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第1章 绪论 5

参考文献 5

第2章 X射线的基本性质 6

2.1 X射线的本质 6

2.1.1 X射线的波动性 7

2.1.2 X射线的粒子性 8

2.1.3 X射线的一般性质 8

2.2 X射线的产生 9

2.2.1 X射线管 10

2.2.2 X射线仪 12

2.3 X射线谱 13

2.3.1 连续X射线谱 13

2.3.2 特征X射线谱 15

2.4 X射线与物质的相互作用 18

2.4.1 X射线的吸收 19

2.4.2 X射线的减弱规律 20

2.4.3 吸收限的应用 22

2.5 X射线的探测与防护 24

2.5.1 X射线的探测 24

2.5.2 X射线的防护 25

思考与练习题 25

参考文献 26

第3章 晶体学基础 27

3.1 晶体结构与空间点阵 27

3.1.1 晶体结构概述 27

3.1.2 空间点阵 28

3.1.3 阵矢 30

3.1.4 阵胞 31

3.1.5 空间点阵的种类 32

3.1.6 晶胞与晶体结构 35

3.2 晶面和晶向指数 37

3.2.1 阵胞中的点 37

3.2.2 阵胞内的直线 38

3.2.3 阵胞中的平面 39

3.2.4 晶胞内的等价点、晶向和晶面 40

3.2.5 六方晶系中的晶面指数 40

3.2.6 晶面间距 43

3.3 晶体中的对称操作与对称元素 43

3.3.1 宏观对称操作与对称元素 44

3.3.2 微观对称操作与对称元素 48

3.4 点群与空间群 51

3.4.1 点群的概念 51

3.4.2 点群符号 52

3.4.3 空间群的概念与符号 56

3.4.4 空间群图表简介 57

3.5 晶体的投影 58

3.5.1 球面投影 59

3.5.2 极射投影 60

3.5.3 吴氏网与标准投影 61

3.6 倒易点阵 70

3.6.1 倒易点阵的概念 70

3.6.2 倒易点阵与正点阵之间的倒易关系 72

3.6.3 利用倒易矢量计算晶面间距与晶面夹角 75

3.6.4 晶带与倒易面 77

思考与练习题 79

参考文献 82

第4章 X射线的散射、干涉与衍射 83

4.1 单个电子对X射线的散射 83

4.1.1 相干散射 83

4.1.2 非相干散射 87

4.2 散射线的干涉 88

4.2.1 相位差与散射矢量 88

4.2.2 合成振幅与强度 89

4.3 单个原子对X射线的散射 92

4.3.1 单电子原子的散射 93

4.3.2 多电子原子的散射 94

4.4 原子群体的散射 97

4.4.1 散射振幅与强度 97

4.4.2 多原子气体与“粉尘”的散射 98

4.5 晶体的衍射 101

4.5.1 晶胞对X射线的散射 102

4.5.2 小晶体的衍射 103

4.6 X射线的衍射方向 106

4.6.1 干涉方程 107

4.6.2 布拉格定律 107

4.6.3 厄瓦尔德图解 109

4.7 结构因子与消光条件 111

4.7.1 点阵消光与结构消光 111

4.7.2 点阵消光条件 112

4.7.3 结构消光条件 113

4.7.4 加权倒易点阵 114

4.8 获得衍射线的方法概述 116

4.8.1 连续谱X射线 117

4.8.2 转动晶体法 117

4.8.3 发散X射线束 118

4.8.4 粉末多晶法 119

思考与练习题 120

参考文献 121

第5章 衍射线的强度分析 122

5.1 晶体的嵌镶块结构 122

5.2 实际小晶体的衍射积分强度 123

5.3 多晶体的衍射线强度 126

5.4 影响衍射强度的因素 128

5.4.1 洛伦兹因子 128

5.4.2 吸收因子 128

5.4.3 多重因子 132

5.4.4 温度因子 133

5.4.5 晶体结构的影响 134

5.4.6 消光的影响 135

5.4.7 粉末多晶法的积分强度与相对强度 136

5.5 衍射强度的计算实例 137

5.5.1 列表计算衍射线的相对强度 137

5.5.2 利用计算机计算衍射线的相对强度 138

思考与练习题 141

参考文献 141

第6章 多晶体衍射信息的获取方法 142

6.1 德拜法 142

6.1.1 德拜法原理 142

