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1绪论1

1.1材料研究的作用和意义1

1.2材料测试方法的分类2

1.2.1化学成分分析2

1.2.2结构测定3

1.2.3形貌观察3

1.3本书的主要内容4

思考题4

参考文献4

2 X射线衍射分析5

2.1晶体结构简介5

2.1.1晶体的基本特点5

2.1.2点阵与点阵结构6

2.1.3晶体的宏观对称性7

2.1.4晶体的微观对称性12

2.1.5倒易点阵13

2.2 X射线的本质和X射线谱14

2.2.1 X射线的本质14

2.2.2 X射线谱15

2.3 X射线衍射方向18

2.3.1劳埃方程18

2.3.2布拉格方程19

2.3.3倒易点阵与厄瓦尔德图解21

2.4 X射线衍射强度23

2.4.1多晶体衍射强度23

2.4.2多晶体衍射强度的相关因子25

2.5 X射线衍射仪26

2.5.1 X射线测角仪26

2.5.2常用探测器28

2.5.3 X射线测量方法29

2.6物相分析31

2.6.1定性分析31

2.6.2定量分析33

2.7点阵参数的精确测定35

2.7.1误差来源35

2.7.2点阵参数的精确测定方法36

2.8晶粒尺寸与膜厚的测量38

2.8.1晶粒尺寸的测定38

2.8.2膜厚的测量39

2.9单晶结构分析41

2.9.1单晶衍射实验41

2.9.2晶体结构解析及结构精修43

2.9.3结构解析的实例44

2.10小角X射线散射46

2.10.1小角X射线散射原理46

2.10.2小角X射线散射的应用48

思考题49

参考文献50

3 X射线荧光光谱分析52

3.1 X射线荧光的产生52

3.2 X射线荧光光谱仪53

3.2.1波长色散X射线荧光光谱仪53

3.2.2能量色散X射线荧光光谱仪54

3.2.3全反射X射线荧光光谱仪55

3.3样品制备57

3.3.1固体样品的制备58

3.3.2粉体样品的制备58

3.3.3熔融样品的制备58

3.3.4薄样的制备59

3.4定性和半定量分析59

3.4.1定性分析60

3.4.2半定量分析60

3.5定量分析61

3.5.1定量分析基础61

3.5.2元素间的吸收-增强效应及其克服62

3.5.3举例63

思考题67

参考文献67

4电子显微分析69

4.1透射电子显微分析69

4.1.1透射电子显微镜的原理及结构69

4.1.2透射电子显微镜的试样制备73

4.1.3电子衍射的原理及衍射花样的标识74

4.1.4电子衍射衬度成像76

4.1.5会聚束电子衍射78

4.1.6高分辨电子显微术81

4.1.7电子能量损失谱82

4.2扫描电子显微镜83

4.2.1扫描电子显微镜的成像原理及结构83

4.2.2扫描电子显微镜的样品制备86

4.2.3扫描电子显微镜的应用86

4.3电子探针87

4.3.1电子探针分析的基本理论88

4.3.2仪器构造89

4.3.3点、线和面分析方法89

4.3.4定性和定量分析方法90

4.4扫描探针显微分析90

4.4.1扫描隧道显微镜91

4.4.2原子力显微镜93

思考题95

参考文献95

5光谱及波谱分析97

5.1原子吸收及发射光谱分析97

5.1.1原子吸收光谱97

5.1.2电感耦合等离子体发射光谱法102

5.2红外光谱107

5.2.1红外光谱的基本原理107

5.2.2红外光谱的装置107

5.2.3样品制备108

5.2.4基团频率与特征吸收峰109

5.2.5红外光谱解析110

5.3激光拉曼光谱112

5.3.1基本理论112

5.3.2仪器装置113

5.3.3测试方法113

5.3.4拉曼光谱在材料研究中的应用115

5.4核磁共振波谱116

5.4.1核磁共振的基本原理116

5.4.2核磁共振波谱仪及实验要求117

5.4.3核磁共振氢谱118

5.4.4核磁共振碳谱118

5.4.5固体核磁共振波谱119

5.4.6核磁共振波谱在材料研究中的应用119

思考题122

参考文献123

6电子能谱分析124

6.1 X射线光电子能谱法124

6.1.1 X射线光电子能谱法的基本原理124

6.1.2 X射线光电子能谱的仪器结构125

6.1.3 X射线光电子能谱法的分析方法126

6.2俄歇电子能谱法131

6.2.1俄歇电子能谱法的基本原理132

6.2.2俄歇电子能谱的仪器装置132

6.2.3俄歇电子能谱法的分析方法133

6.3紫外光电子能谱法136

6.3.1紫外光电子能谱法的基本原理136

6.3.2紫外光电子能谱的仪器装置136

6.3.3紫外光电子能谱法的应用137

思考题139

参考文献139

7热分析140

7.1热分析的物理基础与分类140

7.1.1热量传递的一般规律140

7.1.2物质受热过程中发生的变化141

7.1.3热分析的分类142

7.2热重分析142

7.2.1热重分析的原理142

7.2.2热重分析仪143

7.2.3热重曲线分析144

7.2.4影响热重曲线分析的因素145

7.3差热分析146

7.3.1差热分析的原理146

7.3.2差热分析仪147

7.3.3差热曲线分析147

7.3.4影响差热曲线分析的因素148

7.4差示扫描量热分析法148

7.4.1差示扫描量热分析法的原理149

7.4.2差示扫描量热曲线150

7.4.3影响差示扫描量热曲线分析的因素151

7.5热分析技术的应用151

思考题153

参考文献153

8颗粒度分析154

8.1粒度的概念及表述154

8.1.1粒度的概念154

8.1.2粒径分布的表达155

8.1.3粉体颗粒试样的提取和分散158

8.2激光粒度分析法159

8.2.1激光粒度分析法的原理160

8.2.2激光粒度分析法的应用162

8.2.3激光粒度仪的性能特点166

8.3其他常见粒度分析仪简介166

8.3.1颗粒图像处理仪166

8.3.2电阻法颗粒计数器166

8.3.3沉降仪167

8.4粒度仪的正确使用168

8.4.1全面评价粒度仪性能的指标168

8.4.2测试结果可靠性的判断169

8.4.3对粒度仪器及其测量结果的正确认识169

思考题170

参考文献170

9比表面积和孔结构检测方法171

9.1比表面积的检测171

9.1.1气体吸附法171

9.1.2流体透过法174

9.2孔率的检测175

9.2.1孔率的表征175

9.2.2孔率的测定175

9.3孔径及孔径分布的检测179

9.3.1断面直接观察法179

9.3.2气泡法179

9.3.3透过法180

9.3.4气体渗透法180

9.3.5液-液法182

9.3.6气体吸附法183

思考题185

参考文献185

附录186

附录1 32个点群和230个空间群186

附录2各晶系对称型的国际符号中各序位所代表的方向189

附录3不同晶系的晶面间距公式190

附录4各晶系晶面夹角的计算公式190

附录5晶体结构中各种对称轴、螺旋轴的图示符号191

附录6晶体结构中各种对称面、滑移面的图示符号192

附录7粉末法的多重性因数Phkl192

附录8常用的熔剂及其性质和应用193

附录9 ICP发射光谱常见分析元素仪器检出限193

附录10化合物中官能团所对应的红外吸收谱带194

附录11各种烯烃的特征吸收谱带194

附录12红外光谱区域可能出现的振动类型和对应的基团195

附录13 DTA和DSC在工业中的应用195