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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