《材料現(xiàn)代分析與測試技術(shù)》主要介紹無機非金屬材料的X射線衍射分析、電子顯微分析、熱分析、紅外吸收光譜分析、光電子能譜分析和材料光學性能測試的基本理論、儀器結(jié)構(gòu)原理、測試結(jié)果的分析處理及應用。材料光學性能測試部分的內(nèi)容結(jié)合了本校光電功能材料的特色。
《材料現(xiàn)代分析與測試技術(shù)》注重各種分析測試方法基本理論敘述的經(jīng)典性，并注重與分析測試技術(shù)的前沿發(fā)展相結(jié)合，在X射線衍射分析中引入了計算機程序?qū)ρ苌鋽?shù)據(jù)分析、處理的內(nèi)容，在電子顯微分析中詳細介紹了掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡，在熱分析中闡明了熱釋光譜分析。在分析測試方法應用方面，采用了科研工作中的大量實際問題做案例。
《材料現(xiàn)代分析與測試技術(shù)》除可作為高等院校材料類各專業(yè)本科教材外，還可作為研究生、材料工作者的參考書。
對材料研究工作來說，可分為材料制備和材料組成、結(jié)構(gòu)及物理性能分析測試兩個方面，材料組成、結(jié)構(gòu)及物理性能分析測試在材料研究工作中占有重要的地位，有時甚至起決定性的作用。作為未來的無機非金屬材料工作者——無機非金屬材料專業(yè)的學生，學習和掌握無機非金屬材料的分析測試方法以及有關基本理論和基本技術(shù)是十分必要的，最起碼要達到針對相應的分析測試項目能選擇正確的分析測試方法，并能夠?qū)Ψ治鰷y試結(jié)果進行正確的分析處理。
本教材在內(nèi)容選擇上，以無機非金屬材料常用的x射線衍射分析、電子顯微分析和熱分析基本測試方法為主要內(nèi)容，輔以紅外光譜分析和用于表面分析的光電子能譜分析。此外本教材還結(jié)合本校光電功能材料特色撰述了材料發(fā)光和光學性能測試內(nèi)容。本書在編寫過程中，注重各種分析測試方法基本理論敘述的經(jīng)典性，并注重與分析測試技術(shù)的前沿發(fā)展相結(jié)合，在x射線衍射分析中引入了計算機程序?qū)ρ苌鋽?shù)據(jù)分析、處理的內(nèi)容，在電子顯微分析中詳細介紹了掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡，在熱分析中闡明了熱釋光譜分析。在分析測試方法應用方面，采用了科研工作中的大量實際問題做案例。由于學時有限，對于繁多的材料分析與測試技術(shù)和各種分析測試技術(shù)的多種應用，材料專業(yè)的本科生不可能在有限的學時內(nèi)掌握所有內(nèi)容，因此，本教材以本科生培養(yǎng)目標為準則，介紹各種分析測試技術(shù)的基本理論，重點放在分析測試技術(shù)的基本理論和最基本最常用的分析測試技術(shù)的應用方面。
本書即將出版之際，在此謹向國防工業(yè)出版社表示衷心的感謝，并對所引用文獻資料的作者致以誠摯的謝意！
本教材由長春理工大學材料科學與工程學院材料現(xiàn)代分析與測試技術(shù)課程組編寫，全書由王曉春和張希艷統(tǒng)稿。限于編者的水平和時間，懇請各位讀者和專家對本書的疏漏及不當之處予以批評指正。
第一章 X射線衍射分析
引言
1.1 X射線的性質(zhì)及X射線的產(chǎn)生
1.1.1 X射線的性質(zhì)
1.1.2 X射線的產(chǎn)生
1.1.3 X射線譜
1.1.4 X射線的吸收和單色X射線的獲得
1.2 X射線與物質(zhì)的相互作用
1.2.1 散射效應
1.2.2 光電效應
1.3 X射線衍射的基本理論
1.3.1 倒易點陣
1.3.2 X射線衍射幾何條件
1.3.3 X射線衍射線束的強度
1.4 X射線衍射分析方法
1.4.1 多晶體材料衍射分析研究方法
1.4.2 單晶體材料衍射分析研究方法
1.5 衍射數(shù)據(jù)的基本處理
1.5.1 人工數(shù)據(jù)處理
1.5.2 計算機數(shù)據(jù)處理
1.6 X射線衍射的分析與應用
