材料結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)（第二版）
定 價(jià)：45 元
叢書(shū)名：普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材
- 作者：余焜主編
- 出版時(shí)間：2010/6/1
- ISBN：9787030279927
- 出 版 社：科學(xué)出版社
- 中圖法分類(lèi)：TB303
- 頁(yè)碼：436
- 紙張：膠版紙
- 版次：2
- 開(kāi)本：16開(kāi)
《材料結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)（第2版）》介紹材料微觀(guān)結(jié)構(gòu)分析的基本原理、分析儀器與分析方法。全書(shū)分兩大部分：基礎(chǔ)理論與分析方法。第一部分講述與材料結(jié)構(gòu)分析有關(guān)的物理學(xué)基礎(chǔ)和材料學(xué)基礎(chǔ)，包括光、電子、離子、原子、分子的性質(zhì)，晶體結(jié)構(gòu)與晶體衍射；第二部分介紹一些現(xiàn)代常用的材料分析儀器及其對(duì)材料成分、結(jié)構(gòu)與形貌的分析方法，包括顯微和衍射、光譜、能譜和質(zhì)譜方法。
《材料結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)（第2版）》可作為高等院校材料科學(xué)與工程等專(zhuān)業(yè)的教材，也可作為有關(guān)科技工作者的自學(xué)參考書(shū)。
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材料分析方法是材料科學(xué)的一個(gè)重要組成。人們通過(guò)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，對(duì)各種材料結(jié)構(gòu)的分析已經(jīng)積累了相當(dāng)豐富的知識(shí)，并使一系列重要的分析技術(shù)得以發(fā)展和完善。
現(xiàn)代分析儀器及其分析方法種類(lèi)繁多。分析方法作為一種手段，原則上對(duì)于各種材料都是適用的，這是共性。但材料在不同的使用場(chǎng)合對(duì)分析的要求不完全一樣，并且材料的使用和分析都涉及人，而人是有一定的知識(shí)面及工作條件的，這是材料分析中的個(gè)性問(wèn)題。顯然，對(duì)材料分析方法的全面理解，有助于研究者在一定的條件下，選擇最恰當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)達(dá)到研究的目的。 材料結(jié)構(gòu)的分析方法與近代物理密切相關(guān)，必須運(yùn)用理論知識(shí)才能從儀器的圖像顯示得到有關(guān)材料內(nèi)部的信息數(shù)據(jù)。學(xué)生在理論方面基礎(chǔ)的差異，必然影響學(xué)生對(duì)微觀(guān)分析認(rèn)識(shí)的深度。但分析方法本身也有一定的獨(dú)立性，故實(shí)際上并不要求每個(gè)學(xué)生必須在精通近代物理后才能掌握材料分析方法。
本書(shū)介紹的與材料分析有關(guān)的物理學(xué)基礎(chǔ)，主要是光、電子、離子的物理基礎(chǔ)，晶體學(xué)基礎(chǔ)介紹有關(guān)的晶體學(xué)及其晶體衍射的基礎(chǔ)。書(shū)中有關(guān)衍射理論的表述，沒(méi)有使用倒易點(diǎn)陣的概念，但這不妨礙本書(shū)有關(guān)晶體衍射理論的完整性。為了理論表述上較為系統(tǒng)，本書(shū)不回避數(shù)學(xué)推導(dǎo)。
本書(shū)還介紹了一些常用的現(xiàn)代分析儀器及其基本的分析方法，包括顯微和衍射方法，光譜、能譜和質(zhì)譜方法。
學(xué)習(xí)的秘訣，在于學(xué)習(xí)者能夠舉一反三。本書(shū)內(nèi)容較多，不可能也不需要都在課堂講授。課堂講授只要求闡明基本原理，介紹幾種本專(zhuān)業(yè)常用的分析方法即可，其余內(nèi)容可由學(xué)生根據(jù)自己的需要和興趣自學(xué)。
