 287
10.1.2扫描电镜的主要性能参数 289
10.1.3成像衬度 290
10.1.4二次电子衬度像的应用 292
10.1.5背散射电子衬度像的应用 295
10.1.6扫描电镜下的原位拉伸分析 296
10.1.7扫描电子显微镜的发展 297
10.2扫描透射电子显微镜 297
10.2.1扫描透射电子显微镜的工作原理 298
10.2.2扫描透射电子显微镜的特点 299
10.2.3扫描透射电子显微镜的应用 300
10.3扫描隧道电子显微镜 300
10.3.1STM的基本原理 301
10.3.2STM的工作模式 302
10.3.3STM的特点 302
10.3.4STM的应用 303
10.4原子力显微镜 306
10.4.1原子力显微镜的工作原理 306
10.4.2原子力显微镜的工作模式 307
10.4.3试样制备 307
10.4.4形貌成像的应用 308
10.5X射线三维成像分析 309
10.5.1X射线计算机断层扫描成像原理 310
10.5.2三维X射线显微镜的工作原理 313
10.5.3三维X射线显微镜的应用 314
本章小结 315
思考题 317


第3篇成分分析技术
第11章能谱分析
11.1俄歇电子能谱 320
11.1.1俄歇电子能谱仪的结构原理 320
11.1.2俄歇电子谱 321
11.1.3定性分析 322
11.1.4定量分析 323
11.1.5化学价态分析 324
11.1.6AES的应用举例 324
11.1.7俄歇能谱仪的最新进展 326
11.2X射线光电子能谱 326
11.2.1X射线光电子能谱仪的工作原理 326
11.2.2X射线光电子能谱仪的系统组成 327
11.2.3X射线光电子能谱及表征 329
11.2.4X射线光电子能谱仪的功用 331
11.2.5XPS的应用举例 333
11.2.6XPS的发展趋势 335
11.3电子探针 336
11.3.1电子探针波谱仪 336
11.3.2电子探针能谱仪 339
11.3.3能谱仪与波谱仪的比较 340
11.3.4电子探针分析及应用 340
11.4X射线荧光光谱 342
11.4.1工作原理 342
11.4.2结构组成 343
11.4.3应用 344
11.5电子能量损失谱分析 345
11.5.1工作原理 345
11.5.2作用 346
11.5.3特点 346
11.5.4EELS的应用分析 346
本章小结 348
思考题 349

第12章原子探针技术
12.1原子探针技术的发展史 350
12.2场蒸发 351
12.3原子探针的基本原理 351
12.4原子探针层析 352
12.5原子探针脉冲模式 353
12.6原子探针样品制备 354
12.7原子探针层析的应用 356
本章小结 358
思考题 359

第13章光谱分析技术
13.1原子发射光谱 360
13.1.1基本原理 361
13.1.2仪器 362
13.1.3分析方法 363
13.1.4应用 364
13.2原子吸收光谱 364
13.2.1基本原理 365
13.2.2仪器 366
13.2.3分析方法 367
13.2.4应用 368
13.3原子荧光光谱 369
13.3.1基本原理 369
13.3.2仪器 370
13.3.3原子荧光光谱法的优点 370
13.3.4应用 371
13.4紫外-可见分光光度法 371
13.4.1基本原理 372
13.4.2基本概念 372
13.4.3紫外-可见分光光度计 373
13.4.4紫外-可见分光光度法的分析及应用 374
13.5红外光谱 375
13.5.1基本原理 376
13.5.2红外光谱仪 378
13.5.3红外光谱法的应用 378
13.6激光拉曼光谱 379
13.6.1基本原理 380
13.6.2拉曼光谱仪 381
13.6.3激光拉曼光谱的应用 382
13.6.4拉曼光谱和红外光谱的关系 383
本章小结 383
思考题 384


第4篇其他分析技术
第14章热分析技术
14.1热分析方法 386
14.1.1热重分析法 386
14.1.2差热分析法 388
14.1.3差示扫描量热法 391
14.2热分析测量的影响因素 393
14.2.1实验条件 393
14.2.2试样特性 394
14.3热分析的应用 395
14.3.1块体金属玻璃晶化动力学 396
14.3.2硅酸盐 396
14.3.3反应合成 397
14.3.4反应活化能的计算 398
14.4热分析技术的新发展 400
本章小结 400
思考题 401

附录
附录1常用物理常数 403
附录2质量吸收系数μm 403
附录3原子散射因子fα 404
附录4原子散射因子校正值Δf 405
附录5粉末法的多重因素Phkl 406
附录6某些物质的特征温度 Θ 406
附录7德拜函数 （x）x+14 之值 406
附录8应力测定常数 407

参考文献 408