1.6.1 X射線衍射分析的應用
1.6.2 人工手動分析與應用
1.6.3 計算機程序分析與應用
參考文獻
第二章 電子顯微分析
2.1 電子光學基礎
2.1.1 電子光學概述
2.1.2 電子在電場中的運動與靜電透鏡
2.1.3 電子在磁場中的運動與電磁透鏡
2.1.4 電磁透鏡的像差和理論分辨力
2.1.5 電磁透鏡的場深和焦深
2.2 電子顯微基礎
2.2.1 電子顯微概述
2.2.2 電子與固體的相互作用的物理信號
2.2.3 電子與固體的相互作用的物理本質(zhì)
2.2.4 相互作用體積與信號產(chǎn)生的深度和廣度
2.3 透射電子顯微鏡
2.3.1 透射電鏡的結(jié)構(gòu)及原理
2.3.2 透射電鏡的主要部件及用途
2.3.3 透射電鏡的主要性能指標
2.4 電子衍射
2.4.1 電子衍射基本公式
2.4.2 透射電鏡中的電子衍射方法
2.4.3 電子衍射譜的標定簡介
2.5 透射電子顯微像
2.5.1 透射電鏡制樣方法
2.5.2 質(zhì)厚襯度與復型膜電子顯微像
2.5.3 衍射襯度與衍襯像
2.5.4 相位襯度與高分辨力像
2.5.5 透射電鏡在無機材料中的應用
2.6 掃描電子顯微鏡
2.6.1 掃描電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)
2.6.2 掃描電子顯微鏡的特點及性能指標
2.6.3 掃描電子顯微鏡的工作原理
2.7 掃描電鏡顯微圖像
2.7.1 掃描電鏡試樣制備
2.7.2 掃描電鏡的襯度及顯微圖像
2.7.3 掃描電鏡在無機材料中的應用
2.8 電子探針顯微分析
2.8.1 電子探針顯微分析儀的結(jié)構(gòu)及分類
2.8.2 波譜儀的主要部件及原理
2.8.3 能譜儀的主要部件及原理
2.8.4 波譜儀和能譜儀的比較
2.8.5 電子探針顯微分析方法
2.9 其他顯微分析方法
2.9.1 掃描隧道顯微鏡
2.9.2 原子力顯微鏡
2.9.3 掃描探針顯微鏡的應用與發(fā)展
參考文獻
第三章 熱分析
3.1 熱分析概述
3.1.1 熱分析發(fā)展歷史
3.1.2 熱分析的術(shù)語定義與分類
3.1.3 熱分析一般術(shù)語
3.2 差熱分析
3.2.1 差熱分析的基本原理與差熱分析儀
3.2.2 差熱分析儀
3.2.3 差熱分析方法
3.2.4 差熱曲線的分析及影響因素
3.3 示差掃描量熱法(DSC)
3.3.1 示差掃描量熱法基本原理
3.3.2 示差掃描量熱儀
3.3.3 影響示差掃描量熱分析的因素
3.4 差熱分析與示差掃描量熱法的應用
3.4.1 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg的DTA或DSC測定法
3.4.2 熔融和結(jié)晶溫度的DTA或DSC測定法
3.4.3 確定水在化合物中的存在狀態(tài)
3.4.4 轉(zhuǎn)變點的測定
3.4.5 結(jié)晶度的測定
3.4.6 二元相圖的測繪
3.5 熱重分析
3.5.1 熱重分析的基本原理
3.5.2 熱重分析儀
3.5.3 熱重分析的方法
3.5.4 熱重分析的應用
3.6 熱釋光法
3.6.1 熱釋光過程的簡單能級模型
3.6.2 熱釋光曲線的測試
3.6.3 熱釋光曲線的分析
3.6.4 熱釋光法的應用
3.7 其他熱分析方法
3.7.1 熱膨脹法
3.7.2 熱傳導法
參考文獻
第四章 紅外吸收光譜分析
4.1 紅外吸收的基本原理
4.1.1 光與物質(zhì)分子的相互作用
4.1.2 雙原子分子的紅外吸收
4.1.3 多原子分子的紅外吸收
4.2 紅外光和紅外光譜
4.2.1 紅外光
4.2.2 紅外光譜圖
4.2.3 影響頻率位移的因素
4.2.4 影響譜帶強度的因素
4.2.5 紅外光譜區(qū)的劃分
4.2.6 紅外光譜法的特點
4.3 紅外光譜儀
4.3.1 色散型紅外分光光度計
4.3.2 傅里葉變換紅外分光光度計
4.4 紅外光譜分析的樣品制備
4.4.1 液體和氣體樣品制備方法
4.4.2 固體樣品制樣方法