近年來(lái)材料科學(xué)中數(shù)學(xué)（計(jì)算機(jī)）模擬受到了重視并取得了明顯的進(jìn)展。不過(guò)材料科學(xué)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的特征絲毫沒(méi)有改變。材料分析的教學(xué)必須重在實(shí)驗(yàn)，故有關(guān)材料分析方法的教材，應(yīng)有配套的實(shí)驗(yàn)教材。
本書(shū)在第一版出版十年之后修訂再版。這十年，國(guó)內(nèi)大學(xué)與時(shí)俱進(jìn)，教學(xué)發(fā)生了很大的變化，幾乎所有的專(zhuān)業(yè)都在不斷地?cái)U(kuò)大專(zhuān)業(yè)面，所以相對(duì)第一版，本書(shū)做了相當(dāng)多的修改與擴(kuò)充。
目錄
第二版前言
第一版序
第一版前言
第1章 物理學(xué)基礎(chǔ) 1
1.1 粒子與波 1
1.1.1 光與X射線(xiàn) 1
1.1.2 實(shí)物粒子 4
1.2 衍射與成像 5
1.2.1 概述 5
1.2.2 散射波疊加 5
1.2.3 縫、孔衍射 7
1.2.4 光柵衍射 9
1.2.5 透鏡成像 15
1.3 原子結(jié)構(gòu)與光譜 21
1.3.1 原子的殼層結(jié)構(gòu) 21
1.3.2 原子的激發(fā)與電離 25
1.3.3 特征輻射 26
1.3.4 俄歇電子 29
1.3.5 核 30
1.4 分子結(jié)構(gòu)與光譜 33
1.4.1 分子結(jié)構(gòu) 33
1.4.2 分子振動(dòng)能級(jí)與分子振動(dòng)光譜 38
1.4.3 分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)與分子轉(zhuǎn)動(dòng)光譜 39
1.4.4 分子軌道能級(jí)和分子電子光譜 40
1.4.5 分子光譜 41
1.5 光與物質(zhì)的相互作用 42
1.5.1 概述 42
1.5.2 散射 43
1.5.3 原子散射因子 46
1.5.4 吸收與衰減 48
1.5.5 吸收體的物理效應(yīng) 50
1.6 帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 51
1.6.1 帶電粒子的電磁輻射 51
1.6.2 電磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子的作用 52
1.6.3 電子透鏡 52
1.7 帶電粒子與物質(zhì)的相互作用 54
1.7.1 概述 54
1.7.2 帶電粒子的射程 55
1.7.3 電子的相干散射 57
1.7.4 電子與物質(zhì)的相互作用 59
1.7.5 離子與物質(zhì)的相互作用 61
習(xí)題 62
第2章 固體結(jié)構(gòu) 65
2.1 晶體 65
2.1.1 晶體的形成 65
2.1.2 晶體結(jié)構(gòu) 66
2.2 晶體的對(duì)稱(chēng)性 68
2.2.1 對(duì)稱(chēng)的概念 68
2.2.2 晶體的宏觀(guān)對(duì)稱(chēng)性 68
2.2.3 晶體的微觀(guān)對(duì)稱(chēng)性 72
2.2.4 晶體結(jié)構(gòu)的表示式 77
2.3 晶面與晶向 78
2.3.1 晶面指數(shù)與晶向指數(shù) 78
2.3.2 晶面間距、晶面夾角 80
2.3.3 晶帶 83
2.4 晶體投影 84
2.4.1 球面投影 84
2.4.2 極射平面投影和烏氏網(wǎng) 85
2.4.3 標(biāo)準(zhǔn)投影圖 89
2.5 晶體衍射理論（一） 90
2.5.1 晶體衍射的運(yùn)動(dòng)學(xué)理論 90
2.5.2 勞埃方程與布拉格方程 91
2.5.3 勞埃方程和布拉格方程的不確定性 94
2.5.4 薄晶體以及晶體表面的衍射 98
2.6 晶體衍射理論（二） 99
2.6.1 晶胞的衍射強(qiáng)度 99
2.6.2 單晶體的衍射強(qiáng)度 102
2.6.3 多晶體的衍射強(qiáng)度 104
2.6.4 溫度因子 105
2.7 晶體缺陷和實(shí)際晶體 106
2.7.1 理想晶體和實(shí)際晶體 106
2.7.2 調(diào)制結(jié)構(gòu) 106
2.8 準(zhǔn)晶、非晶、膠體和液晶 107
2.8.1 準(zhǔn)晶體 107
2.8.2 非晶體 107
