同步辐射光源及其应用 上PDF电子书下载

上册 1

第1章 同步辐射源&刘祖平 1

1.1同步辐射源的发展 1

1.1.1引言——同步辐射的定义和早期的探索 1

1.1.2同步辐射源的起步阶段和同步辐射的优良特性 3

1.1.3同步辐射源发展的第一波热潮 8

1.1.4同步辐射源发展的第二波热潮 9

1.1.5当今世界同步辐射源的发展趋势 12

1.2同步辐射源的工作原理 16

1.2.1电子储存环 16

1.2.2电子直线加速器 46

1.2.3 增强器 55

1.2.4束流传输线 57

1.3国外同步辐射源简介 60

1.3.1美洲 61

1.3.2欧洲 63

1.3.3亚洲 68

1.3.4大洋洲 71

1.4北京、合肥、上海光源的特点 71

参考文献 74

第2章 同步辐射原理&刘祖平 高琛 76

2.1同步辐射谱的产生 76

2.1.1来自弯转磁铁的同步辐射谱 76

2.1.2来自扭摆器的同步辐射谱 88

2.1.3来自波荡器的同步辐射谱 90

2.1.4同步辐射的脉冲特性 99

2.2同步辐射谱与物质的相互作用 101

2.2.1介质在（软）X射线波段的折射率 103

2.2.2（软）X射线的全反射 104

2.2.3折射、反射时（软）X射线偏振态的改变 104

2.2.4（软）X射线的吸收 106

2.2.5（软）X射线引起的荧光和俄歇电子 107

参考文献 109

第3章 同步辐射光束线&乔山 111

3.1光束线及前端区的一般介绍 111

3.1.1概论 111

3.1.2前端区 111

3.1.3辐射防护和人身安全联锁系统 112

3.1.4真空系统 113

3.2光的聚焦与偏转 113

3.2.1反射镜的一般介绍 113

3.2.2费马原理 115

3.2.3球面和超环面反射镜 119

3.2.4面形误差对聚焦的影响 120

3.2.5双反射镜系统 121

3.2.6波带片 123

3.3光栅单色器及其束线 125

3.3.1光栅衍射及相应的费马原理 125

3.3.2光栅单色器理论 128

3.3.3光栅单色器的像差及能量分辨率 129

3.3.4垂直入射单色器 132

3.3.5 SX-700单色器 133

3.3.6龙型单色器 134

3.3.7变线距光栅单色器 135

3.3.8光栅光束线的设计 136

3.3.9真空紫外光束线的性能评价 137

3.4晶体单色器及其光束线 140

3.4.1晶体衍射理论简介 140

3.4.2平晶单色器 143

3.4.3弯晶单色器 151

参考文献 152

第4章 同步辐射探测器&刘鹏 黎忠 153

4.1同步辐射实验与探测器技术概述 153

4.2探测器在同步辐射应用研究中的重要地位 153

4.2.1同步辐射实验的关键角色 153

4.2.2 同步辐射实验效率的瓶颈 154

4.3同步辐射技术及发展对探测器的需求 155

4.4同步辐射实验中各种主要探测器的介绍 156

4.4.1气体探测器 156

4.4.2闪烁探测器 158

4.4.3固体探测器 159

4.4.4成像板 160

4.4.5电荷耦合器件探测器 161

4.4.6硅微条探测器 162

4.4.7像素阵列探测器 164

4.5同步辐射光束位置监测器简介 164

4.5.1光敏丝型XBPM 165

4.5.2刀片型XBPM 166

4.6同步辐射探测器技术的发展 168

4.6.1高灵敏度大面积探测器 168

4.6.2高效探测元的发展 169

4.6.3快速成像相机技术 169

4.6.4时间分辨复合型像素计数探测器 170

4.6.5能量分辨二维探测器 170

参考文献 171

第5章 同步辐射X射线衍射、异常衍射&麦振洪 吴忠华 潘国强 贾全杰 173

5.1实验装置 173

5.1.1光束线配置 173

5.1.2光束线指标 177

5.1.3实验站设备 179

5.1.4实验站参数 181

5.2高分辨X射线衍射 182

5.2.1 X射线衍射理论概述 182

5.2.2 X射线衍射实验方法 187

5.2.3测量分辨率分析 189

5.2.4粉末衍射实验数据分析 193

5.2.5 应用实例 195

5.3掠入射衍射 197

5.3.1掠入射衍射理论概述 197

5.3.2 实验方法 200

5.3.3实验数据分析 201

5.3.4应用实例 201

5.4异常衍射精细结构 203

5.4.1异常衍射精细结构理论概述 203

5.4.2 DAFS实验方法 210

5.4.3 DAFS谱线分析方法 211

5.4.4应用实例 212

参考文献 216

第6章 同步辐射X射线反射、散射&麦振洪 潘国强 贾全杰 李明 220

6.1实验装置 221

6.1.1光束线的配置 221

6.1.2 实验站设备 223

6.2 X射线反射 225

6.2.1 X射线反射理论概述 225

6.2.2实验方法 228

6.2.3实验曲线分析和理论拟合应用实例 229

6.3 X射线漫散射 240

6.4非弹性X射线散射 246