4.4.3 制樣方法對紅外光譜圖質(zhì)量的影響
4.5 紅外光譜分析在材料研究中的應用
4.5.1 無機化合物的基團振動頻率
4.5.2 紅外光譜分析在無機材料制備研究中的應用
4.5.3 紅外光譜的定性分析
4.5.4 紅外光譜的定量分析
4.6 激光拉曼光譜分析法
4.6.1 概述
4.6.2 拉曼光譜的基本原理
4.6.3 拉曼光譜儀
4.6.4 紅外光譜與拉曼光譜的比較
參考文獻
第五章 電子能譜分析法
5.1 概述
5.2 XPS的基本原理
5.2.1 光與物質(zhì)的相互作用
5.2.2 X射線光電子能譜分析的基本原理
5.3 光電子能譜儀
5.3.1 光電子能譜儀的結(jié)構(gòu)
5.3.2 光電子能譜樣品測定
5.4 光電子能譜的應用
5.4.1 元素(及其化學狀態(tài))定性分析
5.4.2 元素的定量分析
5.4.3 化學結(jié)構(gòu)分析
5.5 俄歇電子能譜法
5.5.1 俄歇電子能譜的基本原理
5.5.2 俄歇電子能譜分析技術(shù)
5.5.3 俄歇電子能譜法的特點及應用
參考文獻
第六章 材料光學性能測試
6.1 光的折射、吸收與透過
6.1.1 折射率和色散
6.1.2 雙折射
6.1.3 吸收與透過
6.1.4 光纖損耗
6.1.5 全反射與光纖數(shù)值孔徑
6.2 材料發(fā)光性能測試
6.2.1 激發(fā)光譜與發(fā)射光譜
6.2.2 亮度與余輝特性
6.2.3 發(fā)光效率
6.2.4 光通量
參考文獻
第一章 X射線衍射分析
引言
1912年德國物理學家勞厄（M.Von IJaue）發(fā)現(xiàn)了X射線在晶體中的衍射現(xiàn)象，英國物理學家布拉格父子（w.H.Bragg和w.L_Bragg）利用X射線衍射方法測定了NaCl晶體的結(jié)構(gòu)，一方面證實了X射線與可見光一樣是一種電磁波，同時也開辟用X射線衍射對材料晶體結(jié)構(gòu)等方面進行分析研究的方法。
隨后，1927年戴維森（Davisson）和革末（Germer）用電子衍射證明了電子的波動性，并建立了電子衍射實驗裝置。1936年人們又發(fā)現(xiàn)了中子衍射，建立了中子衍射的材料研究方法。至此，建立了X射線衍射、電子衍射和中子衍射的衍射分析的材料研究方法。三種衍射分析在運動學衍射理論，特別是幾何理論方面基本相同，動力學衍射理論的出發(fā)點基本相同，三種衍射存在內(nèi)在聯(lián)系和許多共同規(guī)律。但三種衍射分析在原理、方法和應用方面各有特點，X射線衍射分析廣泛應用于晶體的結(jié)構(gòu)等方面的分析研究中，電子衍射可進行微區(qū)結(jié)構(gòu)分析、表面結(jié)構(gòu)分析和薄膜研究，中子衍射是磁結(jié)構(gòu)測定的主要手段，還可用非彈性法研究晶體動力學，中子衍射分析特別適用于測定輕原子（尤其是H原子）在晶胞中的位置。
在X射線衍射、電子衍射和中子衍射三種衍射分析方法中，X射線衍射分析在物理、化學、材料科學、地質(zhì)學、生命科學和各種工程技術(shù)中應用最為廣泛，又由于三種衍射分析方法具有相同的運動學衍射理論和基本相同的動力學衍射理論的出發(fā)點，所以，本章將介紹X射線衍射分析的基本原理、方法和應用。
1.1 X射線的性質(zhì)及X射線的產(chǎn)生
1.1.1 X射線的性質(zhì)
X射線與可見光一樣，也是電磁波，其波長范圍在0.001nm～100nm之間，介于紫外線和1射線之間，但沒有明顯的分界線，如圖1-1所示。
X射線與其他電磁波一樣也具有波粒二象性。在解釋X射線與傳播過程有關的干涉、衍射等現(xiàn)象時，把它看成是波。描述波動性方面，主要物理參數(shù)有波長A、頻率V以及傳播速度c，在真空中的傳播速度為3.0×10。m／s，它們之間關系為在考慮X射線與其他物質(zhì)的相互作用時，則將它看作是微粒子流，這種微粒子通常稱為光子。用光子的能量E及動量p來表征它們。
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