1 绪论 1
1.1 材料结构及其层次 2
1.2 研究方法的种类 3
1.2.1 图像分析法 3
1.2.2 非图像分析法 3
2 光学显微分析 5
2.1 晶体光学基础 5
2.1.1 可见光的一般知识 5
2.1.2 光性均质体和光性非均质体 7
2.1.3 光率体 8
2.1.4 光性方位 13
2.2 偏光显微镜及薄片的制备 14
2.2.1 偏光显微镜的构造 14
2.2.2 偏光显微镜的调节和校正 18
2.2.3 偏光显微镜研究试样的制备 21
2.3 偏光显微镜下矿物的光学性质 21
2.3.1 单偏光系统下矿物的光学性质 21
2.3.2 正交偏光系统下矿物的光学性质 26
2.3.3 聚敛偏光系统下矿物的光学性质 35
2.4 反光显微镜光片研究 41
2.4.1 反射光学基础 41
2.4.2 反光显微镜 42
2.4.3 反光显微镜试样的制备 46
2.4.4 反射光下矿物的光学性质 47
习题与思考题 49
3 X射线衍射分析 51
3.1 X射线的物理基础 51
3.1.1 X射线的本质 51
3.1.2 X射线的强度 51
3.1.3 X射线的产生 52
3.1.4 X射线的性质 53
3.1.5 X射线谱 53
3.1.6 X射线与物质的相互作用 59
3.2 X射线衍射的几何条件 64
3.2.1 劳埃方程 65
3.2.2 布拉格方程 66
3.2.3 厄瓦尔德图解 70
3.3 X射线衍射强度 74
3.3.1 一个电子对X射线的散射强度 75
3.3.2 一个原子对X射线的散射强度 76
3.3.3 一个晶胞对X射线的散射强度 76
3.3.4 一个小晶体对X射线的散射强度和衍射积分强度 79
3.3.5 粉末多晶的衍射积分强度 80
3.3.6 影响衍射强度的其他因素 82
3.4 X射线衍射方法 84
3.4.1 单晶体衍射方法 84
3.4.2 多晶体衍射方法 86
3.5 物相分析 98
3.5.1 物相定性分析 98
3.5.2 物相定量分析 103
3.6 X射线衍射技术在其他方面的应用 106
3.6.1 点阵常数的精确测定 107
3.6.2 晶粒尺寸的测定 107
3.6.3 残余应力的测定 107
3.6.4 单晶取向的测定 108
习题与思考题 108
4 电子显微分析 111
4.1 电子光学基础 111
4.1.1 电子的波动性和电子波长 111
4.1.2 电子透镜 113
4.1.3 电磁透镜的像差和分辨率 116
4.1.4 电磁透镜的场深和焦深 119
4.2 透射电子显微分析 120
4.2.1 透射电镜的工作原理 121
4.2.2 透射电镜的结构 122
4.2.3 电子衍射 128
4.2.4 透射电镜的成像操作 135
4.2.5 透射电镜的主要性能 136
4.2.6 透射电镜的像衬度 137
4.2.7 透射电镜样品的制备 140
4.3 扫描电子显微分析 145
4.3.1 扫描电镜的工作原理 145
4.3.2 扫描电镜成像的物理信号 146
4.3.3 扫描电镜的结构 148
4.3.4 扫描电镜的主要性能 151
4.3.5 扫描电镜的像衬度 154
4.3.6 扫描电镜样品的制备 157
4.4 电子探针X射线显微分析 158
4.4.1 电子探针的工作原理和结构 158
4.4.2 X射线谱仪 159
4.4.3 电子探针的分析方法 165
4.5 电镜的近期发展 168
4.5.1 高分辨电镜 169
4.5.2 超高压电镜 169
4.5.3 扫描透射电镜 170
4.5.4 分析电镜 170
4.5.5 低真空扫描电镜 171
4.5.6 低电压扫描电镜 171
习题与思考题 172
5 热分析 174
5.1 概述 174
5.1.1 热分析的术语定义与分类 174
5.1.2 热分析的测定方法 175
5.1.3 热分析的应用 176
5.2 差热分析 176
5.2.1 差热分析的基本原理 176
5.2.2 差热分析仪 177
5.2.3 差热曲线的分析及影响因素 178
5.2.4 差热分析的应用 186
5.3 差示扫描量热分析 191
5.3.1 基本原理与差示扫描量热仪 191
5.3.2 差示扫描量热曲线 192
5.3.3 差示扫描量热曲线的影响因素 193
5.3.4 差示扫描量热法的应用 194
5.4 热重分析 195
5.4.1 热重分析仪 195
5.4.2 热重曲线 196
5.4.3 热重曲线的影响因素 198
5.4.4 热重分析的应用 199
5.5 热膨胀分析 200
5.5.1 热膨胀分析的基本原理 200
5.5.2 热膨胀仪 201
5.5.3 热膨胀分析的应用 202
5.6 综合热分析 203
5.6.1 综合热分析的基本原理 203
5.6.2 综合热分析的应用实例 203
习题与思考题 208
6 光谱分析简介 209
6.1 概述 209
6.1.1 物质的结构与能态 209
6.1.2 电磁辐射与物质的相互作用 210
6.1.3 光谱的分类 211
6.1.4 光谱分析 212
6.2 红外吸收光谱分析 215
6.2.1 红外光谱 216
6.2.2 红外吸收光谱分析的基本原理 216
6.2.3 红外吸收光谱分析的特点 217
6.2.4 红外吸收光谱图 218
6.2.5 红外光谱仪 219
6.2.6 红外光谱样品的制备 221
6.2.7 红外光谱的应用 222
6.3 激光拉曼光谱分析 227
6.3.1 拉曼光谱分析的基本原理 227
6.3.2 拉曼光谱图 228
6.3.3 激光拉曼光谱仪 229
6.3.4 拉曼光谱样品的制备 230
6.3.5 拉曼光谱与红外光谱的比较 230
6.3.6 拉曼光谱在无机材料中的应用 231
习题与思考题 232
7 其他分析方法 233
7.1 色谱分析 233
7.1.1 色谱图及色谱基本参数 233
7.1.2 色谱法基本理论 235
7.1.3 色谱定性和定量分析 238
7.1.4 气相色谱法 240
7.1.5 高效液相色谱法 241
7.2 扫描隧道显微镜 242
7.2.1 扫描隧道显微镜的工作原理 242
7.2.2 扫描隧道显微镜的结构和工作方法 243
7.2.3 扫描隧道显微镜的应用 245
7.3 原子力显微镜 246
7.3.1 原子力显微镜的工作原理 246
7.3.2 原子力显微镜的结构和工作方法 247
7.3.3 原子力显微镜的应用 249
7.4 X射线光电子能谱分析 249
7.4.1 X射线光电子能谱的基本原理 250
7.4.2 X射线光电子能谱仪的结构 251
7.4.3 X射线光电子能谱分析的特点 253
7.4.4 X射线光电子能谱分析的应用 253
7.5 穆斯堡尔谱分析 254
7.5.1 穆斯堡尔效应 254
7.5.2 穆斯堡尔仪的结构和工作方法 255
7.5.3 穆斯堡尔谱分析的原理及应用 256
7.6 核磁共振谱分析 258
7.6.1 核磁共振谱法基本原理 258
7.6.2 核磁共振谱仪的结构和测量方法 261
7.6.3 核磁共振谱分析的应用 262
习题与思考题 263
附录 264
附录1 常用分析方法符号与缩略语 264
附录2 常用物理常数 265
附录3 元素的物理性质 266
附录4 K系标识谱线的波长、吸收限和激发电压 269
参考文献 272