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目录 1

第一章　物理学基础 1

1.1　粒子与波 1

1.1.1　光与X射线 1

1.1.2　电子与离子 5

1.2　原子、分子结构与光谱 7

1.2.1　原子的壳层结构 7

1.2.2　特征辐射 12

1.2.3　俄歇电子 15

1.2.4　核能级与γ辐射 17

1.3　带电粒子在电磁场中的运动 17

1.3.1　带电粒子的辐射 17

1.3.2　电磁场对带电粒子的作用 18

1.3.3　电子透镜 19

1.4　带电粒子与物质的相互作用 20

1.4.1　一般概念 20

1.4.2　电子与物质的相互作用 23

1.4.3　离子与物质的相互作用 27

1.5　光与物质的相互作用 30

1.5.1　散射 31

1.5.2　吸收与衰减 33

1.5.3　吸收体的物理效应 35

1.6　衍射与成像 37

1.6.1　衍射基本原理 37

1.6.2　缝、孔衍射 38

1.6.3　光栅衍射 40

1.6.4　透镜成像 47

例题 55

习题 58

第二章　晶体学基础 61

2.1　晶体结构 61

2.1.1　晶体与非晶体 61

2.1.2　晶体点阵 62

2.2　晶体的对称性 63

2.2.1　对称的概念 63

2.2.2　晶体的宏观对称性 64

2.2.3　晶体的微观对称性 66

2.3.1 晶面指数与晶向指数 73

2.3　晶面与晶向 73

2.2.4　常见的晶体结构 73

2.3.2　晶面间距、晶面夹角 76

2.3.3　广义晶面与倒易矢量 78

2.3.4　晶带 79

2.4　晶体投影 80

2.4.1　球面投影 80

2.4.2　极射平面投影和乌氏网 82

2.4.3　标准投影图 86

2.5.2　劳埃方程与布拉格方程 88

2.5.1　晶体衍射的运动学理论 88

2.5　晶体衍射理论（一） 88

2.5.3　劳埃方程和布拉格方程的不确定性 93

2.6　晶体衍射理论（二） 97

2.6.1　原子及其群体的衍射 97

2.6.2　晶胞衍射 100

2.6.3　单晶体衍射 103

2.6.4　多晶体衍射 104

例题 107

习题 112

3.1　光的检测 114

第三章　光学分析 114

3.2　光学显微分析 116

3.2.1　光学金相显微镜 116

3.2.2　显微镜光学性能 119

3.2.3　样品制备 122

3.2.4　显微镜观察方式 133

3.2.5　金相摄影 135

3.2.6　定量金相 136

3.2.7　偏振光金相 142

3.2.8　相衬金相 144

3.2.9　显微硬度及其测定 147

3.2.10　高温金相 149

3.2.11　低倍观察方法 151

3.3　光学光谱分析 152

3.3.1　原子发射光谱仪 153

3.3.2　光量计 164

3.3.3　原子吸收光谱仪 164

习题 168

4.1.1　光学检测法 170

4.1　X射线的检测 170

第四章　X射线分析 170

4.1.2　光子检测器 171

4.2　粉末衍射分析 175

4.2.1　粉末衍射原理 175

4.2.2　粉末衍射仪 177

4.2.3　样品制备与扫描测试 184

4.2.4　衍射图谱 184

4.2.5　单相物质的晶型分析 189

4.2.6　物质的物相定性分析 191

4.2.7　物质的物相定量分析 197

4.2.8　点阵常数的精确测定 200

4.2.9　宏观应力分析 204

4.2.10　微晶尺寸和微观应力的测试 208

4.3　单晶衍射分析 209

4.3.1　劳埃法 209

4.3.2　旋转晶体法 213

4.3.3　多晶织构分析与针孔法 215

4.4.2　X射线荧光谱仪 222

4.4.1　概述 222

4.4　X射线光谱分析 222

4.4.3　电子探针X射线显微分析仪 234

习题 237

第五章　电子束分析 240

5.1　电子的检测 240

5.1.1　光学方法 240

5.1.2　电子检测器 240

5.2.1　仪器构造 241

5.2　透射电子显微镜 241

5.2.2　仪器性能 244

5.2.3　样品制备 246

5.2.4　成像方式 251

5.2.5　电子衍射图像分析 255

5.2.6　透射电子显微图像分析 268

5.3　扫描电子显微分析 284

5.3.1　电子束轰击固体样品激发的物理信号 284

5.3.2　仪器结构与工作原理 285

5.3.3　仪器性能 289

5.3.5　扫描图像分析 292

5.3.4　样品制备 292

5.3.6　微区成分分析 294

5.3.7　晶体学分析 295

5.3.8　扫描透射电子显微分析 296

5.4　表面分析 297

5.4.1　低能电子衍射 298

5.4.2　俄歇电子能谱 299

5.4.3　X射线光电子能谱 304

5.4.4　探针扫描显微分析 310

习题 315

第六章　离子束分析 317

6.1　离子的检测 317

6.1.1　光学检测方法 317

6.1.2　电检测方法 317

6.2　质谱分析 319

6.2.1　质谱仪基本结构 319

6.2.2　质谱仪主要性能与质谱图 324

6.2.3　质谱分析方法 325

6.3　离子作为探束的表面分析 327

6.3.1　离子散射谱 328

6.3.2　二次离子质谱 337

6.3.3　离子显微镜 339

6.4　场离子显微镜 339

习题 341

附录 342

Ⅰ 一些元素常用的紫外、可见光谱线 342

Ⅱ 元素的主要K、L系谱线的波长 344

Ⅲ 化学元素K、L系主要谱线的光子能量 346

Ⅳ　元素的吸收限波长 348

Ⅴ 元素对X射线的质量吸收系数 351

Ⅵ　原子散射因子 353

Ⅶ　原子散射因子修正值 356

Ⅷ　一些物质的德拜温度 356

Ⅸ　多重性因子 357

Ⅹ 立方晶体晶面（或晶向）夹角数值 357

Ⅺ　立方晶体标准投影图 359

Ⅻ 面心立方晶体电子衍射图谱 361

ⅩⅢ　体心立方晶体电子衍射图谱 362

ⅩⅣ　密排六方晶体电子衍射图谱 363

ⅩⅤ　常用材料分析方法名称及英文缩写 364