1晶体学基础 1
1.1晶体及其基本性质 1
1.1.1晶体的概念 1
1.1.2空间点阵的四要素 1
1.1.3布拉菲阵胞 2
1.1.4典型晶体结构 4
1.1.5晶体的基本性质 7
1.1.6准晶体简介 7
1.2晶向、晶面及晶带 8
1.2.1晶向及其表征 8
1.2.2晶面及其表征 9
1.2.3晶带及其表征 11
1.3晶体的宏观对称及点群 11
1.3.1对称的概念 11
1.3.2对称元素及对称操作 11
1.3.3对称元素的组合及点群 16
1.3.4晶体的分类 17
1.3.5准晶体的点群及其分类 17
1.3.6点群的国际符号 19
1.3.7点群的圣佛利斯符号 19
1.4晶体的微观对称与空间群 20
1.4.1晶体的微观对称 20
1.4.2晶体的空间群及其符号 22
1.5晶体的投影 23
1.5.1球面投影 23
1.5.2极式网与乌氏网 25
1.5.3晶带的极射赤面投影 28
1.5.4标准极射赤面投影图（标准极图） 30
1.6倒易点阵 30
1.6.1正点阵 31
1.6.2倒点阵（倒易点阵） 31
1.6.3正倒空间之间的关系 31
1.6.4倒易矢量的基本性质 33
1.6.5晶带定律 34
1.6.6广义晶带定律 35
本章小结 35
思考题 37
2 X射线的物理基础 39
2.1 X射线的发展史 39
2.2 X射线的性质 39
2.2.1 X射线的产生 39
2.2.2 X射线的本质 40
2.3 X射线谱 41
2.3.1 X射线连续谱 42
2.3.2 X射线特征谱 43
2.4 X射线与物质的相互作用 46
2.4.1 X射线的散射 46
2.4.2 X射线的吸收 47
2.43吸收限的作用 50
本章小结 51
思考题 52
3 X射线的衍射原理 53
3.1 X射线衍射的方向 53
3.1.1劳埃方程 53
3.1.2布拉格方程 55
3.1.3布拉格方程的讨论 56
3.1.4衍射矢量方程 59
3.1.5布拉格方程的厄瓦尔德图解 60
3.1.6布拉格方程的应用 61
3.1.7常见的衍射方法 61
3.2 X射线的衍射强度 63
3.2.1单电子对X射线的散射 63
3.2.2单原子对X射线的散射 65
3.2.3单胞对X射线的散射 67
3.2.4单晶体的散射强度与干涉函数 72
3.2.5多晶体的衍射强度 74
3.2.6影响多晶体衍射强度的其他因数 75
本章小结 78
思考题 80
4 X射线的多晶衍射分析及其应用 81
4.1 X射线衍射仪 81
4.1.1测角仪 81
4.1.2计数器 83
4.1.3计数电路 85
4.1.4 X射线衍射仪的常规测量 86
4.2 X射线物相分析 87
4.2.1物相的定性分析 87
4.2.2物相的定量分析 94
4.3点阵常数的精确测定 98
4.3.1测量原理 98
4.3.2误差源分析 99
4.3.3测量方法 99
4.4宏观应力的测定 103
4.4.1内应力的产生、分类及其衍射效应 103
4.4.2宏观应力的测定原理 104
4.4.3宏观应力的测定方法 107
4.4.4应力常数K的确定 109
4.5微观应力及晶粒大小的测定 111
4.5.1衍射线的宽化 111
4.5.2衍射线形的卷积合成及其宽度表征 112
4.5.3 Kα双线分离——Rachinger图解法 114
4.5.4物理宽度与仪器宽度的分离 116
4.5.5微观应力宽度与晶粒细化宽度的分离 117
4.6非晶态物质及其晶化后的衍射 119
4.6.1非晶态物质结构的主要特征 119
4.6.2非晶态物质的结构表征及其结构常数 120
4.6.3非晶态物质的晶化 122
4.7膜厚的测量 124
4.8多晶体的织构分析 125
4.8.1织构及其表征 125
4.8.2丝织构的测定 127
4.8.3板织构的测定 130
4.8.4反极图的测绘与分析 134
本章小结 136
思考题 138
5电子显微分析的基础 140
5.1光学显微镜的分辨率 141
5.2电子波的波长 142
5.3电子与固体物质的作用 143
5.3.1电子散射 144
5.3.2电子与固体作用时激发的信息 146
5.4电子衍射 149
5.4.1电子衍射与X射线衍射的异同点 150
5.4.2电子衍射的方向——布拉格方程 151
5.4.3电子衍射的厄瓦尔德图解 151
5.4.4电子衍射花样的形成原理及电子衍射的基本公式 152
5.4.5零层倒易面及非零层倒易面 153
5.4.6标准电子衍射花样 154
5.4.7偏移矢量 156
本章小结 158
思考题 160
6透射电子显微镜 161
6.1工作原理 161
6.2电磁透镜 162
6.2.1静电透镜 162
6.2.2电磁透镜 162
6.3电磁透镜的像差 164
6.3.1球差 164
6.3.2像散 165
6.3.3色差 165
6.4电磁透镜的景深与焦长 167
6.4.1景深 167
6.4.2焦长 167
6.5电镜分辨率 168
6.5.1点分辨率 168
6.5.2晶格分辨率 169
6.6电镜的电子光学系统 170
6.6.1照明系统 170
6.6.2成像系统 172
6.6.3观察记录系统 173
6.7主要附件 173
6.7.1样品倾斜装置（样品台） 173
6.7.2电子束的平移和倾斜装置 174
6.7.3消像散器 174
6.7.4光栏 175
6.8透射电镜中的电子衍射 176
6.8.1有效相机常数 176
6.8.2选区电子衍射 177
6.9常见的电子衍射花样 178
6.9.1单晶体的电子衍射花样 178
6.9.2多晶体的电子衍射花样 181
