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第一篇 X射线衍射分析4

第1章 晶体学基础4

1.1 晶体与非晶体4

1.2 空间点阵和晶胞5

1.3 七大晶系与14种布拉菲点阵5

1.4 点群与空间群6

1.5 晶向指数和晶面指数7

1.5.1 晶向指数7

1.5.2 晶面指数7

1.5.3 金属晶体中3种典型的晶体结构9

1.6 晶带、晶面间距和晶面夹角10

1.6.1 晶带10

1.6.2 晶面间距11

1.6.3 晶面夹角11

习题12

第2章 X射线的性质及X射线的产生13

2.1 X射线的性质13

2.2 X射线的产生14

2.2.1 X射线管14

2.2.2 X射线管工作条件的确定15

2.3 X射线光谱17

2.3.1 连续光谱17

2.3.2 特征光谱18

习题20

第3章 X射线与物质的相互作用21

3.1 X射线的散射效应21

3.1.1 相干散射22

3.1.2 非相干散射22

3.1.3 散射系数23

3.2 X射线的吸收23

3.2.1 光电效应23

3.2.2 X射线的衰减规律与吸收系数23

3.2.3 实验波长的选择25

3.2.4 X射线的单色化26

习题27

第4章 X射线衍射基本理论28

4.1 X射线衍射几何条件28

4.1.1 劳埃方程28

4.1.2 布拉格方程29

4.2 衍射强度32

4.2.1 一个电子对X射线的衍射33

4.2.2 一个原子对X射线的散射34

4.2.3 一个晶胞对X射线的散射36

4.2.4 理想小晶体的衍射强度39

4.2.5 实际小晶粒的衍射强度40

4.2.6 影响多晶体衍射的其他因子40

4.2.7 多晶体的衍射线强度43

习题44

第5章 X射线的检测45

5.1 X射线的检测45

5.1.1 荧光板45

5.1.2 照相方法45

5.1.3 正比计数管45

5.1.4 NaI（Tl）闪烁计数管46

5.1.5 固体检测器47

5.1.6 位敏正比计数管48

5.1.7 成像屏48

5.1.8 X射线电视49

5.2 X射线衍射分析方法49

5.2.1 多晶体和粉末材料衍射方法50

5.2.2 单晶 X射线衍射分析研究57

习题60

第6章 多晶自动X射线衍射仪及其实验技术61

6.1 多晶X射线衍射仪61

6.1.1 X射线发生器61

6.1.2 测角仪的光路系统62

6.1.3 X射线强度测量记录系统64

6.1.4 衍射仪控制及衍射数据采集分析系统64

6.2 多晶X射线衍射仪实验技术65

6.2.1 具体实验条件的选定65

6.2.2 样品的制备67

6.2.3 原始数据的初步处理69

6.2.4 衍射强度的测量72

习题72

第7章 粉末衍射方法的应用73

7.1 物相分析73

7.1.1 物相定性鉴定73

7.1.2 物相定量分析75

7.2 晶胞参数的精确测定及其应用78

7.2.1 晶胞参数的精确测定78

7.2.2 精确晶胞参数数据的应用79

7.3 衍射线强度分布数据的应用81

习题82

第二篇 电子显微分析84

第8章 电磁透镜84

8.1 光学显微镜的分辨率极限84

8.2 电子波的波长87

8.3 电磁透镜概述88

8.3.1 静电透镜88

8.3.2 电子在磁场中的运动89

8.3.3 电磁透镜结构的发展过程90

8.3.4 电磁透镜与光学透镜聚焦原理对比92

8.4 电磁透镜的像差和理论分辨本领93

8.4.1 像差93

8.4.2 电磁透镜的衍射效应95

8.4.3 电磁透镜的理论分辨距离96

8.5 电磁透镜的景深和焦深97

8.5.1 景深97

8.5.2 焦深98

习题99

第9章 透射电子显微镜结构及其衍射成像原理100

9.1 电子显微镜的发展史100

9.2 电子显微镜的构造102

9.2.1 电子光学系统的照明系统102

9.2.2 电子光学系统的成像系统107

9.2.3 电子光学系统的观察与记录系统112

9.3 真空系统113

9.4 透射电子显微镜分辨本领和放大倍数114

9.4.1 点分辨率的测定114

9.4.2 晶格分辨率的测定115

9.4.3 放大倍数的测定116

9.5 图像与衍射花样的摄取116

9.5.1 电磁透镜的合轴调整与消像散及物镜聚焦调整116

9.5.2 磁转角校正117

9.5.3 选区电子衍射与成像操作117

习题118

第10章 透射电镜的样品制备119

10.1 透射电镜对样品的要求119

10.2 复型样品的制备119

10.2.1 一级复型120

10.2.2 二级复型121

10.2.3 萃取复型122

10.3 块体薄膜样品的制备122

10.3.1 初切薄片123

10.3.2 预先减薄123

10.3.3 最终减薄125

10.4 薄膜的透射电镜样品制备127

10.5 高分子及生物样品的制备128

10.5.1 包埋128

10.5.2 制作玻璃刀129

10.5.3 修样129

10.5.4 捞取切片130

10.6 粉末样品的制备130

