第一篇 基本实验装置 3
第1章 X射线源与X射线探测 3
1.1 X射线源 3
1.1.1 X射线产生和X射线谱 3
1.1.2 封闭式X射线管 4
1.1.3 同步辐射光源 6
1.2 X射线准直和单色化 8
1.2.1 狭缝 8
1.2.2 双晶单色器 9
1.2.3 多晶单色器 11
1.3 X射线探测器 13
1.3.1 计数器 13
1.3.2 位敏探测器 15
1.3.3 面探测器 16
参考文献 17
第2章 薄膜X射线衍射仪 19
2.1 高分辨共面X射线衍射仪 19
2.2 掠入射衍射装置 25
2.3 测量分辨率的分析 26
参考文献 28
第3章 表面／界面X射线散射 29
3.1 固体表面／界面X射线反射和漫散射装置 30
3.2 液体表面／界面X射线反射和散射装置 32
参考文献 34
第二篇 基本理论 37
第4章 X射线衍射运动学理论 37
4.1 引言 37
4.2 X射线衍射几何 37
4.2.1 劳厄方程 37
4.2.2 布拉格方程 39
4.3 倒易点阵 40
4.3.1 倒易点阵定义 40
4.3.2 色散面——Ewald球 41
4.4 X射线衍射强度 43
4.4.1 单电子散射 43
4.4.2 原子散射因子 44
4.4.3 结构因子 45
4.5 薄晶体衍射强度 46
参考文献 48
第5章 金属多层膜的X射线衍射运动学理论 50
5.1 成分混合／合金化的多层膜 50
5.2 [A/B]N多层膜 52
参考文献 56
第6章 X射线衍射动力学理论（一）——完美晶体 57
6.1 引言 57
6.2 完美晶体中X射线波动方程 58
6.3 双光束近似 60
6.4 色散面 62
6.5 劳厄几何晶体内波场振幅 66
6.6 布拉格几何晶体内波场振幅 69
6.6.1 无吸收晶体的反射率 70
6.6.2 有吸收晶体的反射率 71
6.7 双轴晶衍射摇摆曲线的理论计算 72
参考文献 73
第7章 X射线衍射动力学理论（二）——畸变晶体 75
7.1 引言 75
7.2 晶体中的调制波 76
7.3 高木方程 77
7.4 高木方程的Taupin形式 78
7.5 多层膜结构的X射线双轴晶摇摆曲线计算 80
7.5.1 概述 80
7.5.2 外延材料反射率的X射线衍射动力学理论解 81
7.5.3 迭代公式中参数的计算 83
7.6 应变弛豫超晶格的X射线双轴晶摇摆曲线计算 88
7.6.1 弛豫机制与应变分布 88
7.6.2 取向差与峰形展宽 90
参考文献 92
第8章 X射线异常衍射精细结构理论 93
8.1 没有周期调制的多层膜 93
8.2 [A/B]N多层膜 96
8.3 实验方法 97
8.4 DAFS谱线的分析方法 98
参考文献 101
第9章 X射线掠入射衍射理论 103
9.1 概述 103
9.2 X射线掠入射衍射准运动学理论 104
9.2.1 畸变波玻恩近似（DWBA） 105
9.2.2 畸变波玻恩近似下薄膜材料的掠入射衍射理论 107
9.3 掠入射衍射的应用 110
参考文献 111
第10章 X射线界面反射和漫散射理论 112
10.1 X射线镜面反射 112
10.2 粗糙表面的散射（一）——玻恩近似 115
10.3 粗糙表面的散射（二）——DWBA理论 116
10.4 多层膜的DWBA散射理论 119
10.5 界面起伏的关联函数 120
10.5.1 表面关联函数 121
10.5.2 自仿射（self-affine）关联 121
10.5.3 多层膜界面之间的关联 122
参考文献 124
第三篇 薄膜微结构表征 127
第11章 单层膜和多层膜厚度 127
11.1 单层膜和多层膜共面X射线衍射 127
11.2 埋层的探测 134
11.2.1 高分辨X射线衍射 134
11.2.2 X射线镜面反射 137
参考文献 139
第12章 外延膜的晶格参数、应力与组分 140
12.1 共面X射线双轴晶衍射 140
12.2 薄膜残余应力检测的X射线mapping技术 142
12.3 掠入射衍射 150
参考文献 155
第13章 薄膜表面与界面 156
13.1 X射线镜面反射 156
13.1.1 氧化物薄膜界面 156
13.1.2 磁性金属多层膜界面 159
13.1.3 BaTiO3/Pt界面的“dead layer” 160
13.2 X射线漫散射 161
13.2.1 ZnTe/ZnSxTe1-x超晶格中的生长台阶 162
13.2.2 长周期BeTe/ZnSe超晶格界面台阶上的无规起伏 165
13.2.3 短周期BeTe/ZnSe超晶格界面的化学键 166
13.3 X射线异常衍射精细结构 168
13.3.1 埋层量子线 169
13.3.2 在金属多层膜中的应用 170
参考文献 175
第14章 横向调制结构 176
14.1 表面栅格结构 176
14.2 横向成分调制结构 180
14.3 量子线结构 183
14.4 量子点结构 189
14.5 原子有序结构 193
参考文献 206
第15章 外延膜中的缺陷 208
15.1 倒易空间X射线散射强度分布 208
15.2 应变弛豫 209
15.2.1 晶格失配应变 209
15.2.2 成分梯度应变 213
15.3 失配位错 216
15.3.1 位错的X射线漫散射 216
15.3.2 低密度位错 218
15.3.3 高密度位错 221
15.4 X射线反射形貌术 224
15.4.1 Berg-Barrett反射形貌术 224
15.4.2 双轴晶形貌术 225
参考文献 229
第16章 软物质薄膜与界面 230
16.1 液体薄膜与界面 230
16.1.1 实验方法 230
16.1.2 液体薄膜 231
16.2 固／液界面的磷脂多层膜 235
16.2.1 磷脂多层膜结构的X射线散射研究 235
16.2.2 磷脂多层膜的溶胀 239
16.3 表面活性剂多层膜 241
16.3.1 水对硬脂酸膜界面起伏的影响 241
16.3.2 LB膜的界面粗糙化与生长动力学 243
参考文献 246