纳米材料测试技术PDF电子书下载

绪论 1

第一章 计量和标准的基础知识 6

1.1 计量 6

1.1.1 基本概念 6

1.1.2 测量方法及其分类 9

1.1.3 测量的实施 12

1.1.4 不确定度与误差的概念 16

1.1.5 纳米计量 19

1.2 标准（标准化） 20

1.2.1 基本概念 20

1.2.2 标准的种类 20

1.2.3 纳米检测涉及的标准 23

1.2.4 标准的查阅 24

1.2.5 标准在促进社会发展的重要性和挑战 25

1.3 标准物质 25

1.3.1 标准物质的定义 25

1.3.2 标准物质的基本要求 26

1.3.3 标准物质的级别 27

1.3.4 标准物质的用途 28

1.3.5 有证标准物质的使用 29

第二章 透射电子显微镜 34

2.1 基本原理 34

2.1.1 主要结构及功能 35

2.1.2 电子光源 39

2.1.3 主要性能指标 40

2.1.4 像差及其起源 43

2.1.5 电子束与物质相互作用的机制与产生的信息 46

2.1.6 几种成像模式 50

2.1.7 像衬理论 51

2.1.8 常用样品制备技术 56

2.1.9 常用附件 57

2.2 TEM的应用领域 59

2.2.1 TEM应用领域 59

2.2.2 TEM使用中的问题 62

2.3 TEM的应用实例 63

2.3.1 碳纳米管 63

2.3.2 薄膜材料、器件 65

2.3.3 调制结构 67

第三章 扫描电子显微镜 71

3.1 基本原理 71

3.1.1 扫描电镜的工作原理 71

3.1.2 电子束与固体样品相互作用时产生的信号 72

3.1.3 扫描电镜的构造 74

3.1.4 扫描电镜的成像原理 77

3.1.5 扫描电镜的性能和特点 80

3.1.6 扫描电镜的试样制备 82

3.1.7 能谱仪 83

3.2 用途 88

3.2.1 表面形貌观察 88

3.2.2 组织结构观察 89

3.2.3 颗粒大小分析 89

3.2.4 断口性质分析 90

3.2.5 微区成分分析 91

3.3 应用领域 91

第四章 扫描探针显微镜 95

4.1 扫描隧道显微镜（STM） 95

4.1.1 STM工作原理 95

4.1.2 STM针尖概述 97

4.1.3 STM的应用 97

4.2 原子力显微镜（AFM） 98

4.2.1 AFM的基本原理 98

4.2.2 AFM的工作模式 99

4.2.3 AFM应用中的关键技术 100

4.3 摩擦力显微镜（LFM） 103

4.4 磁力显微镜（MFM）和静电力显微镜（EFM） 104

4.5 化学力显微镜（CFM) 105

4.6 扫描探针显微镜发展与展望 105

第五章 X射线衍射分析 108

5.1 基本原理 108

5.1.1 X射线物理学基础 108

5.1.2 晶体学基础 110

5.1.3 晶体对X射线的衍射 112

5.1.4 X射线衍射仪 112

5.2 用途 113

5.2.1 物相定性分析 113

5.2.2 物相定量分析 117

5.2.3 晶粒度测定 120

5.2.4 结晶度测定 121

5.2.5 点阵参数精密测定 122

5.2.6 宏观残余应力测定 123

5.2.7 织构测定 123

5.2.8 高温原位反应、物质结构变化的测定和在线分析 123

5.3 在纳米材料中的实际应用 123

5.3.1 纳米材料的晶态物相组成定性定量分析 123

5.3.2 纳米材料的平均晶粒尺寸大小的测定 124

5.3.3 介孔材料的孔结构（晶型和大小）测定 125

5.3.4 高温原位反应在研究纳米碳纤维中的应用 126

第六章 粒度分析 128

6.1 基本概念 128

6.1.1 颗粒与颗粒系 128

6.1.2 各类平均粒径的定义 129

6.1.3 常见粒度测量方法及其粒径的表征 130

6.1.4 粒度测量结果的表示方法 131

6.2 颗粒在液体中的分散过程和样品的制备方法 133

6.2.1 颗粒在液体中的分散过程 133

6.2.2 样品制备 133

6.3 激光衍射法粒度测量 136

6.3.1 测量原理 136

6.3.2 测量装置 143

6.3.3 仪器的校准与检验 144

6.3.4 样品的制备 146

6.3.5 测量过程 147

6.3.6 应用实例 147

6.4 光子相关法粒度分析 151

6.4.1 测量原理 151

6.4.2 测量装置 155

6.4.3 仪器的校准与检验 155

6.4.4 样品的制备 156

6.4.5 测量过程 157

6.4.6 影响测量准确度的几个因素 158

6.4.7 应用实例 159

第七章 纳米薄膜测量 163

7.1 纳米级薄膜测量仪器简介 163

7.2 椭圆偏振仪 163

7.2.1 椭圆偏振仪的基本工作原理及其结构分类 165

7.2.2 椭圆偏振仪的测量与分析 171

7.2.3 椭圆偏振仪的主要应用与举例 174

7.3 台阶仪 177

7.3.1 台阶仪的定义及其分类 177

7.3.2 台阶仪的主要影响因素 178

7.4 椭圆偏振仪和台阶仪在纳米薄膜测量中的分析、比对和展望 179

第八章 BET氮吸附法测量比表面积 182

8.1 基本概念 182

8.2 测量原理 184

8.3 计算方法 185

8.3.1 多点法（Multi-point）测量 185

8.3.2 单点法（Single-point）测量 186

8.4 测量方法 186

8.4.1 容积法 186

8.4.2 重量法 187

8.4.3 载气法 187

8.5 样品制备 188

8.6 测量过程 189

8.7 对测量结果的影响因素 190

8.8 应用实例 190

第九章 纳米力学测试仪 193

9.1 纳米压痕技术及其应用 193

9.1.1 纳米压痕实验的基本原理 193

9.1.2 纳米压痕实验技术 198

9.1.3 纳米压痕技术应用 200

9.2 纳米刻划技术及其应用 206

9.2.1 纳米刻划技术 206

9.2.2 纳米刻划技术应用 208

第十章 纳米薄膜及多层膜厚度测量方法及实例 215

10.1 纳米薄膜厚度测量的必要性及常用的方法 215

10.2 样品制备及测量 216

10.2.1 样品的制备 216

10.2.2 纳米多层膜的厚度测量 217

10.2.3 纳米薄膜的厚度测量及误差分析 223