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第一章 X射线的物理学基础 1

1.1 X射线的性质 1

1.2 X射线的产生 2

1.3 X射线谱 3

1.3.1 连续X射线谱 3

1.3.2 特征X射线谱 4

1.4 X射线与物质的相互作用 6

1.4.1 X射线的散射 6

1.4.2 X射线的吸收 7

1.5 X射线的衰减规律 8

1.6.1 X射线滤波片的选择 9

1.6 吸收限的应用 9

1.6.2 阳极靶材料的选择 10

本章小结 11

思考题与习题 11

第二章 X射线衍射原理 13

2.1 倒易点阵 13

2.1.1 倒易点阵的构建 13

2.1.2 倒易矢量及其性质 14

2.2 X射线衍射方向 15

2.2.1 布喇格方程 16

2.2.2 衍射矢量与埃瓦尔德图解 17

2.3 X射线衍射强度 20

2.3.2 一个原子对X射线的散射 21

2.3.1 一个电子对X射线的散射 21

2.3.3 一个晶胞对X射线的散射 22

2.3.4 一个晶体的衍射与干涉函数 26

2.3.5 粉末多晶衍射强度 27

2.3.6 影响衍射强度的其他因素 28

本章小结 30

思考题与习题 30

第三章 多晶体X射线衍射分析方法 32

3.1 德拜照相法 32

3.1.1 德拜相机 33

3.1.2 德拜法的试样制备 34

3.1.4 德拜相的指数标定 35

3.1.3 德拜法的实验参数选择 35

3.2 X射线衍射仪法 37

3.2.1 测角仪 38

3.2.2 探测器与记录系统 39

3.2.3 实验条件选择 41

3.2.4 衍射仪法的衍射积分强度和相对强度 43

本章小结 43

思考题与习题 44

第四章 X射线衍射方法的应用 45

4.1 点阵常数的精确测定 45

4.1.1 点阵常数的测定 45

4.1.2 误差来源与消除 47

4.2 X射线物相分析 47

4.2.2 粉末衍射卡的组成 48

4.2.1 X射线物相定性分析原理 48

4.2.3 粉末衍射卡片的索引 50

4.2.4 物相定性分析方法 51

4.2.5 物相定量分析方法 54

4.2.6 计算机在X射线物相分析中的应用 57

4.3 宏观应力测定 58

4.3.1 X射线残余应力测定原理 59

4.3.2 单轴应力测定原理 59

4.3.3 平面应力测定原理 60

4.3.4 X射线残余应力测量实验方法 62

4.3.5 X射线应力测定的注意事项 64

思考题与习题 66

本章小结 66

第五章 透射电子显微镜结构 68

5.1 光学显微镜的分辨率 68

5.2 电子波波长 69

5.3 电磁透镜 70

5.3.1 静电透镜 70

5.3.2 电磁透镜 71

5.4 电磁透镜的像差及其对分辨率的影响 72

5.4.1 球差 72

5.4.2 像散 73

5.4.3 色差 73

5.5.1 景深 75

5.5.2 焦长 75

5.5 电磁透镜的景深与焦长 75

5.6 透射电子显微镜的结构 76

5.6.1 照明系统 76

5.6.2 成像系统 78

5.6.3 观察与记录系统 79

5.7 透射电镜的主要部件 80

5.7.1 样品台 80

5.7.2 消像散器 81

5.7.3 光阑 81

5.8 透射电镜的功能及发展 82

5.8.1 显微镜功能的扩展 82

5.8.2 分辨率的提高 83

思考题与习题 84

5.8.3 计算机技术的应用 84

本章小结 84

第六章 电子衍射 86

6.1 电子衍射原理 87

6.1.1 布喇格定律 87

6.1.2 偏离矢量与倒易点扩展 87

6.1.3 电子衍射基本公式 89

6.1.4 选区衍射 90

6.2 单晶电子衍射花样的标定 92

6.2.1 查表标定法 92

6.2.2 d值比较法 94

6.3 多晶电子衍射图的标定 99

6.3.1 d值比较法 99

6.2.3 标准花样对照法 99

6.3.2 R2比值规律对比法 100

6.4 复杂电子衍射花样 102

6.4.1 高阶劳厄斑点 102

6.4.2 超点阵斑点 103

6.4.3 二次衍射斑点 104