2.8.3 膠體 109
2.8.4 液晶 111
2.9 材料結(jié)構(gòu)分析 113
2.9.1 材料結(jié)構(gòu)分析的概念 113
2.9.2 材料結(jié)構(gòu)分析的方法 115
習(xí)題 117
第3章 光譜分析 119
3.1 光的檢測(cè)與光譜儀 119
3.1.1 光的檢測(cè) 119
3.1.2 光柵光譜儀 121
3.1.3 傅里葉變換 123
3,1.4 傅里葉射頻波譜儀 124
3.1.5 傅里葉紅外光譜儀 125
3.2 發(fā)射光譜分析 127
3.2.1 原子發(fā)射光譜儀 127
3.2.2 制樣 129
3.2.3 原子發(fā)射光譜的譜線(xiàn) 130
3.2.4 原子發(fā)射光譜的分析方法 131
3.3 紫外-可見(jiàn)吸收光譜分析 135
3.3.1 紫外-可見(jiàn)吸收光譜儀 135
3.3.2 紫外吸收光譜 137
3,3.3 試樣制備 142
3.3.4 分析應(yīng)用 142
3.3.5 原子吸收光譜法 145
3.4 紅外吸收光譜分析 148
3.4.1 基本原理 148
3.4.2 傅里葉紅外吸收光譜儀 150
3.4.3 試樣 151
3.4.4 紅外光譜解析 152
3.4.5 紅外光譜應(yīng)用 157
3.4.6 拉曼散射光譜分析 159
3.5 核磁共振吸收波譜分析 161
3.5.1 基本原理 161
3.5.2 核磁共振波譜儀 161
3.5.3 試樣 163
3.5.4 化學(xué)位移與自旋分裂 163
3.5.5 核磁共振氫譜及應(yīng)用 168
3,5.6 13C核磁共振 170
3.5.7 核磁共振成像原理 171
習(xí)題 171
第4章 質(zhì)譜和色譜 173
4.1 離子的檢測(cè)與質(zhì)譜儀 173
4.1.1 離子檢測(cè)器 173
4.1.2 磁偏轉(zhuǎn)型質(zhì)量分析器 174
4.1.3 四極桿質(zhì)量分析器 175
4.2 質(zhì)譜分析方法 176
4.2.1 質(zhì)譜儀工作原理 176
4,2.2 質(zhì)譜儀主要性能 179
4.2.3 質(zhì)譜圖及譜線(xiàn)的測(cè)量 179
4.2.4 有機(jī)質(zhì)譜中的離子峰 180
4.2.5 有機(jī)化合物相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定 183
4.2.6 有機(jī)化合物定性分析 185
4.2.7 有機(jī)化合物的定量分析 188
4,2.8 有機(jī)質(zhì)譜的應(yīng)用 188
4.2.9 無(wú)機(jī)質(zhì)譜分析方法 188
4.3 色譜 189
4.3.1 概述 189
4.3.2 氣相色譜分析 191
4.3.3 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析 197
4.3.4 高效液相色譜 200
4.3.5 平板色譜法 203
習(xí)題 205
第5章 X射線(xiàn)分析 206
5.1 X射線(xiàn)的檢測(cè)與X射線(xiàn)譜儀 206
5.1.1 二維圖像的記錄 206
5.1.2 X射線(xiàn)光粒子計(jì)數(shù)器 206
5.1.3 X射線(xiàn)能譜儀 208
5.1.4 X射線(xiàn)分光計(jì) 210
5.1.5 單色器 213
5.2 X射線(xiàn)熒光譜分析 214
5.2.1 X射線(xiàn)熒光譜儀 214
5.2.2 X射線(xiàn)的二次激發(fā) 216
5.2.3 波譜圖 217
5.2.4 熒光X射線(xiàn)定性分析 218
5.2.5 熒光X射線(xiàn)定量分析 219
5.2.6 能譜圖與定性、定量分析 221
5.2.7 能譜儀和波譜儀的比較 221
5.3 粉末衍射分析 222
5.3.1 多晶體的X射線(xiàn)衍射強(qiáng)度 223
5.3.2 德拜法照相 224
5.3.3 粉末衍射儀 224
5.3.4 試樣制備與掃描測(cè)試 228
5.3.5 衍射圖譜 229
5.3.6 單相物質(zhì)的晶型分析 234
5.3.7 物質(zhì)的物相定性分析 236
5.3.8 物質(zhì)的物相定量分析 239
5.3.9 點(diǎn)陣常數(shù)的精確測(cè)定 243
5.3.10 宏觀(guān)應(yīng)力分析 246
