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第1章 绪论 1

1.1 材料结构分析的层次和内容 1

1.2 谱学的定义及其分类 3

1.3 射线与物质的交互作用 3

1.4 衍射与散射分析发展简史 6

1.5 “材料射线衍射和散射分析”的内容和主要特色 7

第2章 晶体学基础和磁结构 9

2.1 晶体结构的周期性和点阵空间 9

2.2 晶体结构的点对称和点群 12

2.3 晶体结构的微观对称和空间群 17

2.4 二维晶体学和表面结构 21

2.5 磁结构与磁对称性 24

2.6 倒易点阵 26

2.7 晶体的极射赤面投影 29

2.8 金属键与金属及其合金的晶体结构 31

2.9 共价键与共价晶体的结构 37

2.10 离子键和离子晶体的结构 40

2.11 分子键和分子、晶体的结构 44

2.12 混合键和复杂晶体结构 48

主要参考文献 52

第3章 X射线运动学衍射理论基础 53

3.1 衍射几何理论——布拉格方程 53

3.2 单个晶胞散射强度 60

3.3 单个理想小晶体散射强度 64

3.4 实际多晶体衍射强度 67

3.5 理论衍射图谱的模拟计算实例 73

主要参考文献 75

第4章 射线衍射散射实验方法 76

4.1 普通X射线源和电子射线源 76

4.2 中子射线源 78

4.3 同步辐射光源 84

4.4 X射线探测器和记录系统的发展 90

4.5 X射线衍射分析的照相法 94

4.6 X射线衍射分析的衍射仪法 96

4.7 X射线小角散射实验装置的发展 105

4.8 中子衍射和散射实验方法 107

4.9 电子衍射和散射实验方法 109

主要参考文献 114

第5章 物相衍射分析 115

5.1 物相定性分析的原理和ICDD粉末衍射数据库 115

5.2 人工检索、半自动检索和自动检索／匹配 119

5.3 复相分析和无卡相分析 125

5.4 单晶电子衍射花样的物相鉴定 130

5.5 物相定量分析的原理和强度公式 135

5.6 采用标样的定量相分析方法 138

5.7 无标样的定量相分析方法 149

5.8 大块样品定量相分析方法 152

5.9 物相分析的最新进展 156

主要参考文献 159

第6章 点阵参数的精确测定 160

6.1 点阵参数测定的误差来源 160

6.2 多晶样品点阵参数的精确测定 167

6.3 测定点阵常数的实例 173

6.4 单晶样品点阵常数的测定 177

6.5 点阵常数测定的几点讨论 178

主要参考文献 179

第7章 内应力测定与分析 180

7.1 应力的分类及其X射线衍射效应 180

7.2 单轴应力的测定原理和方法 182

7.3 平面宏观应力的测定原理 182

7.4 平面宏观应力的测定方法 185

7.5 应力测定的数据处理方法 191

7.6 三维应力及薄膜应力测量 192

主要参考文献 195

第8章 多晶织构测量和单晶定向 196

8.1 织构的分类和表征 196

8.2 极图测定及其分析 198

8.3 反极图测定 204

8.4 三维取向分布函数 206

8.5 单晶定向与切割 207

8.6 晶片取向的精确测定和校准 214

主要参考文献 215

第9章 X射线衍射谱的线形分析 217

9.1 X射线衍射的晶粒度宽化效应—Scherrer公式 217

9.2 微观应力（应变）引起的宽化效应 219

9.3 堆垛层错引起的宽化效应 219

9.4 微晶-微应力两重宽化效应的分离 222

9.5 晶粒大小及其统计分布的测定 227

9.6 分离微晶-层错和微应力-层错二重宽化效应的最小二乘方法 230

9.7 分离微晶-微应变-层错三重宽化效应的最小二乘方法 231

9.8 分离二重和三重宽化效应的计算程序 233

9.9 几个具体例子 234

主要参考文献 239

第10章 二维X射线衍射分析的原理、方法及应用 240

10.1 二维X射线衍射的定义 240

10.2 单晶样品的二维X射线衍射术 242

10.3 闪烁计数管、一维位敏探测器和二维探测器记录多晶衍射花样的比较 243

10.4 多晶二维X射线衍射的原理、实验装置和二维探测器 244

10.5 多晶2D-XRD的应用 248

10.6 二维小角X射线散射 258

10.7 二维X射线衍（散）射的综合评论和发展趋势 260

主要参考文献 262

第11章 X射线多重衍射的原理、方法及应用 263

11.1 多重衍射的基本原理 264

11.2 获得多重衍射花样的实验方法 267

11.3 多重衍射花样的指标化 269

11.4 多重衍射理论简介 274

11.5 多重衍射的某些应用 279

主要参考文献 283

第12章 X射线异常散射分析及应用 284

12.1 异常散射和选择元素衍射 284

12.2 相角测定的异常散射方法 287

