第1章X射线衍射分析原理、方法及应用 1
1.1晶体结构简介 1
1.1.1晶体结构的基本特点 1
1.1.2点阵与点阵结构 2
1.1.3晶体的宏观对称性 3
1.1.4倒易点阵 6
1.1.5晶带及晶带定理 8
1.2 X射线基础 9
1.2.1 X射线简介 9
1.2.2连续X射线谱 10
1.2.3特征X射线谱 11
1.3晶体对X射线衍射 12
1.3.1衍射方向 12
1.3.2衍射强度 13
1.3.3 X射线辐射防护 15
1.4 X射线衍射仪 15
1.4.1 X射线发生器 16
1.4.2测角仪 17
1.4.3 X射线探测仪 17
1.4.4测量方式和实验参数的选择 18
1.5粉末衍射方法应用 19
1.5.1物相分析 19
1.5.2晶胞参数的精确测定及其应用 20
1.5.3薄膜分析中常用的X射线方法 21
1.6实例 21
1.6.1 Jade基本功能 21
1.6.2 Jade的用户界面 22
1.6.3查看PDF卡片 22
1.6.4物相定性分析 25
1.6.5物相定量分析 28
1.6.6晶粒大小及微观应变的计算 30
思考题 33
参考文献 33
第2章 扫描电子显微分析 34
2.1扫描电子显微镜简介 34
2.2电子束与样品相互作用产生的信号 34
2.2.1二次电子 34
2.2.2背散射电子 35
2.2.3特征X射线 36
2.2.4俄歇电子 37
2.3扫描电子显微镜的工作原理 38
2.4扫描电子显微镜的基本结构 39
2.4.1电子光学系统 40
2.4.2信号收集处理、图像显示和记录系统 42
2.4.3真空系统与电源系统 43
2.5扫描电子显微镜的性能 43
2.5.1放大倍数 43
2.5.2分辨率 44
2.5.3景深 44
2.6扫描电子显微镜衬度原理 45
2.6.1表面形貌衬度 45
2.6.2成分衬度 47
2.6.3电压衬度 48
2.6.4磁衬度 48
2.7电子探针显微分析 48
2.7.1电子探针的发展 48
2.7.2电子探针的基本原理及构造 48
2.7.3电子探针分析方法 52
2.7.4样品制备要求 53
2.7.5电子探针的应用 53
2.8电子背散射衍射及应用 54
2.8.1 EBSD的结构及基本原理 54
2.8.2 EBSD的分辨率 55
2.8.3 EBSD样品的制备 56
2.8.4 EBSD的应用 57
2.9扫描电子显微镜样品的制备 58
2.10常见典型断口 59
2.10.1韧窝断口 59
2.10.2解理断口 59
2.10.3准解理断口 60
2.10.4脆性沿晶断口 60
2.10.5疲劳断口 61
思考题 61
参考文献 62
第3章 透射电子显微分析 63
3.1透射电子显微镜简介 63
3.1.1透射电子显微分析发展简史 63
3.1.2透射电子显微镜的分辨率 64
3.2电磁透镜的像差 65
3.2.1几何像差 66
3.2.2色差 68
3.3透射电子显微镜的结构与成像原理 68
3.3.1电子光学系统 68
3.3.2辅助系统 74
3.3.3透射电子显微镜成像原理 75
3.4电子衍射 75
3.4.1电子衍射基本原理 76
3.4.2选区电子衍射 77
3.4.3磁转角 78
3.4.4单晶体电子衍射花样标定 78
3.4.5多晶体电子衍射花样标定 80
3.5透射电子显微镜衬度原理 80
3.5.1质厚衬度 80
3.5.2衍射衬度 81
3.5.3相位衬度 82
3.6扫描透射电子显微镜 83
3.6.1扫描透射电子显微镜的工作原理 83
3.6.2扫描透射电子显微镜的特点 83
3.7透射电子显微镜样品制备 85
3.7.1表面复型技术 85
3.7.2薄膜制备技术 86
3.7.3粉末制备技术 90
3.7.4透射电子显微镜样品制备的其他方法 91
3.8透射电子显微镜的应用 91
3.8.1形貌分析 91
3.8.2晶体缺陷分析 92
3.8.3晶体结构分析 93
3.9透射电子显微镜的基本操作 95
思考题 96
参考文献 97
第4章 热分析技术 98
4.1热分析技术简介 98
4.2热重分析法 99
4.2.1系统组成 99
4.2.2基本原理 99
4.2.3影响因素 101
4.2.4测试技术 102
4.3差热分析法 103
4.3.1系统组成 103
4.3.2基本原理 104
4.3.3影响因素 105
4.3.4测试技术 106
4.4差示扫描量热法 106
4.4.1系统组成与原理 106
4.4.2影响因素 107
4.4.3测试方法 108
4.5热分析的应用 108
4.5.1差热分析及差示扫描量热分析法的应用 108
4.5.2热重分析法的应用 111
4.5.3热分析技术的发展趋势 111
思考题 112
参考文献 112
第5章 原子力显微镜 113
5.1原子力显微镜的基本知识 113
5.1.1显微技术简介 113
5.1.2原子力显微镜工作原理 114
5.1.3原子力显微镜的功能技术 118
5.2原子力显微镜的应用 122
5.2.1在材料科学方面中的应用 122
5.2.2在其他有关方面中的应用 127
5.3原子力显微镜的表面分析 129
5.4原子力显微镜与其他显微分析技术 130
5.4.1原子力显微镜与其他显微分析技术的比较 130
5.4.2原子力显微镜与扫描电子显微镜 132
思考题 133
参考文献 133
第6章 常用物性测试分析方法 135
6.1磁性测量系统 135
6.1.1设计原理 135
6.1.2测量选项 137
6.1.3 MPMS设备的应用和需要注意的问题 138
6.2物理性质测量系统 140
6.2.1设计简介 141
6.2.2基本系统 141
6.2.3测量原理和方法 143
6.2.4 PPMS的主要应用 146
6.2.5 PPMS需要注意的问题 147
6.3电滞回线测试系统 147
6.3.1铁电体的概念 147
6.3.2铁电体的特点 148
6.3.3测量仪简介 149
6.3.4测量结果 150
6.4太阳能电池测试系统 151
6.4.1太阳能电池的基本原理 151
6.4.2太阳能电池参数的定义 151
6.4.3太阳光模拟器 152
6.4.4太阳光模拟器的主要指标 152
6.4.5测试方法 154
6.4.6测试结果 154
思考题 159
参考文献 159
第7章 常用光谱分析方法简介 160
7.1光谱分析方法 160
7.2紫外-可见光谱 161
7.2.1简介 161
7.2.2基本原理和系统组成 161
7.3红外吸收光谱 166
7.3.1简介 166
7.3.2基本原理和系统组成 166
7.3.3样品制备 169
7.3.4应用举例 170
7.4拉曼光谱 170
7.4.1简介 170
7.4.2激光拉曼光谱与红外光谱比较 172
7.4.3试验设备和实验技术 172
思考题 173
参考文献 174
附录 175
附录1常见晶体的标准电子衍射花样 175
附录2立方晶体和六方晶体可能出现的反射 181