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第1篇 材料X射线衍射分析 3

第1章 X射线物理学基础 3

1.1 X射线与电磁波谱 3

1.2 X射线源 4

1.3 X射线谱 5

1.3.1 连续X射线谱 5

1.3.2 特征X射线谱 7

1.4 X射线与物质的相互作用 9

1.4.1 X射线的衰减 9

1.4.2 X射线的真吸收 11

1.4.3 吸收限的应用 12

1.4.4 X射线的散射 13

习题 14

第2章 X射线衍射方向 15

2.1 晶体学基础 15

2.1.1 布拉维点阵 15

2.1.2 晶体学指数 16

2.1.3 晶面间距 19

2.1.4 晶面夹角 20

2.2 倒易点阵 21

2.2.1 倒易点阵中基本矢量的定义 21

2.2.2 倒易阵胞的基本性质 22

2.2.3 倒易点阵与倒易矢量 22

2.3 布拉格定律 24

2.3.1 布拉格方程的导出 25

2.3.2 布拉格方程的讨论 26

2.4 衍射矢量方程及厄瓦尔德图解 28

2.4.1 衍射矢量方程 28

2.4.2 厄瓦尔德图解 29

2.5 X射线衍射方法 29

习题 30

第3章 X射线衍射强度 32

3.1 电子对X射线的散射 32

3.2 原子对X射线的散射 33

3.3 单胞对X射线的散射与结构因数 34

3.3.1 结构因数公式的推导 34

3.3.2 几种常见点阵的结构因数计算 35

3.4 多晶体X射线衍射束的强度 41

3.4.1 衍射的积分强度 41

3.4.2 衍射积分强度的表达式 41

3.5 多晶体X射线衍射方法 44

3.5.1 多晶体衍射图像的形成 44

3.5.2 德拜-谢乐法 45

3.5.3 X射线衍射仪 51

习题 58

第4章 物相分析及点阵参数精确测定 59

4.1 物相的定性分析 59

4.1.1 定性分析基本原理 59

4.1.2 粉末衍射卡片（PDF） 60

4.1.3 粉末衍射卡片索引 61

4.1.4 定性分析的基本过程 62

4.2 物相定量分析原理与方法 64

4.2.1 单线条法 65

4.2.2 内标法 65

4.2.3 K值法及参比强度法 66

4.2.4 直接对比法——残余奥氏体测定 67

4.3 点阵参数的精确测定 68

4.3.1 误差的来源 68

4.3.2 图解外推法 69

4.3.3 最小二乘法 70

4.3.4 标准样校正法 71

4.4 非晶态物质的X射线衍射分析 72

4.4.1 非晶态物质结构的主要特征 72

4.4.2 非晶态结构的径向分布函数 72

4.4.3 非晶态物质的晶化 74

4.5 晶粒尺寸的测定 76

4.5.1 测试原理 76

4.5.2 仪器宽化的校正 76

4.5.3 测试方法 77

4.6 薄膜厚度的测定 77

习题 77

第5章 宏观残余应力的测定 79

5.1 物体内应力的产生与分类 79

5.2 X射线宏观应力测定的基本原理 80

5.3 宏观应力测定方法 83

5.3.1 同倾法 84

5.3.2 侧倾法 86

5.4 X射线宏观应力测定中的一些问题 88

5.4.1 定峰方法 88

5.4.2 应力常数K的确定 90

5.4.3 影响宏观应力测量精度的因素 92

习题 93

第6章 多晶体织构的测定 94

6.1 标准投影图 94

6.1.1 极射赤面投影法 95

6.1.2 乌氏网 95

6.1.3 单晶体的标准投影图 98

6.2 织构的种类及表征方法 100

6.2.1 织构的种类 100

6.2.2 织构表征方法 101

6.3 丝织构的测定方法 107

6.4 极图的测定方法 109

6.5 反极图的测定方法 111

习题 113

第2篇 材料电子显微分析 117

第7章 电子光学基础 117

7.1 电子波与电磁透镜 117

7.1.1 光学显微镜的分辨率极限 117

7.1.2 电子波的波长特征 117

7.1.3 电磁透镜 118

7.2 电磁透镜的像差与分辨率 120

7.2.1 像差 120

7.2.2 分辨率 121

7.3 电磁透镜的景深和焦长 123

7.3.1 景深 123

7.3.2 焦长 123

习题 124

第8章 透射电子显微镜 125

8.1 透射电子显微镜的结构与成像原理 125

8.1.1 照明系统 125

8.1.2 成像系统 127

8.1.3 观察记录系统 129

8.2 主要部件的结构和工作原理 130

8.2.1 样品平移和倾斜装置（样品台） 130

8.2.2 电子束倾斜与平移装置 131

8.2.3 消像散器 131

8.2.4 光阑 132

8.3 透射电子显微镜分辨率和放大倍数的测定 133

习题 134

第9章 电子衍射 135

9.1 概述 135

9.2 电子衍射原理 136

9.2.1 布拉格定律 136

9.2.2 倒易点阵与厄瓦尔德球图解法 136

9.2.3 晶带定理 139

9.2.4 零层倒易截面 139

