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第一章　X射线衍射分析1

引言1

1.1 X射线的性质及X射线的产生1

1.1.1 X射线的性质1

1.1.2　X射线的产生2

1.1.3　X射线谱4

1.1.4　X射线的吸收和单色X射线的获得9

1.2　X射线与物质的相互作用12

1.2.1　散射效应12

1.2.2　光电效应14

1.3　X射线衍射的基本理论14

1.3.1 倒易点阵14

1.3.2　X射线衍射几何条件18

1.3.3　X射线衍射线束的强度25

1.4　X射线衍射分析方法37

1.4.1 多晶体材料衍射分析研究方法38

1.4.2　单晶体材料衍射分析研究方法41

1.5　衍射数据的基本处理45

1.5.1　人工数据处理46

1.5.2　计算机数据处理51

1.6　X射线衍射的分析与应用56

1.6.1 X射线衍射分析的应用56

1.6.2　人工手动分析与应用58

1.6.3　计算机程序分析与应用83

参考文献96

第二章　电子显微分析97

2.1　电子光学基础97

2.1.1 电子光学概述97

2.1.2　电子在电场中的运动与静电透镜99

2.1.3 电子在磁场中的运动与电磁透镜101

2.1.4 电磁透镜的像差和理论分辨力103

2.1.5 电磁透镜的场深和焦深105

2.2　电子显微基础107

2.2.1 电子显微概述107

2.2.2 电子与固体的相互作用的物理信号107

2.2.3 电子与固体的相互作用的物理本质110

2.2.4　相互作用体积与信号产生的深度和广度113

2.3　透射电子显微镜115

2.3.1 透射电镜的结构及原理115

2.3.2　透射电镜的主要部件及用途119

2.3.3　透射电镜的主要性能指标121

2.4　电子衍射123

2.4.1 电子衍射基本公式124

2.4.2　透射电镜中的电子衍射方法125

2.4.3 电子衍射谱的标定简介126

2.5　透射电子显微像129

2.5.1 透射电镜制样方法129

2.5.2　质厚衬度与复型膜电子显微像132

2.5.3　衍射衬度与衍衬像135

2.5.4　相位衬度与高分辨力像136

2.5.5　透射电镜在无机材料中的应用138

2.6　扫描电子显微镜144

2.6.1 扫描电子显微镜的结构144

2.6.2　扫描电子显微镜的特点及性能指标146

2.6.3　扫描电子显微镜的工作原理147

2.7　扫描电镜显微图像148

2.7.1 扫描电镜试样制备148

2.7.2　扫描电镜的衬度及显微图像149

2.7.3　扫描电镜在无机材料中的应用152

2.8　电子探针显微分析157

2.8.1 电子探针显微分析仪的结构及分类157

2.8.2　波谱仪的主要部件及原理157

2.8.3　能谱仪的主要部件及原理159

2.8.4　波谱仪和能谱仪的比较160

2.8.5 电子探针显微分析方法161

2.9　其他显微分析方法162

2.9.1　扫描隧道显微镜162

2.9.2　原子力显微镜166

2.9.3　扫描探针显微镜的应用与发展169

参考文献169

第三章　热分析171

3.1　热分析概述171

3.1.1　热分析发展历史171

3.1.2　热分析的术语定义与分类171

3.1.3　热分析一般术语172

3.2　差热分析173

3.2.1 差热分析的基本原理与差热分析仪173

3.2.2　差热分析仪174

3.2.3　差热分析方法177

3.2.4　差热曲线的分析及影响因素178

3.3　示差扫描量热法（DSC）183

3.3.1 示差扫描量热法基本原理183

3.3.2　示差扫描量热仪184

3.3.3　影响示差扫描量热分析的因素186

3.4　差热分析与示差扫描量热法的应用186

3.4.1 玻璃化转变温度Tg的DTA或DSC测定法187

3.4.2 熔融和结晶温度的DTA或DSC测定法188

3.4.3　确定水在化合物中的存在状态189

3.4.4　转变点的测定190

3.4.5　结晶度的测定191

3.4.6　二元相图的测绘191

3.5　热重分析192

3.5.1　热重分析的基本原理192

3.5.2　热重分析仪193

3.5.3　热重分析的方法193

3.5.4　热重分析的应用195

3.6　热释光法197

3.6.1 热释光过程的简单能级模型197

3.6.2　热释光曲线的测试198

3.6.3　热释光曲线的分析199

3.6.4　热释光法的应用200

3.7　其他热分析方法204

3.7.1　热膨胀法204

3.7.2　热传导法207

参考文献213

第四章　红外吸收光谱分析214

4.1　红外吸收的基本原理214

4.1.1 光与物质分子的相互作用214

4.1.2　双原子分子的红外吸收216

4.1.3 多原子分子的红外吸收219

4.2　红外光和红外光谱222

4.2.1 红外光222

4.2.2　红外光谱图223

4.2.3　影响频率位移的因素224

4.2.4　影响谱带强度的因素225

4.2.5　红外光谱区的划分226

4.2.6　红外光谱法的特点227

4.3　红外光谱仪227

4.3.1 色散型红外分光光度计227

4.3.2　傅里叶变换红外分光光度计233

4.4　红外光谱分析的样品制备236

4.4.1 液体和气体样品制备方法236

4.4.2 固体样品制样方法237

4.4.3 制样方法对红外光谱图质量的影响239

4.5　红外光谱分析在材料研究中的应用240

4.5.1 无机化合物的基团振动频率240

4.5.2　红外光谱分析在无机材料制备研究中的应用245

4.5.3　红外光谱的定性分析250

4.5.4　红外光谱的定量分析252

4.6　激光拉曼光谱分析法253

4.6.1 概述253

4.6.2　拉曼光谱的基本原理254

4.6.3　拉曼光谱仪256

4.6.4　红外光谱与拉曼光谱的比较256

参考文献257

第五章　电子能谱分析法258

5.1　概述258

5.2　XPS的基本原理258

5.2.1 光与物质的相互作用258

5.2.2　X射线光电子能谱分析的基本原理260

5.3　光电子能谱仪265

5.3.1 光电子能谱仪的结构265

5.3.2　光电子能谱样品测定269

5.4　光电子能谱的应用271

5.4.1 元素（及其化学状态）定性分析271

5.4.2　元素的定量分析273

5.4.3　化学结构分析273

5.5　俄歇电子能谱法274

5.5.1　俄歇电子能谱的基本原理275

5.5.2　俄歇电子能谱分析技术277

5.5.3　俄歇电子能谱法的特点及应用283

参考文献284

第六章　材料光学性能测试285

6.1　光的折射、吸收与透过285

6.1.1　折射率和色散285

6.1.2　双折射288

6.1.3　吸收与透过288

6.1.4　光纤损耗290

6.1.5　全反射与光纤数值孔径291

6.2　材料发光性能测试292

6.2.1　激发光谱与发射光谱292

6.2.2　亮度与余辉特性297

6.2.3　发光效率299

6.2.4　光通量302

参考文献304