材料组织结构的表征PDF电子书下载

绪论 1

第1篇 金相显微术 11

第1章 金相显微镜的光学基础与构造 11

1.1 光学基础 11

1.1.1 反射和折射定律 11

1.1.2 光的性质和可视性 12

1.1.3 偏振光 14

1.1.4 光的衍射和干涉 21

1.1.5 几何光学 22

1.2 透镜的光学缺陷和设计 25

1.2.1 透镜光学缺陷 25

1.2.2 透镜的设计和特性 25

1.3 照明方式 28

1.3.1 科勒照明 28

1.3.2 明场照明 30

1.3.3 暗场照明 31

1.3.4 新型无限远光学系统 31

1.4 性能参数 32

1.4.1 衍射与分辨率 32

1.4.2 有效放大倍率 34

1.4.3 景深 35

1.4.4 工作距离和视域范围 35

1.5 图像记录和处理及分析 36

1.5.1 显微照相 36

1.5.2 视频显微术 37

1.5.3 数字CCD显微术 37

1.5.4 图像处理与定量分析 38

1.6 金相显微镜的操作 39

1.6.1 光源的调整 39

1.6.2 光阑的调整 39

第2章 金相试样的制备 40

2.1 金相试样的制备步骤 40

2.1.1 取样和镶嵌 40

2.1.2 研磨与抛光 40

2.1.3 浸蚀 42

2.1.4 现代金相样品制备技术概述 45

2.2 常用浸蚀剂显示金相组织举例 46

2.2.1 硝酸酒精浸蚀剂 46

2.2.2 苦味酸浸蚀剂 46

2.2.3 LB染色浸蚀剂 46

2.2.4 Klemm浸蚀剂 47

2.2.5 Beraha浸蚀剂 48

2.2.6 Lepera浸蚀剂 49

第3章 相位衬度显微镜 50

3.1 相位衬度显微术原理 50

3.2 相衬显微镜的光学设计 52

3.3 金相显微镜和生物显微镜光学布置的差异 54

第4章 偏振光显微镜 56

4.1 偏振光的反射特征 56

4.2 反射式偏振光显微镜的光学布置和使用 57

4.3 应用举例 58

4.3.1 各向异性组织的显示 58

4.3.2 非金属夹杂物的鉴别 58

4.3.3 复合夹杂物的定性鉴别 59

第5章 微分干涉衬度显微镜 60

5.1 DIC光学系统 60

5.2 DIC图像的形成 61

5.3 DIC图像与其他成像方式图像的比较 63

第6章 共聚焦激光扫描显微镜 65

6.1 共聚焦成像的光学原理 65

6.2 影响共聚焦图像质量因素 66

6.3 共聚焦显微镜的功能和应用 67

第2篇 X射线衍射分析 71

第7章 X射线物理学基础 71

7.1 X射线衍射分析发展简史 71

7.2 X射线本质及其波谱 73

7.2.1 X射线本质 73

7.2.2 X射线谱 74

7.3 X射线与物质相互作用 78

7.3.1 X射线散射 78

7.3.2 X射线真吸收 79

7.3.3 X射线衰减规律 80

7.3.4 X射线吸收效应的应用 82

7.4 X射线防护 83

第8章 X射线衍射方向 84

8.1 晶体几何学 84

8.1.1 晶体结构 84

8.1.2 晶体投影 87

8.1.3 倒易点阵 90

8.2 布拉格方程 92

8.2.1 布拉格方程 93

8.2.2 布拉格方程的讨论 94

8.2.3 倒易空间中的衍射条件 95

8.3 厄瓦尔德图解 96

8.3.1 厄瓦尔德图解 96

8.3.2 厄瓦尔德图解示例 97

第9章 X射线衍射强度 100

9.1 单个晶胞散射强度 100

9.1.1 单个电子散射强度 100

9.1.2 单个原子散射强度 100

9.1.3 单个晶胞散射强度 101

9.2 单个理想小晶体散射强度 104

9.2.1 干涉函数 104

9.2.2 衍射畴 105

9.3 实际多晶体衍射强度 106

9.3.1 实际小晶粒积分衍射强度 106

9.3.2 实际多晶体衍射强度 106

9.3.3 多晶体衍射强度计算方法 110

第10章 X射线衍射方法 112

10.1 相照法 112

10.1.1 德拜—谢乐法 112

10.1.2 聚焦法 114

10.1.3 针孔法 114

10.2 衍射仪法 115

10.2.1 测角仪 115

10.2.2 计数器 118

10.2.3 单色器 120

10.3 测量条件 122

10.3.1 试样要求 122

10.3.2 影响测量结果的因素 122

10.3.3 测量条件示例 125

第11章 多晶物相分析 126

11.1 标准卡片及其索引 126

11.1.1 卡片介绍 126

11.1.2 索引方法 128

11.2 定性物相分析 130

11.2.1 手工检索 130

11.2.2 计算机检索 131

11.2.3 其他问题 133

11.3 定量物相分析 134

11.3.1 基本原理 134

11.3.2 分析方法 135

11.3.3 其他问题 138

第12章 晶体结构与点阵参数分析 140

12.1 晶体结构识别 140

12.1.1 基本原理 140

12.1.2 立方晶系指标化 141

12.1.3 其他问题 143

12.2 点阵参数测定 144

12.2.1 德拜法误差来源 144

12.2.2 衍射仪法误差来源 145

12.2.3 消除系统误差方法 148

12.3 晶体结构模型分析 151

12.3.1 原理与方法 151

12.3.2 其他问题 151

第13章 应力测量与分析 152

13.1 测量原理 152

13.1.1 内应力分类 152

13.1.2 测量原理 154

13.2 测量方法 156

13.2.1 测量方式 156

13.2.2 试样要求 158

13.2.3 测量参数 159

13.3 数据处理方法 160

13.3.1 衍射峰形处理 160

