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绪论 1

第1章 X射线衍射分析 3

1.1 几何结晶学基础 3

1.1.1 晶体的特征 3

1.1.2 晶体结构的周期性和空间点阵 3

1.1.3 倒易点阵 5

1.2 X射线物理学基础 6

1.2.1 X射线的发现 6

1.2.2 X射线的本质 6

1.2.3 X射线的产生 7

1.2.4 X射线谱 7

1.2.5 X射线与物质的相互作用 10

1.2.6 X射线的探测与防护 13

1.3 X射线衍射理论 13

1.3.1 X射线衍射产生的物理原因 13

1.3.2 X射线衍射方程 14

1.3.3 X射线衍射束的强度 17

1.3.4 影响衍射线强度的几种因子及点阵消光法则 18

1.4 X射线衍射方法 22

1.4.1 常用的实验方法 23

1.4.2 粉晶法成像原理 24

1.5 X射线衍射仪 26

1.5.1 X射线光源 27

1.5.2 X射线测角仪 28

1.5.3 探测记录系统 30

1.5.4 实验与测量方法 30

1.6 X射线物相分析技术 31

1.6.1 定性分析 31

1.6.2 定量分析 35

第2章 电子光学 36

2.1 电子显微镜发展简史 36

2.2 电子光学基础 37

2.2.1 光学显微镜的局限性 37

2.2.2 电子的波动性 38

2.2.3 电子在电磁场中的运动 39

2.2.4 电子透镜 41

2.2.5 电磁透镜的像差 43

2.2.6 电子透镜分辨本领 45

2.2.7 电磁透镜的场深和焦深 46

2.3 电子与物质的相互作用 47

2.3.1 电子散射 47

2.3.2 内层电子激发后的弛豫过程 48

2.3.3 电子显微镜常用的各种电子信号 48

2.3.4 相互作用体积与信号产生的深度和广度 50

第3章 透射电子显微镜 52

3.1 透射电镜的工作原理及结构 52

3.1.1 透射电镜的工作原理 52

3.1.2 透射电镜的结构 52

3.2 透射电镜的主要性能指标 57

3.2.1 分辨率 57

3.2.2 放大倍数 57

3.2.3 加速电压 57

3.3 透射电镜样品制备方法 57

3.3.1 间接样品（复型）的制备 58

3.3.2 直接样品的制备 58

3.4 电子衍射 60

3.4.1 电子衍射基本公式 60

3.4.2 单晶电子衍射谱 60

3.4.3 多晶电子衍射谱 61

3.4.4 电子衍射方法 61

3.4.5 电子衍射物相分析的特点 61

3.5 透射电镜成像操作 62

3.5.1 明场成像和暗场成像 62

3.5.2 中心暗场成像 62

3.6 透射电子显微像 63

3.6.1 质厚衬度（散射衬度） 63

3.6.2 衍射衬度 64

3.6.3 相位衬度 65

3.7 高压电子显微镜 66

3.7.1 高压电镜的特点 66

3.7.2 高压电镜的应用 67

3.8 透射电镜在材料科学中的应用 67

第4章 扫描电子显微分析 68

4.1 扫描电镜工作原理 68

4.2 扫描电镜特点 68

4.3 扫描电镜的结构 69

4.3.1 电子光学系统（镜筒） 69

4.3.2 信号的收集和图像显示系统 71

4.3.3 真空系统 71

4.4 扫描电镜主要性能指标 72

4.4.1 分辨本领 72

4.4.2 放大倍数 72

4.5 扫描电镜图像及其衬度 73

4.5.1 扫描电镜图像的衬度 73

4.5.2 二次电子像 74

4.5.3 背散射电子像 75

4.5.4 吸收电子像 76

4.6 扫描电镜样品制备方法 77

4.6.1 对试样的要求 77

4.6.2 块状试样 77

4.6.3 粉末试样 77

4.6.4 镀膜 77

4.7 扫描电镜在材料科学中的应用 78

第5章 晶体光学基础 79

5.1 自然光与偏振光 79

5.2 光的折射和全反射 80

5.3 光的色散 81

5.4 光在晶体中的传播 82

5.5 光率体 83

5.5.1 均质体光率体 83

5.5.2 一轴晶光率体 83

5.5.3 二轴晶光率体 85

5.6 光性方位 89

5.6.1 高级晶族晶体的光性方位 89

