第一篇 X射线衍射分析 4
第1章 晶体学基础 4
1.1 晶体与非晶体 4
1.2 空间点阵和晶胞 5
1.3 七大晶系与14种布拉菲点阵 5
1.4 点群与空间群 6
1.5 晶向指数和晶面指数 7
1.5.1 晶向指数 7
1.5.2 晶面指数 7
1.5.3 金属晶体中3种典型的晶体结构 9
1.6 晶带、晶面间距和晶面夹角 10
1.6.1 晶带 10
1.6.2 晶面间距 11
1.6.3 晶面夹角 11
习题 12
第2章 X射线的性质及X射线的产生 13
2.1 X射线的性质 13
2.2 X射线的产生 14
2.2.1 X射线管 14
2.2.2 X射线管工作条件的确定 15
2.3 X射线光谱 17
2.3.1 连续光谱 17
2.3.2 特征光谱 18
习题 20
第3章 X射线与物质的相互作用 21
3.1 X射线的散射效应 21
3.1.1 相干散射 22
3.1.2 非相干散射 22
3.1.3 散射系数 23
3.2 X射线的吸收 23
3.2.1 光电效应 23
3.2.2 X射线的衰减规律与吸收系数 23
3.2.3 实验波长的选择 25
3.2.4 X射线的单色化 26
习题 27
第4章 X射线衍射基本理论 28
4.1 X射线衍射几何条件 28
4.1.1 劳埃方程 28
4.1.2 布拉格方程 29
4.2 衍射强度 32
4.2.1 一个电子对X射线的衍射 33
4.2.2 一个原子对X射线的散射 34
4.2.3 一个晶胞对X射线的散射 36
4.2.4 理想小晶体的衍射强度 39
4.2.5 实际小晶粒的衍射强度 40
4.2.6 影响多晶体衍射的其他因子 40
4.2.7 多晶体的衍射线强度 43
习题 44
第5章 X射线的检测 45
5.1 X射线的检测 45
5.1.1 荧光板 45
5.1.2 照相方法 45
5.1.3 正比计数管 45
5.1.4 NaI（Tl）闪烁计数管 46
5.1.5 固体检测器 47
5.1.6 位敏正比计数管 48
5.1.7 成像屏 48
5.1.8 X射线电视 49
5.2 X射线衍射分析方法 49
5.2.1 多晶体和粉末材料衍射方法 50
5.2.2 单晶 X射线衍射分析研究 57
习题 60
第6章 多晶自动X射线衍射仪及其实验技术 61
6.1 多晶X射线衍射仪 61
6.1.1 X射线发生器 61
6.1.2 测角仪的光路系统 62
6.1.3 X射线强度测量记录系统 64
6.1.4 衍射仪控制及衍射数据采集分析系统 64
6.2 多晶X射线衍射仪实验技术 65
6.2.1 具体实验条件的选定 65
6.2.2 样品的制备 67
6.2.3 原始数据的初步处理 69
6.2.4 衍射强度的测量 72
习题 72
第7章 粉末衍射方法的应用 73
7.1 物相分析 73
7.1.1 物相定性鉴定 73
7.1.2 物相定量分析 75
7.2 晶胞参数的精确测定及其应用 78
7.2.1 晶胞参数的精确测定 78
7.2.2 精确晶胞参数数据的应用 79
7.3 衍射线强度分布数据的应用 81
习题 82
第二篇 电子显微分析 84
第8章 电磁透镜 84
8.1 光学显微镜的分辨率极限 84
8.2 电子波的波长 87
8.3 电磁透镜概述 88
8.3.1 静电透镜 88
8.3.2 电子在磁场中的运动 89
8.3.3 电磁透镜结构的发展过程 90
8.3.4 电磁透镜与光学透镜聚焦原理对比 92
8.4 电磁透镜的像差和理论分辨本领 93
8.4.1 像差 93
8.4.2 电磁透镜的衍射效应 95
8.4.3 电磁透镜的理论分辨距离 96
8.5 电磁透镜的景深和焦深 97
8.5.1 景深 97
8.5.2 焦深 98
习题 99
第9章 透射电子显微镜结构及其衍射成像原理 100
9.1 电子显微镜的发展史 100
9.2 电子显微镜的构造 102
9.2.1 电子光学系统的照明系统 102
9.2.2 电子光学系统的成像系统 107
9.2.3 电子光学系统的观察与记录系统 112
9.3 真空系统 113
9.4 透射电子显微镜分辨本领和放大倍数 114
9.4.1 点分辨率的测定 114
9.4.2 晶格分辨率的测定 115
9.4.3 放大倍数的测定 116
9.5 图像与衍射花样的摄取 116
9.5.1 电磁透镜的合轴调整与消像散及物镜聚焦调整 116
9.5.2 磁转角校正 117
9.5.3 选区电子衍射与成像操作 117
习题 118
第10章 透射电镜的样品制备 119
10.1 透射电镜对样品的要求 119
10.2 复型样品的制备 119
10.2.1 一级复型 120
10.2.2 二级复型 121
10.2.3 萃取复型 122
10.3 块体薄膜样品的制备 122
10.3.1 初切薄片 123
10.3.2 预先减薄 123
10.3.3 最终减薄 125
10.4 薄膜的透射电镜样品制备 127
10.5 高分子及生物样品的制备 128
10.5.1 包埋 128
10.5.2 制作玻璃刀 129
10.5.3 修样 129
10.5.4 捞取切片 130
10.6 粉末样品的制备 130
10.6.1 支持膜 130
