材料分析技术(张耀)

《材料分析技术》是教育部高等学校材料类专业教学指导委员会规划教材。书中聚焦材料分析的基本原理和方法，主要介绍了X射线分析、电子束分析、表面分析、分子光谱分析、热分析。第1章为绪论，概述了材料分析技术。第2章重点讲述X射线的物理基础，X射线衍射、X射线光谱分析、X-CT分析以及X射线同步辐射分析。第3章重点讲述电子束分析的物理基础，并着重讲解透射电镜、扫描电镜分析。第4章侧重于两种用于表面成分分析的能谱表征方法(X射线光电子谱分析和俄歇能谱分析)以及两种扫描探针显微镜（扫描隧道显微镜和原子力显微镜）用于表面形貌结构分析。第5章的分子振动光谱则着重介绍常用的傅里叶变换红外吸收光谱和拉曼散射光谱。第6章的热分析重点介绍差热分析、差示扫描量热分析和热重分析。 本书可作为高等院校材料类各专业的本科和研究生教材，也可作为相关领域科技工作者的参考书。

张耀，东南大学材料科学与工程学院，专任教师，研究员，1995年9月 　哈尔滨工业大学　工学学士 1998年6月 　大连海事大学　 工学硕士 2002年3月　 浙江大学 　工学博士 2002年8月-2004年9月 日本产业技术综合研究所 博士后 2004年11月-2013年2月 中国科学院大连化学物理研究所 副研究员 2013年2月至今 东南大学 研究员 张耀博士主要从事高容量储氢材料, 锂离子电池硅碳负极材料，固体电解质材料的研究，在Advanced Materials，Energy Storage Materials，Journal of Materials Chemistry A， Journal of Power Sources等期刊上发表论文100余篇，他引次数超过2000次，H-index 24 (Research Gate)。授权日本专利1项和中国发明专利7项。主持完成国*家自然科学基金，科技部863计划，教育部留学回国人员启动基金，中国科学院中日合作项目，江苏省自然科学基金面上项目，江苏省六大人才高峰等多个科研项目。参与完成国*家自然科学基金重点项目、科技部973项目子课题项目。2008年获中国科协期刊优秀论文奖(排名第*二)，以及中国科学院沈阳分院首届优秀青年人才奖。2010年获得辽宁省自然科学学术成果奖一等奖(排名第*一)。2015年获得江苏省 “六大高峰人才”称号。受聘中国化学快报 （Chinese Chemical Letters）青年编委(2015-2019)，教育部留学回国人员启动基金项目评审专家(2010-2014)，J. Am. Chem. Soc.，Energy Environmental Science, Energy storage Materials等国内外期刊的通信评审人。指导两届大学生创新创业训练项目（国*家级）获得优秀，2013至今一直在东南大学讲授“材料分析技术”本科专业基础课。2014年度获东南大学青年教师授课竞赛提名奖。