10.6.1 支持膜130

10.6.2 透射电子显微镜粉末及纳米线样品的制备131

习题132

第11章 透射电子显微镜的电子衍射133

11.1 概述133

11.2 倒易点阵与爱瓦尔德球图解法133

11.2.1 倒易点阵的引入133

11.2.2 倒易点阵的性质136

11.2.3 倒易阵点的强度137

11.2.4 倒易点阵与正点阵的几何对应关系138

11.3 晶带定律与零层倒易面141

11.4 标准零层倒易面与标准电子衍射斑点142

11.5 偏离矢量与倒易点阵扩展144

11.6 电子衍射基本公式149

11.6.1 选区电子衍射149

11.6.2 相机常数150

11.6.3 有效相机常数151

11.6.4 测定相机常数的方法153

11.7 晶体电子衍射花样标定153

11.7.1 单晶体电子衍射花样的标定153

11.7.2 多晶体电子衍射花样的标定157

11.7.3 非晶体电子衍射花样的标定159

11.8 钢中典型组成相的电子衍射花样标定160

11.8.1 马氏体衍射花样的标定160

11.8.2 残余奥氏体电子衍射花样的标定161

11.8.3 渗碳体电子衍射花样的标定162

11.9 复杂电子衍射花样的标定163

11.9.1 高阶劳埃斑的标定163

11.9.2 超点阵斑点的标定163

11.9.3 二次衍射斑点的标定165

11.9.4 孪晶斑点的标定165

11.9.5 菊池衍射花样的标定167

习题170

第12章 透射电子显微镜图像分析171

12.1 质厚衬度像171

12.2 衍射衬度像173

12.2.1 衍射衬度成像原理173

12.2.2 衍射衬度运动学理论及应用175

12.3 相位像190

12.3.1 相位衬度形成原理190

12.3.2 高分辨电子显微像的类型与分析195

12.4 透射电子显微镜的最新技术进展207

12.4.1 透射电子显微镜相关部件的进展207

12.4.2 会聚束电子衍射208

12.4.3 电子能量损失谱209

12.4.4 原子序数衬度成像与原位电子能量损失谱分析209

12.4.5 材料的微观结构表征与原位性能测试211

习题212

第13章 扫描电子显微镜213

13.1 电子束与固体样品作用时产生的信号213

13.1.1 背散射电子213

13.1.2 二次电子214

13.1.3 吸收电子214

13.1.4 透射电子214

13.1.5 特征X射线216

13.1.6 俄歇电子216

13.2 扫描电子显微镜的构造和工作原理216

13.2.1 电子光学系统（镜筒）217

13.2.2 信号的收集和图像显示系统219

13.2.3 真空系统219

13.3 扫描电子显微镜的分辨率与样品219

13.3.1 分辨率219

13.3.2 放大倍数222

13.3.3 扫描电子显微镜的样品222

13.4 表面形貌衬度原理及其应用222

13.4.1 二次电子成像原理222

13.4.2 二次电子形貌衬度的应用225

13.4.3 背散射电子衬度原理及其应用229

13.4.4 吸收电子的成像233

13.5 背散射电子衍射分析及其应用233

13.5.1 背散射电子衍射实验条件与工作原理233

13.5.2 背散射电子衍射取向技术的应用235

习题238

第14章 电子探针显微分析239

14.1 电子探针仪的结构与工作原理239

14.1.1 波长分散谱仪240

14.1.2 能量分散谱仪243

14.2 电子探针仪的分析方法及应用246

14.2.1 定性分析246

14.2.2 定量分析简介251

习题252

第15章 表面分析技术253

15.1 离子探针253

15.2 低能电子衍射256

15.2.1 二维点阵的衍射256

15.2.2 衍射花样的观察和记录258

15.2.3 低能电子衍射的应用259

15.3 俄歇电子能谱仪260

15.3.1 俄歇跃迁及其概率260

15.3.2 俄歇电子能谱的检测262

15.3.3 定量分析264

15.3.4 俄歇谱仪的应用264

15.3.5 方法局限性分析268

15.4 场离子显微镜269

15.4.1 场离子显微镜的结构270

15.4.2 场致电离和原子成像270

15.4.3 图像的解释271

15.4.4 场致蒸发和剥层分析272

15.4.5 原子探针272

15.4.6 场离子显微镜的应用273

15.5 扫描隧道显微镜与原子力显微镜274

15.5.1 扫描隧道显微镜275

15.5.2 原子力显微镜277

15.6 X射线光电子能谱仪279

15.6.1 X射线光电子能谱的测量原理279

15.6.2 XPS的定性分析281

15.6.3 定量分析与半定量分析282

15.6.4 XPS在材料研究中的应用与分析282

习题284

附录285

附录1 元素的物理性质286

附录2 特征X射线的波长和能量表288

附录3 常见晶体标准电子衍射花样291

附录4 钢中常见相的电子衍射花样标定用数据表295

附录5 练习题部分298

参考文献327