第1章X射线衍射分析原理、方法及应用 001
1.1X射线物理学基础 003
1.1.1X射线的本质 003
1.1.2X射线的产生及X射线谱 003
1.1.3X射线与物质的相互作用 005
1.2晶体结构 007
1.2.1晶体结构的基本特点 007
1.2.2点阵与点阵结构 008
1.2.3晶体的宏观对称性 009
1.2.4倒易点阵 014
1.2.5晶带及晶带定理 015
1.3X射线衍射基础 016
1.3.1衍射方向 016
1.3.2衍射强度 019
1.4X射线衍射仪 022
1.4.1X射线发生器 023
1.4.2测角仪 024
1.4.3X射线探测仪 024
1.4.4测量方式和实验参数的选择 024
1.5粉末衍射方法的应用 026
1.5.1物相分析 027
1.5.2晶胞参数的精确测定及其应用 028
1.5.3薄膜分析中常用的X射线方法 029
1.6XRD图谱分析的实例与方法 029
1.6.1MDI Jade软件功能介绍 029
1.6.2Jade的用户界面 030
1.6.3查看PDF卡片的操作方法 031
1.6.4物相定性分析 033
1.6.5物相定量分析 035
思考题 037
参考文献 038

第2章扫描电子显微镜分析 039
2.1扫描电子显微镜简介 040
2.2电子束与样品相互作用产生的信号 041
2.2.1二次电子 041
2.2.2背散射电子 041
2.2.3特征X射线 043
2.2.4俄歇电子 043
2.3扫描电子显微镜的工作原理 044
2.4扫描电子显微镜的基本结构 045
2.4.1电子光学系统 045
2.4.2信号收集处理、图像显示和记录系统 047
2.4.3真空系统与电源系统 048
2.5扫描电子显微镜的性能 049
2.5.1放大倍数 049
2.5.2分辨率 049
2.5.3景深 050
2.6扫描电子显微镜衬度原理 051
2.6.1表面形貌衬度 051
2.6.2成分衬度 053
2.6.3电压衬度 054
2.6.4磁衬度 054
2.7扫描电子显微镜样品的制备 054
2.8样品制备及测试实例 055
2.9常见典型断口 056
2.9.1韧窝断口 057
2.9.2解理断口 057
2.9.3准解理断口 057
2.9.4脆性沿晶断口 058
2.9.5疲劳断口 058
思考题 059
参考文献 059

第3章电子探针显微分析与电子背散射衍射分析 060
3.1电子探针显微分析 061
3.1.1电子探针的发展 061
3.1.2电子探针的基本原理及构造 061
3.1.3电子探针分析方法 065
3.1.4样品制备要求 067
3.1.5电子探针的应用 067
3.2电子背散射衍射及应用 068
3.2.1EBSD的结构及基本原理 068
3.2.2EBSD的分辨率 070
3.2.3EBSD样品的制备 070
3.2.4EBSD的应用 071
思考题 072
参考文献 072

第4章透射电子显微镜分析 073
4.1透射电子显微镜简介 074
4.1.1透射电子显微分析发展简史 074
4.1.2透射电子显微镜的分辨率 076
4.2电磁透镜的像差 078
4.2.1几何像差 078
4.2.2色差 080
4.3透射电子显微镜的结构与成像原理 081
4.3.1电子光学系统 081
4.3.2辅助系统 088
4.3.3透射电子显微镜成像原理 089
4.4电子衍射 090
4.4.1电子衍射基本原理 090
4.4.2选区电子衍射 091
4.4.3磁转角 092
4.4.4单晶体电子衍射花样标定 093
4.4.5多晶体电子衍射花样标定 096
4.5透射电子显微镜衬度原理 097
4.5.1质厚衬度 098
4.5.2衍射衬度 098
4.5.3相位衬度 099
4.6扫描透射电子显微镜 101
4.6.1扫描透射电子显微镜的工作原理 102
4.6.2扫描透射电子显微镜的特点 102
4.6.3扫描透射电子显微镜的应用 103
4.7透射电子显微镜样品制备 106
4.7.1表面复型技术 106
4.7.2薄膜制备技术 108
4.7.3粉末制备技术 112
4.7.4透射电子显微镜样品制备的其他方法 113
4.8透射电子显微镜的应用 114
4.8.1形貌分析 114
4.8.2晶体缺陷分析 115
4.8.3晶体结构分析 116
4.9透射电子显微镜的基本操作 118
思考题 119
参考文献 119

