现代材料分析方法

第1章绪论1

11材料的组织结构与性能1

111组织结构与性能的关系1

112微观组织结构控制2

12显微组织结构的内容2

13材料分析技术与材料的关系2

14分析技术简介2

141X射线衍射2

142光谱分析2

143核磁共振3

144热分析技术3

145表层分析技术3

146电子显微镜3

第2章X射线衍射分析5

21X射线衍射基本概念5

211X射线衍射分析历史5

212X射线的产生及X射线谱5

213X射线与物质的相互作用6

214光的散射和衍射7

22晶体空间点阵8

23X射线分析法原理9

231X射线在晶体中的衍射9

232X射线衍射的实验方法简介10

233小角X射线散射法12

234样品的制备方法简介13

24多晶体物相分析14

241X射线衍射物相分析的基本

原理14

242物相分析的定性分析14

243物相的定量分析15

244物质状态的鉴定16

245单晶和多晶取向测定17

246晶粒度的测定18

247介孔结构测定19

248宏观应力测定19

249薄膜厚度和界面结构测定19

2410多层膜结构测定20

25X射线法最新进展及应用21

251同步辐射X射线吸收精细结构

方法21

252Rietveld方法22

253X射线衍射法其他应用23

参考文献24

第3章红外吸收光谱27

31引言27

311红外吸收光谱的基本原理28

312红外吸收光谱的基本概念28

32双原子分子的振动和转动29

321转子模型29

322振子模型31

323双原子分子的红外振转光谱32

33简正振动33

3313n-5或3n-6规则33

332简正坐标和简正振动33

333分子对称性35

34振动光谱的解释和应用36

341倍频、组频、差频36

342配位效应36

343Fermi共振和振动耦合37

344特征频率38

35各类有机化合物的红外吸收光谱38

351烷烃38

352烯烃及其他含双键的化合物39

353炔烃和其他含叁键及具有累积

双键的化合物40

354芳烃和杂芳烃40

355含羟基的化合物41

356醚、环氧和过氧化合物42

357羰基化合物42

358胺43

359酰胺43

3510氨基酸和铵盐43

3511其他化合物44

36红外吸收光谱数据小结45

37利用红外吸收光谱推测有机化合物

结构45

参考文献46

第4章激光拉曼光谱法48

41拉曼散射光谱的基本概念48

411瑞利散射、拉曼散射及拉曼

位移48

412拉曼光谱选律和选择定则49

413拉曼退偏振比49

414拉曼光谱图50

42激光拉曼光谱与红外光谱比较50

43激光拉曼光谱法实验技术52

431仪器组成52

432样品的处理方法53

44拉曼光谱法在有机材料研究中的

应用53

441拉曼光谱的选择定则与分子

构象53

442高分子材料的拉曼去偏振度及

红外二向色性54

443复合材料形变的拉曼光谱研究55

45拉曼光谱法在生物材料和纳米材料

中的应用56

451生物学材料的拉曼散射光谱56

452纳米材料的某些特性58

453碳纳米管的拉曼散射58

454半导体纳米材料的拉曼散射60

参考文献61

第5章紫外可见光谱及荧光光谱63

51引言63

52紫外可见吸收光谱63

521紫外可见吸收光谱的基本原理63

522紫外可见吸收光谱可获悉的

信息64

523紫外可见吸收光谱的基本概念64

524饱和有机化合物的紫外吸收

光谱67

525不饱和有机化合物的紫外吸收

光谱67

526紫外吸收光谱的应用70

53荧光光谱70

531分子的激发与弛豫71

532由荧光光谱可获悉的信息71

533荧光的激发光谱和发射光谱72

534荧光分析法的灵敏度和选择性72

535测量方法73

536光谱解析74

537无机化合物的荧光74

538有机化合物的荧光76

54分子的电子光谱在材料研究中的

应用81

541紫外可见光谱及荧光光谱应用于

材料分析81

542材料中微量元素或添加剂含量的

测定82

543电子光谱研究聚合反应动力学82

参考文献83

第6章核磁共振谱85

61NMR概述85

611核磁共振谱的分类85

612核磁共振的产生86

613化学位移86

614自旋的耦合与裂分88

62核磁共振波谱仪及实验要求89

621CW核磁共振仪结构89

622核磁共振波谱仪分类和测试

原理89

623实验技术90

631H核磁共振波谱(氢谱)91

631屏蔽作用与化学位移91

632谱图的表示方法92

633影响化学位移的主要因素93

