第一章 电子能量损失谱学引论 1
1.1快电子与固体的相互作用 2
1.2电子能量损失谱 5
1.3实验技术的进展 7
1.3.1能量选择（能量过滤）电子显微镜 10
1.3.2作为电子显微镜附件的谱仪 11
1.4其他分析方法 13
1.4.1离子束方法 14
1.4.2入射光子 15
1.4.3电子束技术 16
1.5 EELS和EDX的比较 19
1.5.1探测极限与空间分辨率 20
1.5.2对样品的要求 21
1.5.3定量化的精度 21
1.5.4使用的便捷性和信息内容 22
1.6进一步的阅读 23
第二章 电子能量损失谱的仪器设备 25
2.1能量分析和能量选择系统 25
2.1.1磁棱镜谱仪 26
2.1.2能量选择磁棱镜装置 29
2.1.3 Wien过滤器 32
2.1.4电子单色器 34
2.2磁棱镜谱仪的光学系统 37
2.2.1一阶性质 38
2.2.2高阶聚焦 44
2.2.3像差校正谱仪的设计 45
2.2.4一些实际情况的考虑 48
2.2.5谱仪合轴 49
2.3谱仪前置透镜的使用 54
2.3.1 CTEM透镜的配置 54
2.3.2透镜像差对空间分辨率的影响 55
2.3.3透镜像差对收集效率的影响 57
2.3.4透镜对能量分辨率的影响 59
2.3.5 STEM的光学系统 60
2.4能量损失谱的串行记录 62
2.4.1探测狭缝的设计 63
2.4.2串行记录的电子探测器 65
2.4.3串行采集的噪声特性 68
2.4.4信号处理与存储 70
2.4.5能量损失谱的扫描 71
2.4.6重合计数 73
2.5能量损失谱的并行记录 74
2.5.1自扫描二极管阵列的操作 75
2.5.2间接曝光系统 76
2.5.3直接曝光系统 80
2.5.4并行采集系统的噪声特性 81
2.5.5二极管阵列假象的处理 84
2.6能量选择成像（ESI） 87
2.6.1镜筒后置能量过滤器 88
2.6.2棱镜-镜面过滤器和Ω过滤器 90
2.6.3 STEM模式下的能量过滤 91
2.6.4谱-成像 92
2.6.5元素分布图 94
2.6.6能量过滤TE M和STEM的比较 95
2.6.7 Z比例成像 97
第三章 电子散射理论 101
3.1弹性散射 101
3.1.1一般表述 102
3.1.2原子模型 102
3.1.3衍射效应 106
3.1.4电子通道效应 107
3.1.5声子散射 109
3.2非弹性散射 110
3.2.1原子模型 111
3.2.2 Bethe理论 113
3.2.3介电性的表述 116
3.2.4固态效应 117
3.3外壳层电子的激发 120
3.3.1体等离子体 120
3.3.2单电子激发 129
3.3.3激子 133
3.3.4辐射损失 135
3.3.5表面等离子体 137
3.3.6表面反射谱 142
3.3.7小粒子的表面模式 145
3.4单次散射、复散射和多次散射 146
3.4.1泊松定律 146
3.4.2非弹性复散射的角分布 148
3.4.3弹性散射的影响 150
3.4.4多重散射 152
3.4.5相干的双重等离子体激发 152
3.5内壳层损失边的背底 153
3.5.1价电子散射 153
3.5.2芯损失边的拖尾 154
3.5.3轫致辐射能量损失 155
3.5.4复散射 155
3.6内壳层激发的原子理论 158
3.6.1广义振子强度 158
3.6.2散射运动学 163
3.6.3电离散射截面 166
3.7内壳层损失边的形状 170
3.7.1损失边的基本形状 170
3.7.2偶极选择定则 175
3.7.3复散射的影响 176
3.7.4阈值能量的化学位移 177
3.8近边精细结构（ELNES） 178
3.8.1态密度解释 179
3.8.2偶极近似的有效性 180
3.8.3分子轨道理论 183
3.8.4多重散射（XANES）理论 184
3.8.5芯激子 185
3.8.6多重态与晶体场分裂 186