6.4.4 孪晶斑点 105

6.4.5 菊池衍射花样 106

本章小结 108

思考题与习题 109

7.1 质厚衬度原理 111

7.1.1 原子散射截面 111

第七章 电子显微图像 111

7.1.2 小孔径角成像 112

7.1.3 质厚衬度原理 112

7.2 衍衬衬度 114

7.2.1 衍衬运动学理论 115

7.2.2 衍衬图像的基本特征 118

7.3 相位衬度 124

7.3.1 高分辨透射电子显微术的相衬原理 124

7.3.2 高分辨电子显微像 128

7.3.3 高分辨像的计算机模拟 130

7.4 透射电子显微镜样品 130

制备 130

7.4.1 复型样品制备 130

7.4.2 粉末样品制备 132

7.4.3 从大块材料上制备透射电镜薄膜样品 133

本章小结 135

思考题与习题 135

第八章 扫描电子显微镜与电子探针显微分析 136

8.1 电子束与固体样品相互作用时产生的物理信号 136

8.1.1 背散射电子 136

8.1.2 二次电子 137

8.1.3 吸收电子 137

8.1.4 透射电子 138

8.1.5 特征X射线 138

8.1.6 俄歇电子 138

8.2.1 扫描电子显微镜的结构 139

8.2 扫描电子显微镜的结构和工作原理 139

8.2.2 扫描电子显微镜的工作原理 140

8.2.3 扫描电子显微镜的主要性能 141

8.2.4 样品制备 143

8.3 表面形貌衬度原理及其应用 143

8.3.1 表面形貌衬度 143

8.3.2 表面形貌衬度的应用 144

8.4 原子序数衬度原理及其应用 146

8.5 电子探针X射线显微分析 147

8.5.1 电子探针仪的结构与工作原理 147

8.5.2 波谱仪（WDS）的结构和工作原理 147

8.5.3 能谱仪（EDS）的结构和工作原理 151

8.5.4 波谱仪和能谱仪的比较 152

8.5.5 电子探针仪的分析方法及应用 154

8.6.1 概述 157

8.6.2 场发射扫描电子显微镜 157

8.6 扫描电子显微镜的发展 157

8.6.3 低真空扫描电镜（含环境扫描电镜） 158

8.6.4 低电压扫描电子显微镜（低能扫描电子显微镜） 158

本章小结 159

思考题与习题 160

第九章 光谱分析简介 161

9.1 光谱分析基本原理——物质的结构与能态 161

9.1.1 原子结构与原子能态 161

9.1.2 分子运动与能态 162

9.2.2 原子发射光谱 163

9.2 原子光谱 163

9.2.1 原子光谱分析原理 163

9.2.3 原子吸收光谱 169

9.2.4 原子荧光光谱 175

9.3 分子光谱 177

9.3.1 分子光谱分析原理 177

9.3.2 紫外、可见光吸收光谱 177

9.3.3 红外吸收光谱 181

9.3.4 分子荧光光谱 186

本章小结 188

思考题与习题 188

10.1 扫描探针显微镜（SPM） 190

10.1.1 扫描隧道电子显微镜（STM） 190

第十章 其他显微分析方法简介 190

10.1.2 原子力显微镜（AFM） 194

10.2 X射线光电子能谱仪（XPS） 199

10.2.1 XPS的基本原理 200

10.2.2 X射线光电子能谱仪 202

10.2.3 X射线光电子能谱分析与应用 203

本章小结 205

思考题与习题 205

附录 206

附录1 物理常数 206

附录2 质量吸收系数μm 206

附录3 原子散射因数f 207

附录5 粉末法的多重性因数Phkl 208

附录4 各种点阵的结构因数F？ 208

附录6 角因数？ 209

附录7 德拜函数？+？之值 211

附录8 某些物质的特征温度？ 211

附录9 ？（？+？）的数值 211

附录10 应力测定常数 213

附录11 立方系晶面间夹角 214

附录12 立方晶体与六方晶体可能出现的反射 217

附录13 特征X射线的波长和能量表 218

附录14 部分物相的d值表 220

附录15 常见晶体结构倒易点阵平面基本数据表 226

附录16 常见晶体的标准电子衍射花样 234

参考文献 238