5.3.11 微晶尺寸和微觀(guān)應(yīng)力的測(cè)試 249
5.4 單晶衍射分析 250
5.4.1 勞埃法 250
5.4.2 旋轉(zhuǎn)晶體法 254
5.5 多晶織構(gòu)分析與針孔法 256
5.5.1 織構(gòu) 256
5.5.2 織構(gòu)的表示與多晶體極圖 256
5.5.3 針孔法與多晶織構(gòu)試樣的衍射 257
5.5.4 織構(gòu)的測(cè)定 259
習(xí)題 261
第6章 光學(xué)顯微鏡 263
6.1 像的觀(guān)察與記錄 263
6.2 光學(xué)金相顯微分析 264
6.2.1 光學(xué)金相顯微鏡 264
6.2.2 顯微鏡光學(xué)性能 266
6.2.3 試樣制備 269
6.2.4 顯微鏡觀(guān)察方式 277
6.2.5 攝像 279
6.2.6 偏振光顯微 280
6.2.7 相襯金相 282
6.2.8 顯微硬度及其測(cè)定 285
6.3 定量金相 287
6.3.1 基本測(cè)量方法 288
6,3.2 定量金相的計(jì)算 289
6.3.3 計(jì)算機(jī)金相圖像分析系統(tǒng) 292
6.4 低倍觀(guān)察方法 292
6.4.1 概述 292
6,4.2 檢驗(yàn)方法 293
6.4.3 體視顯微鏡 294
6.5 透射光學(xué)顯微方法 294
6.5.1 復(fù)型 294
6.5.2 透射偏光顯微鏡 295
習(xí)題 295
第7章 電子顯微方法 297
7.1 電子像的觀(guān)察和記錄 297
7.2 透射電子顯微鏡 297
7.2.1 儀器構(gòu)造 297
7,2.2 儀器性能 300
7.3 試樣制備 302
7.3.1 粉末試樣膜 302
7.3.2 試樣復(fù)型 303
7.3.3 薄膜試樣 304
7.4 成像方式 306
7.4.1 顯微成像 306
7.4.2 衍射成像 307
7.5 電子衍射圖像分析 309
7.5.1 電子衍射 309
7.5.2 電子衍射花樣及其幾何特征 311
7.5.3 多晶試樣的物相鑒定及衍射花樣指標(biāo)化 313
7.5.4 單晶試樣的物相鑒定及衍射花樣指標(biāo)化 314
7.5.5 選區(qū)電子衍射中圖像相對(duì)于花樣的磁轉(zhuǎn)角標(biāo)定 319
7.5.6 復(fù)雜衍射花樣 320
7.5.7 菊池衍射花樣 322
7.6 透射電子顯微圖像分析 324
7.6.1 柱體近似 324
7.6.2 非晶體試樣質(zhì)厚襯度成像原理 325
7.6.3 復(fù)型成像的襯度 325
7.6.4 復(fù)型浮雕圖像分析 327
7.6.5 電鏡放大倍數(shù)與點(diǎn)分辨本領(lǐng)的測(cè)定 327
7.6.6 晶體試樣衍射襯度成像原理 327
7.6.7 雙光束條件 329
7.6.8 理想晶體的衍射強(qiáng)度 331
7.6.9 缺陷晶體的衍射強(qiáng)度 333
7.6.10 堆積層錯(cuò) 334
7.6.11 位錯(cuò) 335
7.6.12 疇結(jié)構(gòu) 336
7.6.13 第二相粒子 337
7.6.14 電子衍射運(yùn)動(dòng)學(xué)理論的局限性 338
7.6.15 薄晶體的高分辨像 338
7.7 低能電子衍射和低能電子顯微鏡 339
7.7.1 低能電子衍射分析 339
7.7.2 低能電子顯微分析 340
習(xí)題 342
第8章 探針和掃描顯微分析 344
8.1 電子的檢測(cè)與能譜儀 344
8,1.1 電子檢測(cè)器 344
8.1.2 電子能量分析器 345
8,1.3 離子能量分析器 347
8.2 電子探針與掃描電子顯微分析 348
8.2.1 電子束轟擊固體試樣激發(fā)的物理信號(hào) 348
8.2.2 電子探針X射線(xiàn)顯微分析儀 349
8.2.3 掃描電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)與工作原理 351
8.2.4 掃描電子顯微鏡的性能 354
8,2.5 試樣制備 356
8.2.6 掃描圖像分析 357
8.2.7 X射線(xiàn)能譜分析 358
8.2.8 背散射電子衍射分析 358
8.2.9 電子探針與掃描電子顯微鏡的比較 360
8.2.10 其他電子顯微分析技術(shù) 361
8.3 電子能譜分析 362