3.9广延能量损失精细结构（EXELFS） 187
第四章 能量损失谱的定量分析 193
4.1去除低能损失区的复散射 194
4.1.1 Fourier-log解卷积 194
4.1.2 Misell-Jones法和矩阵法 201
4.1.3角度受限谱的解卷积 202
4.2 Kramers-Kronig分析 203
4.2.1角度修正 204
4.2.2数据外推与归一化 204
4.2.3介电函数的推导 205
4.2.4表面损失的修正 207
4.2.5对结果的校核 207
4.3内壳层损失边中复散射的去除 208
4.3.1 Fourier-log解卷积 208
4.3.2 Fourier-ratio解卷积 210
4.3.3收集光阑的影响 213
4.4电离损失边的背底拟合 214
4.4.1最小二乘法拟合 215
4.4.2双窗口法 216
4.4.3更复杂的方法 217
4.4.4背底去除的误差 218
4.5基于内壳层电离边的元素分析 221
4.5.1积分方法 221
4.5.2部分散射截面的计算 224
4.5.3对入射束会聚性的修正 224
4.5.4对参考谱的MLS拟合 226
4.5.5能量差分和空间差值技术 227
4.6能量损失谱的广延精细结构分析 228
4.6.1数据分析的傅里叶变换方法 228
4.6.2曲线拟合步骤 236
第五章 能量损失谱的应用 239
5.1样品厚度的测量 240
5.1.1 log-ratio方法 240
5.1.2绝对厚度的K-K加和定则测量 245
5.1.3质量厚度的Bethe加和定则测量 247
5.2低能损失谱 249
5.2.1用低能损失精细结构鉴定物相 249
5.2.2由等离子体能量测合金的组成 253
5.2.3表面、界面和小粒子的表征 256
5.3能量过滤像和衍射花样 258
5.3.1零损失像 258
5.3.2零损失衍射花样 261
5.3.3低能损失像 262
5.3.4 Z比例像 262
5.3.5衬度调节与MPL成像 263
5.3.6芯损失像和元素分布图 265
5.4利用芯损失谱的元素分析 268
5.4.1氢、氦的测量 270
5.4.2锂、铍和硼的测量 271
5.4.3碳、氮和氧的测量 273
5.4.4氟和较重元素的测量 275
5.5空间分辨率和探测极限 276
5.5.1电子光学上的考虑 277
5.5.2弹性散射造成的分辨率降低 277
5.5.3非弹性散射的离域性 278
5.5.4统计上的局限性 283
5.6 EELS谱的结构信息 286
5.6.1电离边的取向依赖性 286
5.6.2芯损失衍射花样 290
5.6.3 ELNES指纹和原子配位 291
5.6.4从白线比例确定价态 296
5.6.5化学位移的应用 299
5.6.6广延精细结构的应用 300
5.6.7电子-康普顿（ECOSS）测量 304
5.7特定材料体系中的应用 306
5.7.1碳基材料 306
5.7.2聚合物与生物样品 312
5.7.3辐照损伤与钻孔 315
5.7.4高温超导体 321
附录A相对论Bethe理论 325
附录B计算机程序 329
B.1矩阵解卷积 329
B.2 Fourier-log解卷积 333
B.3 Kramers-Kronig分析法与厚度测量 338
B.4 Fourier-ratio解卷积 342
B.5入射束会聚度的修正 346
B.6类氢K壳层散射截面 348
B.7修正后的类氢L壳层散射截面 351
B.8参数化的K，L，M，N和O壳层散射截面 355
B.9 Lenz截面和复散射角分布 359
B.10振子强度与散射截面间的转换 361
B.11平均能量与非弹性散射平均自由程间的转换 363
附录C一些单质与化合物的等离子体振荡能量 365
附录D内壳层能量和损失边的形状 369
附录E电子波长和相对论因子基本常数 375
参考文献 379
索引 431
译者后记 443