13.3.2 定峰方法 161

13.3.3 误差分析 164

13.4 三维应力及薄膜应力测量 164

13.4.1 三维应力测量 164

13.4.2 薄膜应力测量 165

第14章 衍射谱线形分析 167

14.1 谱线宽化效应及卷积关系 167

14.1.1 几何宽化效应 167

14.1.2 物理宽化效应 168

14.1.3 谱线卷积关系 170

14.2 谱线宽化效应分离 171

14.2.1 强度校正与Ka双线分离 171

14.2.2 几何宽化与物理宽化的分离 173

14.2.3 细晶宽化与显微畸变宽化的分离 174

14.3 非晶材料X射线分析 176

14.3.1 径向分布函数 176

14.3.2 结晶度计算 178

14.4 小角X射线散射分析 179

14.4.1 基本原理 179

14.4.2 吉尼叶公式及应用 180

第15章 多晶织构测量和单晶定向 182

15.1 多晶体织构测量 182

15.1.1 织构分类 182

15.1.2 极图及其测量 183

15.1.3 反极图及其测量 187

15.1.4 三维取向分布函数 188

15.2 单晶定向 190

15.2.1 单晶劳厄相的特点 190

15.2.2 单晶定向方法 192

第3篇 电子显微分析 197

第16章 透射电子显微镜的原理和构造 197

16.1 入射电子在固体样品中所激发的信号及其体积 197

16.1.1 激发的信号 197

16.1.2 电子束激发体积 198

16.2 透射电子显微镜的构造 199

16.2.1 电子波长 200

16.2.2 电子透镜 201

16.3 成像方式和变倍原理 211

16.4 透射电子显微镜的理论分辨本领极限 212

第17章 透射电子显微镜的样品制备 215

17.1 表面复型技术概述 215

17.2 质厚衬度原理 216

17.2.1 单个原子对入射电子的散射 217

17.2.2 质厚衬度成像原理 217

17.3 一级复型与二级复型 219

17.3.1 塑料一级复型 219

17.3.2 碳一级复型 220

17.3.3 塑料—碳二级复型 222

17.4 抽取复型 223

17.5 粉末样品 224

17.6 薄膜样品的制备方法 225

17.6.1 直接制得薄膜样品 225

17.6.2 大块晶体样品制成薄膜的技术 225

17.6.3 聚焦离子束方法 229

第18章 电子衍射和衍衬成像 232

18.1 电子衍射与X射线衍射的比较 232

18.2 衍射产生的条件 233

18.3 电子衍射几何分析公式及相机常数 235

18.4 选区电子衍射的原理及操作 238

18.5 多晶电子衍射花样的标定及其应用 239

18.5.1 多晶衍射花样的产生及几何特征 239

18.5.2 多晶电子衍射花样的主要应用 240

18.6 单晶电子衍射花样的分析 242

18.6.1 单晶电子衍射花样的几何特征和强度 242

18.6.2 单晶电子衍射花样的标定方法 245

18.6.3 单晶电子衍射花样的应用 249

18.7 复杂电子衍射花样的特征和识别 252

18.7.1 高阶劳厄区斑点 252

18.7.2 超点阵斑点 253

18.7.3 孪晶衍射花样 253

18.7.4 二次衍射斑点 254

18.7.5 菊池衍射花样 256

18.8 衍射衬度成像原理及应用 259

18.8.1 透射电子像衬度的分类 259

18.8.2 衍衬成像的方法和原理 260

18.8.3 衍衬运动学理论 261

18.8.4 衍衬成像的应用举例 268

18.8.5 透射电子显微镜动态观察 271

第19章 分析电子显微镜 274

19.1 分析电子显微镜特点 274

19.2 高分辨电子显微术的基本原理 274

19.2.1 电子散射和傅里叶变换 274

19.2.2 高分辨像形成过程描述的两个重要函数 276

19.2.3 谢尔策欠焦 278

19.2.4 弱相位体高分辨像的直接解释 279

19.3 薄膜样品的X射线能谱分析 280

19.3.1 薄样品分析原理 281

19.3.2 薄样品厚度的判据 282

19.3.3 薄样品的空间分辨率 282

19.3.4 薄样品的检测灵敏度 282

19.4 微衍射花样与会聚束电子衍射 283

19.4.1 微衍射花样 284

19.4.2 会聚束电子衍射 285

19.4.3 电子能量损失谱 288

19.4.4 分析电子显微术应用举例 291

19.4.5 分析电子显微镜的进展及其分析新技术简介 294

第20章 扫描电子显微镜 300

20.1 扫描电子显微镜的工作原理和构造 300

20.1.1 工作原理 300

20.1.2 构造 302

20.2 扫描电子显微镜的像衬度原理及其应用 303

20.2.1 表面形貌衬度的原理 303

20.2.2 表面形貌衬度改善的电子减速技术 306

20.2.3 原于序数衬度原理 308

20.2.4 二次电子和背散射电子任意混合的ExB技术 310

20.2.5 扫描透射电子显微术 311

20.3 电子背散射衍射分析及其应用 312

20.3.1 背散射电子衍射工作原理和仪器结构 312

20.3.2 电子背散射花样晶体取向和织构分析原理 314

20.3.3 晶体取向的EBSD测定举例 326

第21章 电子探针X射线显微分析仪 329

21.1 电子探针的分析原理和构造 329

21.1.1 分析原理 329

21.1.2 构造 329

21.2 电子探针的分析方法和应用 335

21.2.1 分析方法 336

21.2.2 定量分析基本原理简介 338

21.2.3 应用 339

思考题与练习题 340

附录 350

参考文献 416