5.6.2 中级晶族晶体的光性方位 89

5.6.3 低级晶族晶体的光性方位 89

第6章 光学显微分析 91

6.1 偏光显微镜 91

6.2 单偏光镜下晶体的光学性质 92

6.2.1 晶体形态 92

6.2.2 解理 94

6.2.3 矿物的颜色与多色性、吸收性 96

6.2.4 矿物的轮廓、贝克线、糙面及突起 98

6.3 正交偏光镜下晶体的光学性质 101

6.3.1 正交偏光镜装置及特点 101

6.3.2 正交偏光镜下矿物的消光及干涉现象 102

6.3.3 干涉色及干涉色色谱表 105

6.3.4 补色法则及补色器 108

6.3.5 正交偏光镜下晶体主要光学性质的观测 110

6.4 锥光镜下晶体的光学性质 116

6.4.1 锥光系统装置及特点 116

6.4.2 一轴晶干涉图 117

6.4.3 二轴晶矿物的干涉图 122

6.5 透明薄片系统鉴定 128

第7章 热分析技术 130

7.1 差热分析（DTA） 130

7.1.1 差热分析的基本原理 131

7.1.2 差热分析曲线 132

7.1.3 差热分析的应用 136

7.2 差示扫描量热分析 137

7.2.1 差示扫描量热分析的原理 138

7.2.2 差示扫描量热曲线 139

7.2.3 差示扫描量热分析的应用 139

7.3 热重分析 139

7.3.1 热重分析的原理 139

7.3.2 热重曲线 140

7.3.3 影响热重曲线的因素 141

7.3.4 热重分析的应用 143

7.4 热膨胀法 144

7.4.1 热膨胀法的基本原理 144

7.4.2 热膨胀仪及实验方法 144

7.4.3 热膨胀率的应用 145

7.5 综合热分析 146

7.5.1 综合热分析法概论 146

7.5.2 综合热分析法的应用 146

第8章 红外光谱分析 149

8.1 红外光谱的基本概念 149

8.1.1 红外光谱的形成 149

8.1.2 量子学说和分子内部的能级 149

8.1.3 分子的振动与红外吸收 150

8.2 红外光谱仪 153

8.2.1 傅里叶变换红外光谱仪的基本原理 153

8.2.2 傅里叶红外光谱法的主要优点 155

8.3 红外光谱的样品制备 156

8.3.1 红外光谱法对试样的要求 156

8.3.2 制样的方法 156

8.4 红外光谱数据处理 158

8.4.1 红外光谱的表示方法 158

8.4.2 光谱差减 160

8.4.3 光谱归一化 162

8.4.4 生成直线 163

8.4.5 光谱平滑 164

8.5 红外光谱的分析 164

8.5.1 定性分析 164

8.5.2 定量分析 165

8.6 红外光谱法应用实例 168

8.6.1 水泥的红外光谱研究 168

8.6.2 高岭土及其相关矿物 170

8.6.3 蛇纹石及其相关矿物 170

8.6.4 氧化石墨烯 170

8.6.5 聚苯乙烯 171

8.6.6 石蜡 172

第9章 X射线光谱显微分析 173

9.1 电子探针X射线显微分析 173

9.2 电子探针仪的构造和工作原理 173

9.3 能谱仪 174

9.3.1 能谱仪结构 174

9.3.2 能谱仪的工作原理 175

9.3.3 能谱仪的性能特点 176

9.4 波谱仪 177

9.5 能谱（EDS）与波谱（WDS）的比较 182

9.6 谱仪分析模式 183

9.6.1 点分析 184

9.6.2 线扫描分析 185

9.6.3 面扫描分析 185

9.6.4 定量分析 185

第10章 其他分析测试技术 188

10.1 扫描探针显微镜的分类 188

10.1.1 原子力显微镜 188

10.1.2 近场光学显微镜 189

10.1.3 弹道电子发射显微镜 190

10.2 扫描隧道显微镜 191

10.2.1 STM的工作模式以及局限性 192

10.2.2 扫描隧道显微镜应用方面 192

10.3 原子力显微镜 193

10.3.1 原子力显微镜结构以及工作原理 193

10.3.2 原子力显微镜的硬件结构 194

10.3.3 原子力显微镜各种成像模式的原理 195

10.3.4 原子力显微镜的应用 198

参考文献 200