8.3.1 光電子能譜 362
8.3.2 俄歇電子能譜 367
8.4 離子束表面分析 371
8.4.1 離子散射譜 371
8.4.2 二次離子質(zhì)譜 376
8.4.3 離子顯微鏡 380
8.4.4 場(chǎng)離子顯微鏡 381
8.5 激光探針顯微分析 382
8.6 探針掃描顯微分析 383
8.6.1 掃描隧道顯微鏡 383
8.6.2 原子力掃描顯微鏡 385
8.6.3 近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡 386
習(xí)題 389
第9章 熱分析 390
9.1 示差熱分析法 390
9.1.1 示差熱分析儀的工作原理 391
9.1.2 DTA曲線(xiàn)的分析 393
9.1.3 差熱分析測(cè)量的影響因素 398
9.2 示差掃描量熱法 399
9.2.1 示差掃描量熱儀的工作原理 399
9.2.2 DSC曲線(xiàn)的分析 399
9.3 熱重分析法 401
9.3.1 熱重分析儀的工作原理 402
9.3.2 TG曲線(xiàn)的分析 402
9.3.3 熱重分析測(cè)量的影響因素 405
9.4 聯(lián)用技術(shù)及其他 405
習(xí)題 408
參考文獻(xiàn) 409
附錄 410
I 一些元素常用的紫外、可見(jiàn)光譜線(xiàn) 410
II 元素的主要K、L系譜線(xiàn)的波長(zhǎng)（A） 413
III 化學(xué)元素K、L系主要譜線(xiàn)的光子能量（keV） 415
IV 元素的吸收限波長(zhǎng)（A） 419
V 元素對(duì)X射線(xiàn)的質(zhì)量吸收系數(shù)（cm2/g） 422
VI 原子散射因子 424
VII 原子散射因子修正值 427
VIII 一些物質(zhì)的德拜溫度 428
IX 多重性因子 428
X 立方晶體晶面（或晶向）夾角數(shù)值 428
XI 立方晶體標(biāo)準(zhǔn)投影圖 430
XII 面心立方晶體電子衍射圖譜 432
XIII 體心立方晶體電子衍射圖譜 433
XIV 密排六方晶體電子衍射圖譜 434
XV 常用材料分析方法名稱(chēng)及英文縮寫(xiě) 435
一個(gè)物點(diǎn)發(fā)出的光束稱(chēng)為同心光束，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)折射后又會(huì)聚在一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)稱(chēng)為光學(xué)系統(tǒng)對(duì)該物點(diǎn)成的像。
透鏡成像要求保持像和物的幾何相似性，依靠的是光在均勻介質(zhì)中的直線(xiàn)傳播。
1.透鏡與透鏡組
各物點(diǎn)發(fā)出的光沿某方向（平行光）在足夠遠(yuǎn)處都可會(huì)聚成一個(gè)點(diǎn)，這些足夠遠(yuǎn)處的點(diǎn)構(gòu)成物在無(wú)窮遠(yuǎn)處的像。也就是說(shuō)，無(wú)論多大的物體，在足夠遠(yuǎn)處觀(guān)察，都是一個(gè)點(diǎn)。透鏡的作用可以把這個(gè)無(wú)窮遠(yuǎn)處的像移到焦平面上。
透鏡能將光束會(huì)聚或發(fā)散。在光學(xué)中，透鏡和透鏡組都是屬于共軸球面系統(tǒng)，即是由中心在同一直線(xiàn)上的兩個(gè)或兩個(gè)以上的隔有不同介質(zhì)的球面組成的系統(tǒng)，該直線(xiàn)稱(chēng)為系統(tǒng)的光軸。光通過(guò)共軸球面系統(tǒng)成像是光依次在每個(gè)球面折射和反射的結(jié)果。在成像過(guò)程中，前一個(gè)折射面所成的像即為相鄰后一個(gè)折射面的物。容易證明，共軸球面系統(tǒng)利用近軸光線(xiàn)可以對(duì)物完善地成像。所謂近軸光線(xiàn)，即在近軸區(qū)域運(yùn)行的光線(xiàn)，由近軸的物點(diǎn)發(fā)出，通過(guò)近軸的球面區(qū)域，會(huì)聚于近軸的像點(diǎn)。
研究共軸系統(tǒng)的成像問(wèn)題，通常把共軸球面系統(tǒng)作為一個(gè)整體，而沒(méi)有必要逐一研究每一個(gè)面的成像。
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