6.4.1简介 246

6.4.2非弹性X射线散射理论基础 247

6.5 X射线磁散射 250

6.5.1非共振磁X射线散射理论 250

6.5.2 磁共振X射线散射 254

6.6实验方法 255

6.6.1同步辐射非弹性X射线散射实验方法 255

6.6.2超高分辨非弹性X射线散射实验 256

6.6.3实验数据分析 257

6.6.4应用实例 262

参考文献 269

第7章 同步辐射小角X射线散射&董宝中 274

7.1引言 274

7.2实验装置 274

7.2.1光束线的配置 274

7.2.2实验站设备 275

7.3实验方法 281

7.3.1样品的制备 281

7.3.2实验方法 282

7.4实验数据分析 284

7.4.1数据的初处理 284

7.4.2 小角散射原理 286

7.4.3粒子形状和大小 291

7.4.4相边界 296

7.4.5分形 297

7.4.6相关函数和距离分布函数 298

7.5应用实例 299

参考文献 306

第8章 同步辐射X射线生物大分子结构分析&董宇辉 高增强 309

8.1引言 309

8.2 实验方法 310

8.2.1同晶置换法 312

8.2.2反常散射法 315

8.2.3反常散射解决相位问题的原理 317

8.3 应用实例 320

8.4新的方法 324

8.4.1与其他方法的结合 324

8.4.2基于自由电子激光的结构解析方法 331

参考文献 332

第9章 同步辐射X射线吸收谱精细结构 335

韦世强 孙治湖 李媛媛 吴自玉 潘志云 闫文盛 谢亚宁 胡天斗 335

9.1引言 335

9.2 XAFS基本原理 336

9.2.1单散射理论 336

9.2.2多重散射理论 338

9.2.3 EXAFS数据分析 340

9.3 XAFS实验技术 344

9.3.1透射XAFS测量法 346

9.3.2 荧光XAFS测量法 348

9.3.3电子产额测量法 350

9.4 XAFS的应用 351

9.4.1纳米结构材料 351

9.4.2半导体材料 353

9.4.3磁性材料 355

9.4.4高温超导和巨磁阻材料 360

9.4.5催化剂和太阳能电池材料 362

9.4.6金属蛋白质 364

9.5 XAFS新技术 367

9.5.1原位XAFS 367

9.5.2 时间分辨XAFS 369

9.5.3微区XAFS 372

9.6展望 374

参考文献 375

第10章 同步辐射X射线荧光分析&黄宇营 魏向军 381

10.1同步辐射X射线荧光分析原理 381

10.1.1同步辐射X射线荧光分析发展简述 381

10.1.2国内外SR-XRF装置简要进展 382

10.1.3 X射线荧光分析原理简述 382

10.1.4同步辐射光源及SR-XRF特色 387

10.2同步辐射微束荧光分析方法 388

10.2.1实验装置 388

10.2.2实验数据分析 394

10.2.3应用实例 395

10.3同步辐射TXRF分析方法 399

10.3.1同步辐射TXRF简介 399

10.3.2 TXRF理论 401

10.3.3 SR-TXRF分析方法及其特点 404

10.3.4 SR-TXRF的最新进展及展望 407

10.3.5 SR-TXRF实验装置及应用简介 408

10.3.6 实验数据分析 413

10.4同步辐射XRF相关三维分析方法 415

10.4.1 X射线荧光CT 415

10.4.2 X射线荧光全场成像 416

10.4.3共聚焦X射线分析 419

10.4.4掠出射X射线荧光 421

10.5小结 423

参考文献 424

第11章 同步辐射光电发射技术&徐彭寿 奎热西@依布拉欣 徐法强 朱俊发 429

11.1光电子能谱技术 429

11.1.1引言 429

11.1.2光电子能谱的原理 433

11.1.3软X射线光电子能谱 444

11.1.4硬X射线光电子能谱 453

11.1.5光电子能谱实验装置 460

11.2光电子衍射技术 462

11.2.1引言 462

11.2.2光电子衍射的基本原理 463

11.2.3光电子衍射的实验方法 469

11.2.4光电子衍射技术的应用 475

11.3光电子显微技术 483

11.3.1引言 483

11.3.2基本原理 483

11.3.3 PEEM仪器和工作模式 487

11.3.4光电发射电子显微镜在磁性材料研究中的应用 490

11.4在半导体表面和界面研究中的应用 495

11.4.1引言 495

11.4.2 SiC表面的重构和氧化 496

11.4.3 Au/GaN（0001）界面 500

11.4.4 ZnO/SiC异质界面的形成 506

11.5在表面分子吸附和催化中的应用 513

11.5.1表面吸附与催化 513

11.5.2同步辐射光电子能谱技术在表面吸附和催化研究中的优势 515

11.5.3同步辐射光电子能谱在表面吸附及催化研究中的应用举例 517

11.5.4展望 532

参考文献 534