12.3 晶体学中原子位置的分摊问题 289

12.4 异常宽角散射和粉末差分衍射 290

12.5 原子有序和非晶材料研究 291

12.6 异常小角X射线散射 293

12.7 价态研究 294

12.8 衍射异常精细结构 295

主要参考文献 298

第13章 X射线和同步辐射成像术及其应用 299

13.1 概述 299

13.2 基于吸收衬度的成像术及其应用 299

13.3 计算机辅助层析成像术 304

13.4 基于相位衬度的成像术及其应用 309

13.5 X射线全息成像术 317

13.6 三位一体成像术和明场像、暗场像 323

13.7 同步辐射装置中其他谱学成像术 327

主要参考文献 327

第14章 X射线与同步辐射光谱术 329

14.1 X射线发射谱及其精细结构 329

14.2 X射线吸收谱和近限结构 333

14.3 扩展X射线吸收精细结构 334

14.4 俄歇电子能谱 339

14.5 光电子能谱 341

14.6 红外吸收谱和紫外谱 344

14.7 软X射线磁圆二色谱术 348

14.8 Raman谱和非弹性散射谱 350

14.9 同步辐射中的谱学联合装置 351

主要参考文献 353

第15章 晶体结构的实验测定 354

15.1 多晶样品衍射花样的Rietveld结构精修 354

15.2 多晶样品结构测定的从头计算法 360

15.3 单晶样品的结构测定 365

15.4 表面和界面的结构研究 384

15.5 测定晶体结构的相位衬度结构像方法 389

15.6 自旋结构和磁结构的测定 392

15.7 准晶的衍射效应 403

主要参考文献 409

第16章 晶体缺陷的衍衬成像观察和研究 410

16.1 X射线貌相术的实验方法 410

16.2 电子衍衬成像原理 420

16.3 X射线和中子衍衬貌相中的衬度 425

16.4 电子衍衬和X射线及中子衍衬的比较 432

16.5 貌相图中缺陷像的分析 433

16.6 X射线衍衬貌相在单晶生长及单晶器件工艺中的应用 444

16.7 电子衍衬术在金属研究中的应用 447

主要参考文献 448

第17章 薄膜和—维超点阵材料的X射线分析 450

17.1 薄膜分析的X射线实验方法 451

17.2 原子尺度薄膜的研究 453

17.3 工程薄膜和多层膜的研究 454

17.4 一维超点阵材料的研究 462

17.5 晶体不完整性、应变的衍射空间和倒易空间图研究 470

主要参考文献 474

第18章 非晶材料的X射线散射分析 475

18.1 非晶物质及其结构模型 475

18.2 各向同性非晶物质结构的表征 476

18.3 各向异性非晶物质结构的表征 479

18.4 非晶物质结构参数 484

18.5 全径向分布函数的WAXS测定 486

18.6 偏径向分布函数WAXS测定 490

18.7 全取向径向分布函数和柱体分布函数的测定 492

18.8 EXAFS谱的数据分析和非晶局域结构EXAFS测定 493

18.9 DAFS和EELFS测定非晶局域结构 496

18.10 液晶的散射（衍射）研究 498

主要参考文献 504

第19章 聚合物和高分子材料的X射线分析 505

19.1 聚合物材料的结构特征和X射线分析范畴 505

19.2 聚合物结晶度的测定 506

19.3 聚合物材料的取向分布和取向度测定 517

19.4 长周期高分子材料的小角散射测定 526

主要参考文献 528

第20章 纳米材料和介孔材料的X射线分析 529

20.1 结晶纳米材料的相分析 529

20.2 非晶纳米材料的局域结构测定 530

20.3 测定微结构时各有关参数的获得 531

20.4 纳米晶大小、微应力及层错几率的测定 532

20.5 纳米材料小角X射线散射分析原理 541

20.6 纳米材料颗粒大小及其分布的测定 544

20.7 纳米材料分形（fractal）结构研究 546

20.8 介孔（meso-porous）材料的X射线研究 550

主要参考文献 557

第21章 材料动力学结构的非弹性散射分析 559

21.1 动力学结构研究理论基础简介 559

21.2 动力学结构研究的实验方法 563

21.3 结晶物质的点阵动力学研究 570

21.4 非晶物质、聚合物和生物高分子中的动力学结构 581

21.5 高Tc超导体的点阵动力学研究 587

21.6 小结 593

主要参考文献 596

第22章 材料结构的综合研究 597

22.1 X射线、中子、电子衍射的比较 597

22.2 材料中原子价态的谱学综合研究 600

22.3 晶体结构的综合测定 601

22.4 晶体不完整性的综合分析 604

22.5 局域结构的综合研究 605

22.6 动力学结构的非弹性散射综合研究 607

22.7 合金中元素（部分或全部）取代后原子的占位问题 608

索引 617