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第1章 X射线衍射及多晶体分析 1

1.1 布拉格方程 1

1.1.1 布拉格方程的导出 2

1.1.2 布拉格方程的讨论 2

1.2 X射线衍射方法 4

1.3 单位细胞对X射线的散射与结构因子 5

1.3.1 结构因数公式的推导 6

1.3.2 几种点阵结构因数的计算 7

1.4 洛伦兹数 8

1.4.1 衍射的积分强度 8

1.4.2 参加衍射的晶粒分数 9

1.4.3 单位弧长的衍射强度 9

1.4.4 角因数 9

1.5 多晶体分析方法 10

1.5.1 德拜-谢乐法成像原理 10

1.5.2 德拜相的摄照 10

1.5.3 德拜相机误差与修正 12

1.5.4 立方系物质德拜相的标定 13

1.5.5 相机的分辨率 14

1.6 X射线衍射仪 15

1.6.1 X射线测角仪 15

1.6.2 X射线探测器 16

1.6.3 X射线衍射的测量方法与实验参数 18

第2章 X射线物相分析 22

2.1 定性分析 22

2.1.1 定性分析的原理和思路 22

2.1.2 定性分析举例 23

2.1.3 物相分析注意事项 24

2.2 定量分析 25

2.2.1 定量分析基本原理 25

2.2.2 几种常见的定量分析方法 26

2.3 衍射线的指标化 30

2.3.1 立方晶系的衍射谱标定 30

2.3.2 四方、六方的标定 32

2.4 点阵参数的精确测定 34

2.4.1 基本原理 34

2.4.2 初始点阵参数的获得 36

2.4.3 点阵参数测量误差 36

2.4.4 精确测定点阵常数的方法 37

2.4.5 实际应用 40

2.5 晶粒尺寸和点阵畸变的测定 43

2.6 全谱拟合精修 45

2.6.1 标准数字参比谱全谱匹配顺序检索法 45

2.6.2 计算谱权重叠加全谱拟合法 47

2.6.3 Rietveld方法原理 48

2.6.4 Rietveld精修的模型函数 50

2.6.5 Rietveld全谱拟合的一般步骤 51

2.6.6 Rietveld的精修参数分类及精修顺序 51

第3章 残余应力的测定 53

3.1 残余应力的种类 53

3.2 X射线宏观残余应力测定原理 55

3.2.1 弹性应力-应变关系 55

3.2.2 X射线应力测定原理 56

3.3 X射线宏观残余应力测定方法 58

3.3.1 X射线应力仪法 58

3.3.2 X射线衍射仪法 61

3.4 X射线宏观残余应力测定实验操作 61

3.4.1 样品处理 61

3.4.2 实验条件 62

3.4.3 数据处理 63

第4章 织构测定与分析 66

4.1 晶体取向与晶体学织构 66

4.2 取向与织构的极图表达原理 66

4.3 极图的测绘方法 68

4.3.1 透射法 69

4.3.2 反射法 70

4.3.3 测量结果的校正 71

4.3.4 极图的绘制 72

4.3.5 极图分析 73

4.4 反极图及其测绘 73

4.4.1 反极图的测绘 74

4.4.2 反极图的分析 77

4.5 织构的取向分布函数表示法 77

4.5.1 晶粒取向的欧拉角 77

4.5.2 取向分布函数及其计算原理 79

4.5.3 取向空间的划分 80

4.5.4 取向分布函数分析 80

第5章 电子衍射 85

5.1 电子衍射原理 85

5.1.1 布拉格定律 85

5.1.2 倒易点阵与爱瓦尔德球作图法 86

5.1.3 结构因子-倒易阵点的权重 88

5.1.4 晶带定理与零层倒易截面 89

5.1.5 标准零层倒易面 90

5.1.6 偏离矢量与倒易阵点扩展 91

5.1.7 电子衍射基本公式 93

5.2 电子显微镜中的电子衍射 94

5.2.1 磁转角 94

5.2.2 有效相机常数 95

5.2.3 选区电子衍射 95

5.3 单晶体电子衍射花样标定 97

5.3.1 单晶体电子衍射花样的标定程序 97

5.3.2 钢中典型组成相的衍射花样标定 101

5.3.3 电子衍射的计算机分析 103

5.4 多晶电子衍射花样和相机长度标定 104

5.5 其他复杂电子衍射谱 106

5.5.1 单晶、多晶、非晶电子衍射谱和会聚束衍射比较 106

5.5.2 高阶劳厄斑点 107

5.5.3 超点阵斑点 111

5.5.4 二次衍射斑点 112

5.5.5 孪晶斑点 113

5.5.6 菊池衍射花样 116

第6章 衍射衬度像 120

6.1 薄膜样品的制备 120

6.1.1 薄膜样品的基本要求 120

6.1.2 制备过程 121

6.2 衍衬成像原理 123

6.3 衍衬运动学简介 124

6.3.1 基本假设 125

6.3.2 理想晶体的衍射强度 126

6.3.3 消光距离 128

6.3.4 理想晶体衍衬运动学基本方程的应用 129

6.3.5 非理想晶体的衍射衬度 132

6.4 晶体缺陷分析 132

6.4.1 层错 133

6.4.2 位错 135

6.4.3 小角晶界和大角晶界 140

6.4.4 第二相粒子 141

6.5 衍衬运动学理论的局限性 142

第7章 扫描电子显微镜与电子探针显微分析 144

7.1 扫描电子显微镜的工作原理及结构 144

7.1.1 扫描电子显微镜的工作原理及特点 144

7.1.2 扫描电子显微镜的结构 145

7.2 扫描电子显微镜的成像及衍射技术 148

7.2.1 低电压成像技术 148

7.2.2 低真空成像技术 149

7.2.3 环境扫描技术 150

7.2.4 背散射电子成像技术 151

7.3 扫描电子显微镜的应用 152

7.3.1 金属材料方面的应用 152

7.3.2 无机非金属材料方面的应用 153

7.3.3 生物材料方面的应用 154

7.3.4 背散射电子成像技术（EBSD）的应用 155

7.4 电子探针显微分析 157

7.4.1 电子探针显微分析的工作原理 157

7.4.2 电子探针显微分析的结构 157

7.4.3 电子探针显微分析的应用 157

7.5 能谱分析 159

第8章 材料测试新方法 161

8.1 扫描隧道显微镜 161

8.1.1 扫描隧道显微镜的基本原理 161

8.1.2 扫描隧道显微镜的特点和应用 162

8.2 原子力显微镜 162

8.2.1 原子力显微镜的工作原理 163

8.2.2 原子力显微镜的应用 164

8.3 离子探针 164

8.3.1 离子探针的结构与工作原理 165

8.3.2 离子探针的特点及应用 166

8.4 原子探针-场离子显微分析 166

8.4.1 场离子显微镜的结构与工作原理 166

8.4.2 原子探针-场离子显微镜的应用 167

8.5 穆斯堡尔谱法 168

参考文献 172

附录1 常见晶体的标准电子衍射花样 175

附录2 钢中相的电子衍射花样标定用数据表 183