634谱图解析实例95

6413C核磁共振谱96

64113CNMR概述96

64213CNMR与1HNMR的比较97

643影响13C化学位移的因素97

644碳核磁谱图解析和典型实例99

65高分辨NMR在聚合物材料研究中的

应用100

651有机材料的定性分析100

652共聚物组成的测定102

653共聚物序列结构的研究102

654高分子键接方式和异构体的

研究103

66核磁共振新技术105

661固体NMR在材料结构研究中的

应用105

662二维NMR谱和材料的NMR成像

技术106

663NMR仪器的改进107

参考文献108

第7章热分析技术109

71热分析概论109

711热分析技术的发展109

712热分析定义及分类110

72差热分析与差示扫描量热法112

721DTA与DSC仪器的组成与

原理113

722差热分析与差示扫描量热法峰

面积的计算115

723影响DTA与DSC曲线的因素118

724DTA与DSC数据的标定120

73热重分析与微商热重法121

731热重分析与微商热重法的基本

原理121

732热天平的基本结构122

733影响热重数据的因素124

734热重试验及图谱辨析125

74热膨胀法和热机械分析127

741热膨胀法128

742热机械分析129

75热分析技术在材料研究中的应用129

751材料的结晶行为129

752材料液晶的多重转变133

753材料的玻璃化转变Tg及共聚

共混物相容性134

754材料的热稳定性及热分解机理137

755材料的剖析138

756动态热机械分析评价材料的

使用性能139

76热分析联用技术的发展与热分析仪器

的改进142

761热分析联用技术143

762热分析仪器的最新进展146

参考文献147

第8章表面分析技术150

81X射线光电子能谱150

811X射线光电子谱基本原理150

812结合能151

813化学位移152

814X射线光电子能谱分析方法154

815X射线光电子能谱仪159

82俄歇电子能谱161

821俄歇电子能谱的基本原理161

822俄歇电子的能量和产额162

823俄歇电子能谱分析方法164

824俄歇电子能谱仪167

825扫描俄歇显微探针(SAM)168

参考文献170

第9章扫描电子显微镜171

91电子与物质的相互作用171

911电子散射171

912背散射电子172

913二次电子172

92扫描电子显微镜结构和成像原理173

921扫描电子显微镜的工作原理173

922扫描电子显微镜的结构175

923扫描电子显微镜的性能178

924扫描电子显微镜的特点178

925样品制备179

926影响电子显微镜影像品质的

因素179

93场发射扫描电子显微镜179

931场发射扫描电子显微镜的结构179

932场发射扫描电子显微镜的特点180

94电子探针显微分析181

941EPMA原理和结构181

942X射线能谱仪181

943X射线波谱仪183

944定性分析184

945定量分析184

95其他电子成像技术结合EDS分析186

96EMPA扫描电子显微镜分析方法和

应用186

961分析方法186

962应用186

参考文献187

第10章透射电子显微镜188

101电子波与电磁透镜188

1011光学显微镜的分辨率极限188

1012电子波的波长189

1013电磁透镜190

1014电磁透镜的像差和分辨率192

1015电磁透镜的景深和焦长194

102透射电镜的结构195

1021照明系统196

1022成像系统198

1023观察记录系统199

103透射电镜样品制备方法199

1031复型技术200

1032粉末样品制备技术203

1033电解减薄技术204

1034超薄切片法205

1035离子减薄技术206

1036聚焦离子束法206

104电子衍射207

1041电子衍射原理208

1042电子衍射图的分析及标定213

1043复杂电子衍射花样217

1044高分辨电子显微镜221

参考文献223

第11章扫描探针显微镜225

111扫描探针显微镜概述225

1111扫描探针显微镜的发展历程225

1112扫描探针显微镜的特点227

112扫描探针显微镜的工作原理227

1121扫描隧道显微镜的工作原理227

1122原子力显微镜的工作原理229

113工作方式230

1131扫描隧道显微镜的成像模式230

1132原子力显微镜的成像模式231