10.6.2 透射电子显微镜粉末及纳米线样品的制备 131
习题 132
第11章 透射电子显微镜的电子衍射 133
11.1 概述 133
11.2 倒易点阵与爱瓦尔德球图解法 133
11.2.1 倒易点阵的引入 133
11.2.2 倒易点阵的性质 136
11.2.3 倒易阵点的强度 137
11.2.4 倒易点阵与正点阵的几何对应关系 138
11.3 晶带定律与零层倒易面 141
11.4 标准零层倒易面与标准电子衍射斑点 142
11.5 偏离矢量与倒易点阵扩展 144
11.6 电子衍射基本公式 149
11.6.1 选区电子衍射 149
11.6.2 相机常数 150
11.6.3 有效相机常数 151
11.6.4 测定相机常数的方法 153
11.7 晶体电子衍射花样标定 153
11.7.1 单晶体电子衍射花样的标定 153
11.7.2 多晶体电子衍射花样的标定 157
11.7.3 非晶体电子衍射花样的标定 159
11.8 钢中典型组成相的电子衍射花样标定 160
11.8.1 马氏体衍射花样的标定 160
11.8.2 残余奥氏体电子衍射花样的标定 161
11.8.3 渗碳体电子衍射花样的标定 162
11.9 复杂电子衍射花样的标定 163
11.9.1 高阶劳埃斑的标定 163
11.9.2 超点阵斑点的标定 163
11.9.3 二次衍射斑点的标定 165
11.9.4 孪晶斑点的标定 165
11.9.5 菊池衍射花样的标定 167
习题 170
第12章 透射电子显微镜图像分析 171
12.1 质厚衬度像 171
12.2 衍射衬度像 173
12.2.1 衍射衬度成像原理 173
12.2.2 衍射衬度运动学理论及应用 175
12.3 相位像 190
12.3.1 相位衬度形成原理 190
12.3.2 高分辨电子显微像的类型与分析 195
12.4 透射电子显微镜的最新技术进展 207
12.4.1 透射电子显微镜相关部件的进展 207
12.4.2 会聚束电子衍射 208
12.4.3 电子能量损失谱 209
12.4.4 原子序数衬度成像与原位电子能量损失谱分析 209
12.4.5 材料的微观结构表征与原位性能测试 211
习题 212
第13章 扫描电子显微镜 213
13.1 电子束与固体样品作用时产生的信号 213
13.1.1 背散射电子 213
13.1.2 二次电子 214
13.1.3 吸收电子 214
13.1.4 透射电子 214
13.1.5 特征X射线 216
13.1.6 俄歇电子 216
13.2 扫描电子显微镜的构造和工作原理 216
13.2.1 电子光学系统（镜筒） 217
13.2.2 信号的收集和图像显示系统 219
13.2.3 真空系统 219
13.3 扫描电子显微镜的分辨率与样品 219
13.3.1 分辨率 219
13.3.2 放大倍数 222
13.3.3 扫描电子显微镜的样品 222
13.4 表面形貌衬度原理及其应用 222
13.4.1 二次电子成像原理 222
13.4.2 二次电子形貌衬度的应用 225
13.4.3 背散射电子衬度原理及其应用 229
13.4.4 吸收电子的成像 233
13.5 背散射电子衍射分析及其应用 233
13.5.1 背散射电子衍射实验条件与工作原理 233
13.5.2 背散射电子衍射取向技术的应用 235
习题 238
第14章 电子探针显微分析 239
14.1 电子探针仪的结构与工作原理 239
14.1.1 波长分散谱仪 240
14.1.2 能量分散谱仪 243
14.2 电子探针仪的分析方法及应用 246
14.2.1 定性分析 246
14.2.2 定量分析简介 251
习题 252
第15章 表面分析技术 253
15.1 离子探针 253
15.2 低能电子衍射 256
15.2.1 二维点阵的衍射 256
15.2.2 衍射花样的观察和记录 258
15.2.3 低能电子衍射的应用 259
15.3 俄歇电子能谱仪 260
15.3.1 俄歇跃迁及其概率 260
15.3.2 俄歇电子能谱的检测 262
15.3.3 定量分析 264
15.3.4 俄歇谱仪的应用 264
15.3.5 方法局限性分析 268
15.4 场离子显微镜 269
15.4.1 场离子显微镜的结构 270
15.4.2 场致电离和原子成像 270
15.4.3 图像的解释 271
15.4.4 场致蒸发和剥层分析 272
15.4.5 原子探针 272
15.4.6 场离子显微镜的应用 273
15.5 扫描隧道显微镜与原子力显微镜 274
15.5.1 扫描隧道显微镜 275
15.5.2 原子力显微镜 277
15.6 X射线光电子能谱仪 279
15.6.1 X射线光电子能谱的测量原理 279
15.6.2 XPS的定性分析 281
15.6.3 定量分析与半定量分析 282
15.6.4 XPS在材料研究中的应用与分析 282
习题 284
附录 285
附录1 元素的物理性质 286
附录2 特征X射线的波长和能量表 288
附录3 常见晶体标准电子衍射花样 291
附录4 钢中常见相的电子衍射花样标定用数据表 295
附录5 练习题部分 298
参考文献 327