第5章X射线光电子能谱与俄歇电子能谱 121
5.1概述 122
5.2XPS的基本原理 122
5.2.1光电子的产生 122
5.2.2光电子能谱的测量原理 123
5.3X射线光电子能谱实验技术 124
5.3.1X射线光电子能谱仪 124
5.3.2样品的制备与测定 125
5.3.3识别谱图软件解谱方法 127
5.4X射线光电子能谱的应用 128
5.4.1元素及其化学态的定性分析 128
5.4.2定量分析 129
5.4.3化学结构分析 130
5.5俄歇电子能谱分析 130
5.5.1俄歇电子能谱的基本原理 130
5.5.2俄歇电子能谱分析技术 133
5.5.3俄歇电子能谱分析的应用 134
思考题 134
参考文献 135

第6章常用光谱分析方法 136
6.1概述 137
6.2紫外-可见光谱 138
6.2.1简介 138
6.2.2基本原理和系统组成 139
6.3红外吸收光谱 146
6.3.1简介 146
6.3.2基本原理和系统组成 146
6.3.3样品制备 149
6.3.4应用举例 150
6.4拉曼光谱 151
6.4.1简介 151
6.4.2激光拉曼光谱与红外光谱比较 152
6.4.3试验设备和实验技术 153
6.5荧光光谱 155
6.5.1简介 155
6.5.2基本原理和系统组成 155
6.5.3应用举例 159
思考题 160
参考文献 160

第7章原子力显微镜分析 161
7.1原子力显微镜的基本知识 162
7.1.1原子力显微技术的发展 162
7.1.2原子力显微镜工作原理 163
7.1.3原子力显微镜的功能技术 166
7.2原子力显微镜的应用 171
7.2.1AFM在材料科学方面中的应用 171
7.2.2AFM在其他方面中的应用 175
7.3原子力显微镜的表面分析案例 179
7.4原子力显微镜与其他显微分析技术 180
7.4.1原子力显微镜与其他显微分析技术的比较 180
7.4.2原子力显微镜与扫描电子显微镜的具体比较 181
思考题 182
参考文献 182

第8章材料物理性能分析技术 183
8.1热学性能分析技术 184
8.1.1简介 184
8.1.2热重分析法 186
8.1.3差热分析法 188
8.1.4差示扫描量热法 193
8.1.5热膨胀分析法 195
8.1.6热学性能分析技术的应用 198
8.2力学性能分析技术 201
8.2.1简介 201
8.2.2拉伸测试 201
8.2.3硬度测试 205
8.2.4力学性能分析技术的应用 209
8.3电学性能分析技术 211
8.3.1简介 211
8.3.2直流四探针法 213
8.3.3介电性能测试 224
8.3.4电化学阻抗谱技术 227
8.3.5电学性能分析技术的应用 228
8.4磁学性能分析技术 230
8.4.1简介 230
8.4.2振动样品磁强计法 232
8.4.3超导量子干涉仪法 235
8.4.4电磁屏蔽性能测试 237
8.4.5磁学性能分析技术的应用 239
思考题 241
参考文献 241

附录 242
附录1原子散射因子f 242
附录2各种点阵的结构因子F2hkl 243
附录3粉末法的多重性因子Phkl 243
附录4质量吸收系数μ/ρ 243
附录5常见晶体的标准电子衍射花样 244
附录6立方晶体和六方晶体可能出现的反射 249
附录7某些物质的特征温度θ 250