114其他类型的扫描探针显微镜234

1141光子扫描隧道显微镜234

1142侧向力显微镜235

1143磁力显微镜235

1144静电力显微镜236

1145化学力显微镜236

1146扫描电化学显微镜236

1147力调制显微镜236

115扫描探针显微镜在现代材料研究中

的应用237

1151扫描探针显微镜在微纳技术和

超精密加工中的应用237

1152扫描探针显微镜在高分子领域

的应用240

1153扫描探针显微镜在微电子技术

方面的应用243

1154应用前景244

参考文献244 2100433B

本书对材料研究过程中常用的分析方法进行介绍，包括X射线衍射分析、红外吸收光谱、激光拉曼光谱、核磁共振谱、紫外"_blank" href="/item/无机非金属材料/2502765" data-lemmaid="2502765">无机非金属材料、复合材料等综合领域。本书主要是结合实例进行讲解，注重实用性，能提高材料类专业学生从事材料研究所必需的实际技能。

本书包括X射线衍射分析、电子显微分析两大部分，主要内容包括：X射线衍射方程与强度、多晶体分析方法及X射线衍射分析仪、物相的定性与定量分析、晶体点阵参数的精确确定、透射电镜结构及其成像原理、电子衍射、图像衬度、衍射运动学分析、高分辨透射电子显微技术、扫描电镜结构与原理、电子探针显微分析等。同时，本书还简要介绍了低能电子衍射、俄歇电子能谱仪、场离子显微镜与原子探针、扫描隧道与原子力显微镜以及X射线光电子能谱仪等显微分析方法。书中的实例分析引入了材料组织结构研究方面的新成果。书中还附有练习题部分，通过对题目的解答，加深读者对相关概念、原理的理解与掌握。

本书可以作为材料科学与工程专业的本科生和研究生教材或教学参考书，也可供材料类其他专业师生和从事材料研究及分析检测方面工作的技术人员学习参考。

第一篇X射线衍射分析

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

2.1X射线的性质 13

2.2X射线的产生 14

2.2.1X射线管 14

2.2.2X射线管工作条件的确定 15

2.3X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

3.1X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

3.2X射线的吸收 23

3.2.1光电效应 23

3.2.2X射线的衰减规律与吸收

系数 23

3.2.3实验波长的选择 25

3.2.4X射线的单色化 26

习题 27

第4章X射线衍射基本理论 28

4.1X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

5.1X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

5.1.4NaI(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

5.1.8X射线电视 49

5.2X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

6.1.1X射线发生器 61

6.1.2测角仪的光路系统 62

6.1.3X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

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

15.6X射线光电子能谱仪 279

15.6.1X射线光电子能谱的测量

原理 279

15.6.2XPS的定性分析 281

15.6.3定量分析与半定量分析 282

15.6.4XPS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 2100433B

《现代大型建筑结构简化分析方法与应用》论述现代大型建筑结构简化分析方法及其在不同结构分析中的应用。《现代大型建筑结构简化分析方法与应用》共10章，主要内容包括：介绍连续-离散化分析方法（连续-有限元方法、连续-加权残数方法和连续-有限差分方法）及其应用；论述三种超级单元方法（解析超级单元、实体超级单元和等效超级单元）及解析超级单元在大型复杂结构分析、动力分析、共同作用分析和筒体结构协同分析中的应用；阐述子结构分析大型复杂建筑结构的新进展；运用解析和数值相结合的方法分析几种不同的大型建筑结构；论述分区耦合、联合分析大型建筑结构的方法；最后，为了避免结构重分析，论述大型建筑结构刚度局部变更后的简化分析方法及其应用。