第1章绪论 1.1材料分析概述 1 1.2本书的内容和要求 3 第2章X射线分析 2.1X射线的物理基础 4 2.1.1X射线的发现 4 2.1.2X射线的物理本质 4 2.1.3X射线的产生机理 6 2.1.4X射线的辐射——连续X射线谱与特征X射线谱 8 2.1.5X射线与物质的相互作用 13 2.1.6X射线的吸收限与滤波片 18 2.1.7X射线探测器 19 思考题 20 2.2X射线的衍射原理 20 2.2.1引言 20 2.2.2X射线衍射的方向理论 22 2.2.3X射线衍射的强度理论 30 思考题 40 2.3X射线衍射的分析方法 41 2.3.1引言 41 2.3.2单晶衍射分析方法 41 2.3.3 粉末多晶衍射分析方法 45 思考题 57 2.4物相的定性分析 57 2.4.1PDF卡片索引 59 2.4.2定性分析基本程序 60 2.4.3自动检索 61 2.5物相的定量分析 61 2.5.1外标法 62 2.5.2内标法 63 2.5.3自标法 65 2.6X射线光谱分析 65 2.6.1X射线光谱分析的原理 66 2.6.2X射线荧光光谱 67 2.6.3波长色散X射线光谱仪 73 2.6.4能量色散X射线光谱仪 76 2.6.5波谱仪与能谱仪的比较 77 2.6.6电子探针X射线显微分析 78 思考题 78 2.7X射线CT 79 2.7.1引言 79 2.7.2CT原理 80 2.7.3CT重建 82 2.7.4CT设备 85 2.7.5CT指标 91 2.7.6CT应用 93 思考题 96 2.8同步辐射光 97 2.8.1引言 97 2.8.2同步辐射光的突出优势 98 2.8.3同步辐射光源的发展历史 99 2.8.4同步辐射光源的基本构造 100 2.8.5主要同步辐射光源 102 2.8.6同步辐射光源的使用案例 103 2.9X射线的其他分析技术及使用安全 105 2.9.1X射线吸收精细结构谱学 105 2.9.2小角X射线散射技术 105 2.9.3X射线的危害与防护 105 思考题 105 第3章电子束分析 3.1电子分析基础 106 3.1.1电子分析物理基础 107 3.1.2电子与物质的相互作用 108 3.1.3电子与物质的相互作用体积 111 3.1.4电子产生及电子枪 113 3.1.5电子控制 114 3.1.6磁透镜的像差 117 3.1.7磁透镜的景深和焦深 120 思考题 121 3.2透射电子显微镜原理 121 3.2.1透射电子显微镜构造 121 3.2.2样品制备 128 3.2.3衍射花样分析 133 思考题 137 3.3透射电子显微镜的衬度分析以及显微分析 138 3.3.1显微成像 138 3.3.2显微图像分析 138 思考题 151 3.4扫描电子显微分析 151 3.4.1扫描电镜的基本结构 152 3.4.2扫描电镜的性能指标 156 3.4.3扫描电镜样品的要求与制备 158 3.4.4扫描电镜的操作 160 3.4.5扫描电镜的图像解释 161 3.4.6二次电子成像与背散射成像对比 161 思考题 161 第4章表面分析 4.1表面分析概论 162 4.2表面能谱分析 164 4.2.1X射线光电子能谱 164 4.2.2俄歇电子能谱 180 思考题 189 4.3扫描探针显微镜 189 4.3.1引言 189 4.3.2扫描隧道显微镜 190 4.3.3原子力显微镜 202 思考题 209 第5章分子振动光谱分析 5.1红外光谱分析技术 211 5.1.1引言 211 5.1.2红外光谱的介绍 212 5.1.3红外光谱的定性与定量分析 215 5.1.4红外光谱仪 216 5.1.5红外光谱的应用与谱图解析 218 5.1.6红外光谱技术的新进展与展望 226 思考题 226 5.2拉曼光谱分析技术 226 5.2.1引言 226 5.2.2拉曼光谱的物理学原理 227 5.2.3拉曼光谱仪的构造和原理简介 229 5.2.4拉曼光谱与红外光谱的比较 230 5.2.5拉曼光谱的应用 231 5.2.6拉曼光谱技术的新进展 234 思考题 234 第6章热分析 6.1热分析概述 235 6.1.1热分析技术发展史 235 6.1.2热分析技术分类和特点 236 思考题 237 6.2差热分析法 237 6.2.1差热分析基本原理和仪器组成 237 6.2.2差热分析曲线 239 思考题 241 6.3差示扫描量热法 241 6.3.1系统组成与原理 241 6.3.2DSC曲线 243 思考题 244 6.4热重分析法 244 6.4.1仪器组成和基本原理 244 6.4.2热重曲线 246 思考题 247 6.5实验影响因素和应用举例 247 6.5.1仪器因素的影响 247 6.5.2试样特性的影响 249 6.5.3实验条件的影响 250 6.5.4热分析应用举例 250 附录（电子版） 附录1常用物理常数 附录2质量吸收系数μl ρ 附录3原子散射系数f 附录4各种点阵的结构因子|FHKL|2 附录5粉末法的多重性因子Phkl 附录6角因数1+cos22θsin2θcosθ 附录7某些物质的德拜温度Θ 附录8德拜函数(x)x+14 附录912cos2θsinθ+cos2θθ的数值 附录10立方晶系的晶面夹角 附录11一些物质的晶面间距 附录12立方与六方晶体可能出现的反射 思考题参考答案（电子版） 参考文献