6.1.2 德拜相机 144

6.1.3 德拜照片的计算与标定 145

6.1.4 其他照相方法 148

6.2 衍射仪法 150

6.2.1 测角仪 151

6.2.2 探测器 153

6.2.3 控制和数据处理系统 158

6.2.4 晶体单色器 160

6.2.5 衍射仪 161

6.3 衍射图样的获得 164

6.3.1 试样制备要求 164

6.3.2 衍射全图的获得 165

6.3.3 单峰测试 166

6.4 衍射信息的获取 167

6.4.1 衍射线的线位 167

6.4.2 衍射线的强度 169

6.4.3 衍射线的宽度 170

6.5 衍射线的线形分析 172

6.5.1 实测线形与真实线形 172

6.5.2 Kα双线的分离 173

6.5.3 吸收、温度和角因子的校正 178

6.5.4 仪器因数的校正 180

思考与练习题 186

参考文献 187

第7章 单晶体衍射信息的获取方法 188

7.1 劳厄法 188

7.1.1 劳厄法照相 188

7.1.2 劳厄照片的特征 190

7.2 劳厄法的应用 191

7.2.1 单晶取向的测定 191

7.2.2 透射劳厄法测定单晶取向 193

7.2.3 背射劳厄法测定单晶取向 195

7.2.4 单晶体的定向切割 198

7.2.5 塑性变形的研究 200

7.3 四圆单晶衍射仪法 203

7.3.1 四圆单晶衍射仪简介 203

7.3.2 四圆单晶衍射仪的晶体结构分析过程 205

7.3.3 四圆单晶衍射仪的衍射几何 205

7.3.4 衍射几何转换矩阵 207

7.4 二维面探测器 210

思考与练习题 212

参考文献 212

第8章 物相分析 213

8.1 定性相分析 213

8.1.1 PDF卡片 214

8.1.2 PDF检索 215

8.1.3 定性相分析方法 217

8.2 定量相分析 221

8.2.1 外标法 222

8.2.2 内标法 223

8.2.3 自标法 225

8.2.4 其他方法举例 229

8.3 衍射全谱拟合法与Rietveld结构精修 229

8.3.1 全谱拟合的原理 230

8.3.2 Rietveld方法中的拟合函数 232

8.3.3 Rietveld结构精修步骤 234

8.3.4 Rietveld定量相分析方法 235

思考与练习题 237

第9章 点阵常数的精确测定 238

9.1 基本原理 238

9.2 衍射仪法的主要误差 240

9.2.1 测角仪引起的误差 240

9.2.2 试样引起的误差 242

9.2.3 其他误差 243

9.3 外推法消除系统误差 244

9.3.1 外推法原理 244

9.3.2 外推函数的选择 245

9.3.3 外推判据 246

9.3.4 柯亨最小二乘法 248

思考与练习题 249

参考文献 249

第10章 宏观应力的测定 250

10.1 基本原理 250

10.1.1 应力-应变关系 250

10.1.2 X射线衍射方法测定应力的原理 252

10.1.3 表面应力状态的确定 254

10.1.4 用X射线衍射方法测定应力的特点 254

10.2 衍射仪法测定宏观应力 256

10.2.1 基本方法 257

10.2.2 半聚焦法测应力 258

10.2.3 平行光束法测应力 258

10.2.4 边倾斜法测应力 259

10.2.5 应力测试实例 260

思考与练习题 261

参考文献 261

第11章 微晶尺寸与微观应力的测定 262

11.1 微晶尺寸的测定 262

11.1.1 微晶引起的宽化效应 262

11.1.2 微晶尺寸的计算 263

11.1.3 微晶尺寸的确定 264

11.2 微观应力的测定 266

11.2.1 微观应力的倒易空间描述 267

11.2.2 微观应力的计算 268

11.2.3 微观应力的测定实例 269

11.3 微晶宽化和微观应力宽化的分离 269

11.3.1 近似函数法 270

11.3.2 傅里叶分析法 272

11.3.3 方差分解法 277

思考与练习题 278

参考文献 278

第12章 织构的测定 279

12.1 织构及其表示方法 279

12.1.1 织构与织构的分类 279

12.1.2 织构的表示方法 281