6.9.3复杂的电子衍射花样 182
6.10透射电镜的图像衬度理论 188
6.10.1衬度的概念与分类 188
6.10.2衍射衬度运动学理论与应用 191
6.10.3非理想晶体的衍射衬度 196
6.10.4非理想晶体的缺陷成像分析 197
6.11透射电镜的样品制备 205
6.11.1基本要求 205
6.11.2薄膜样品的制备过程 206
本章小结 207
思考题 209
7薄晶体的高分辨像 211
7.1晶格条纹像的形成 212
7.2相位传递函数与Scherzer聚焦 215
7.2.1相位传递函数 215
7.2.2相位传递函数曲线的影响因素 218
7.2.3加速电压对相位传递函数的影响 222
7.2.4球差系数对相位传递函数的影响 222
7.3高分辨像举例 223
7.3.1晶格条纹像 223
7.3.2一维结构像 225
7.3.3二维晶格像 226
7.3.4二维结构像 227
本章小结 229
思考题 229
8扫描电子显微镜及电子探针 230
8.1扫描电镜的结构 230
8.1.1电子光学系统 231
8.1.2信号检测处理、图像显示和记录系统 232
8.1.3真空系统 233
8.2扫描电镜的主要性能参数 233
8.2.1分辨率 233
8.2.2放大倍数 234
8.2.3景深 234
8.3表面成像衬度 234
8.3.1二次电子成像衬度 235
8.3.2背散射电子成像衬度 236
8.4二次电子衬度像的应用 237
8.5背散射电子衬度像的应用 239
8.6电子探针 240
8.6.1电子探针波谱仪 240
8.6.2电子探针能谱仪 243
8.6.3能谱仪与波谱仪的比较 244
8.7电子探针分析及应用 245
8.7.1定性分析 245
8.7.2定量分析 247
8.8扫描电镜的发展 247
本章小结 248
思考题 249
9表面分析技术 250
9.1俄歇电子能谱分析 250
9.1.1俄歇电子能谱仪的结构原理 250
9.1.2俄歇电子谱 251
9.1.3定性分析 252
9.1.4定量分析 253
9.1.5化学价态分析 254
9.1.6AES的应用举例 254
9.1.7俄歇能谱仪的最新进展 256
9.2 X射线光电子能谱仪 257
9.2.1 X射线光电子能谱仪的工作原理 257
9.2.2 X射线光电子能谱仪的系统组成 257
9.2.3光电子能谱 259
9.2.4光电子能谱中峰的种类 260
9.2.5 X光电子谱仪的功用 264
9.2.6 XPS的应用举例 266
9.2.7 XPS的发展趋势 269
9.3扫描隧道电镜 269
9.3.1 STM的基本原理 269
9.3.2 STM的工作模式 270
9.3.3 STM的特点 271
9.3.4 STM的应用举例 272
9.4低能电子衍射 274
9.4.1低能电子衍射的基本原理 275
9.4.2低能电子衍射仪的结构与花样特征 276
9.4.3 LEED的应用举例 276
本章小结 278
思考题 280
10热分析技术 281
10.1热分析技术的发展史 281
10.2热分析方法 281
10.2.1热重分析法（TG） 282
10.2.2差热分析法（DTA） 283
10.2.3差示扫描量热法（DSC） 286
10.3热分析测量的影响因素 288
10.3.1实验条件 288
10.3.2试样特性 289
10.4热分析的应用 290
10.4.1块体金属玻璃 290
10.4.2硅酸盐 292
10.4.3陶瓷反应合成 293
10.4.4内生型复合材料 294
10.4.5含能材料 295
10.5热分析技术的新发展 296
10.5.1联用技术 296
10.5.2温度调制式差示扫描量热技术 298
10.5.3动态热机械分析技术 298
本章小结 298
思考题 299
11光谱分析技术 300
11.1原子发射光谱 300
11.1.1基本原理 300
11.1.2仪器 301
11.1.3分析方法 304
11.1.4应用 305
11.2原子吸收光谱 305
11.2.1基本原理 305
11.2.2仪器 305
11.2.3干扰与去除 306
11.2.4分析方法 306
11.2.5应用 307
11.3原子荧光光谱法 307
11.3.1基本原理 307
11.3.2仪器 308
11.3.3原子荧光光谱法的优点 308
11.4紫外—可见分光光度法 308
11.4.1基本原理 308
11.4.2基本概念 309
11.4.3紫外—可见分光光度计 310
11.4.4紫外—可见分光光度法应用 311
11.5红外光谱 311
11.5.1基本原理 312
11.5.2红外光谱仪 313
11.5.3试样的处理和制备 314
11.5.4红外光谱法的应用 314
11.6激光Raman光谱法 315
11.6.1基本原理 315
11.6.2激光Raman光谱仪 315
11.6.3 Raman光谱的应用 316
本章小结 316
思考题 317
附录 318
附录1常用物理常数 318
附录2晶体的三类分法及其对称特征 318
附录3 32种点群对称元素示意图 319
附录4宏观对称元素及说明 320
附录5 32种点群的习惯符号、国际符号及圣佛利斯符号 321
附录6质量吸收系数μm 322
附录7原子散射因子f 323
附录8原子散射因子校正值△f 324
附录9粉末法的多重因素P hkl 324
附录10某些物质的特征温度？ 324
附录11德拜函数φ（x）/x＋1/4之值 325
附录12应力测定常数 325
附录13常见晶体的标准电子衍射花样 326
参考文献 331