9.2.5 结构因子——倒易阵点的权重 140

9.2.6 偏离矢量与倒易阵点扩展 142

9.2.7 电子衍射基本公式 144

9.3 电子显微镜中的电子衍射 146

9.3.1 有效相机常数 146

9.3.2 选区电子衍射 146

9.3.3 磁转角 147

9.4 单晶电子衍射花样标定 148

9.4.1 已知晶体结构衍射花样的标定 148

9.4.2 未知晶体结构衍射花样的标定 150

9.4.3 标准花样对照法 150

9.5 复杂电子衍射花样 150

9.5.1 超点阵斑点 150

9.5.2 孪晶斑点 151

习题 153

第10章 晶体薄膜衍衬成像分析 154

10.1 概述 154

10.2 薄膜样品的制备方法 154

10.2.1 基本要求 154

10.2.2 工艺过程 155

10.3 衍射衬度成像原理 157

10.4 消光距离 159

10.5 衍衬运动学 161

10.5.1 基本假设 161

10.5.2 理想晶体的衍射强度 162

10.5.3 理想晶体衍衬运动学基本方程的应用 164

10.5.4 非理想晶体的衍射强度 167

10.6 晶体缺陷分析 168

10.6.1 层错 168

10.6.2 位错 170

10.6.3 第二相粒子 174

习题 177

第11章 扫描电子显微镜 179

11.1 电子束与固体样品作用时产生的信号 179

11.2 扫描电子显微镜的构造和工作原理 181

11.2.1 电子光学系统（镜筒） 182

11.2.2 信号收集处理、图像显示记录系统 183

11.2.3 真空系统 183

11.3 扫描电子显微镜的主要性能 184

11.3.1 分辨率 184

11.3.2 放大倍数 185

11.4 表面形貌衬度原理及其应用 186

11.4.1 二次电子成像原理 186

11.4.2 二次电子形貌衬度的应用 187

11.5 原子序数衬度原理及其应用 190

11.5.1 背散射电子衬度原理及其应用 190

11.5.2 吸收电子衬度原理 192

11.6 背散射电子衍射分析及其应用 192

11.6.1 背散射电子衍射工作原理 192

11.6.2 背散射电子衍射装置的基本组成 196

11.6.3 背散射电子衍射取向技术的应用 196

习题 199

第12章 电子探针显微镜 200

12.1 电子探针仪的结构与工作原理 200

12.2 波长分散谱仪 201

12.2.1 工作原理 201

12.2.2 分析方法 203

12.3 能量分散谱仪 204

12.3.1 工作原理 204

12.3.2 能谱仪成分分析的特点 205

12.4 电子探针仪的分析方法 206

12.4.1 定性分析 206

12.4.2 定量分析简介 208

习题 208

第3篇 材料物理性能分析 211

第13章 材料的声学性能 211

13.1 声波的基本性质和物理量 211

13.1.1 机械振动与弹性波 211

13.1.2 小振幅声波在理想介质中的传播规律 213

13.1.3 弹性波与介质的相互作用规律 218

13.1.4 弹性波在介质中的非线性行为 228

13.1.5 功率超声与液体介质的超声空化 233

13.2 材料声学性能的物理本质和影响因素 239

13.2.1 声速及其影响因素 239

13.2.2 声衰减系数及其影响因素 241

13.2.3 声阻抗率及其影响因素 245

13.2.4 声波的非线性参量及其影响因素 245

13.2.5 液体介质的超声空化阈及其影响因素 247

13.3 材料声学性能的测试方法及其应用 249

13.3.1 材料声学性能的测试方法介绍 249

13.3.2 声学性能在材料研究中的应用 254

习题 267

第14章 材料的热学性能 268

14.1 热分析 268

14.1.1 热焓和比热容的测量及热分析法 268

14.1.2 热分析应用 272

14.2 热膨胀分析 286

14.2.1 热膨胀的测量及线膨胀系数的测定 286

14.2.2 热膨胀分析的应用 291

14.3 热传导 308

14.3.1 材料的导热性及热导率、热扩散率和热阻 308

14.3.2 热导率的测量及应用 309

14.4 热电性 311

14.4.1 金属的热电效应 311

14.4.2 热电势的测量 313

14.4.3 热电性分析方法的应用 315

14.4.4 热电性分析在测温上的应用 318

习题 319

附录 320

附录1 质量吸收系数μ1/ρ 320

附录2 原子散射因数f 321

附录3 各种点阵的结构因数F2HKL 322

附录4 粉末法的多重性因数Phkl 322

附录5 角因数1+cos2 2θ/sin2θcosθ 323

附录6 德拜函数φ(x)+1/4/x 325

附录7 某些物质的特征温度？ 325

附录8 1/2(cos2θ/sinθ+cos2θ/θ) 326

附录9 常用金属材料应力测定常数 327

附录10 常见晶体标准电子衍射花样 328

参考文献 332