12.2 正极图的获得 286

12.2.1 照相法测正极图 286

12.2.2 衍射仪法测正极图 289

12.3 反极图的获得与分析 297

12.3.1 反极图的获得 297

12.3.2 反极图数据的归一化处理 300

12.3.3 各向异性的计算 303

12.4 极分布图的测定 305

12.4.1 极分布图 305

12.4.2 极分布图的测定 305

12.4.3 回摆曲线的测定 307

思考与练习题 307

参考文献 308

第13章 薄膜材料分析 309

13.1 概述 309

13.2 薄膜分析中的常用X射线方法 310

13.2.1 常规粉末衍射法 310

13.2.2 掠入射X射线衍射 310

13.2.3 小角X射线散射 312

13.2.4 双晶衍射仪 313

13.3 掠入射X射线衍射 313

13.3.1 掠入射X射线衍射全反射 314

13.3.2 多层膜结构对X射线的反射 317

13.3.3 薄膜性质对X射线反射率的影响 318

13.3.4 X射线反射测定薄膜厚度 321

13.4 薄膜生长取向的测定 322

13.4.1 Φ扫描 322

13.4.2 薄膜材料中极图的测定 323

思考与练习题 324

参考文献 325

第14章 高分子材料分析 326

14.1 高分子材料概述 326

14.1.1 高分子晶体的特点 326

14.1.2 高分子链段的组成及其堆砌结构 328

14.1.3 高分子聚合物晶体结构模型 329

14.2 高分子聚合物结晶度的测定 331

14.2.1 基本原理 331

14.2.2 作图法 331

14.2.3 Ruland法 333

14.2.4 拟合分峰法 335

14.2.5 回归线法 337

14.3 高分子材料的小角X射线散射 338

14.3.1 基本原理 339

14.3.2 小角散射强度公式 340

14.3.3 小角散射的实验技术与方法 348

14.3.4 Guinier作图法 352

思考与练习题 353

参考文献 353

第15章 非晶材料分析 354

15.1 非晶态及其结构描述 354

15.1.1 非晶态 354

15.1.2 径向分布函数 356

15.2 单原子系统的径向分布函数 357

15.2.1 原子径向分布函数的表达式 357

15.2.2 液体钠的径向分布函数 359

15.3 多元非晶系统的径向分布函数 360

15.3.1 径向分布函数的有效电子密度表示法 360

15.3.2 多元系统的全径向分布函数与偏径向分布函数 362

15.4 径向分布函数实验数据的处理 366

15.4.1 实验数据的获得 366

15.4.2 实验数据的处理 367

15.4.3 径向分布函数的获得 370

15.5 测试实例 371

15.5.1 Gd-Fe系的径向分布函数 371

15.5.2 炭黑的径向分布函数 372

思考与练习题 374

参考文献 374

第16章 同步辐射的应用 375

16.1 同步辐射X射线源 375

16.1.1 同步辐射概述 375

16.1.2 同步辐射光源的发展过程 377

16.1.3 同步辐射装置的现状 378

16.2 X射线吸收精细结构 379

16.2.1 XAFS基本原理 379

16.2.2 近边谱（XANES） 381

16.2.3 扩展谱（EXAFS） 384

思考与练习题 386

参考文献 387

附录 388

1.国际相对原子质量表 388

2.晶体结构资料 389

3.某些化合物和固溶体的晶体结构 392

4.某些元素的特征谱与吸收限波长 393

5.钨的特征L谱线 394

6.Kα双线分离度（θα2-θα1） 395

7.质量吸收系数和密度 397

8.原子散射因子f 399

9.原子散射因子在吸收限近旁的减小值Δf 402

10.洛伦兹-偏振因子（1＋ cos2 2θ/sin 2 θ cos θ） 402

11.德拜-瓦洛温度因子e -（Bsin2 θ）/λ2 405

12.米勒指数的二次式 405

13.晶面间距与点阵参数的关系 406

14.常用矢量关系与有关公式的证明 407

15.高聚物结晶度计算公式反校正因子 408

16.聚芳醚酮类聚合物（PAEKs）结晶度计算公式 410