同步輻射應用基礎

前言

2008年是中國科學技術大學建校五十周年。為了反映五十年來辦學理念和特色，集中展示教材建設的成果，學校決定組織編寫出版代表中國科學技術大學教學水平的精品教材系列。在各方的共同努力下，共組織選題281種，經(jīng)過多輪、嚴格的評審，最后確定50種入選精品教材系列。1958年學校成立之時，教員大部分都來自中國科學院的各個研究所。作為各個研究所的科研人員，他們到學校后保持了教學的同時又作研究的傳統(tǒng)。同時，根據(jù)“全院辦校，所系結合”的原則，科學院各個研究所在科研第一線工作的杰出科學家也參與學校的教學，為本科生授課，將最新的科研成果融入到教學中。五十年來，外界環(huán)境和內(nèi)在條件都發(fā)生了很大變化，但學校以教學為主、教學與科研相結合的方針沒有變。正因為堅持了科學與技術相結合、理論與實踐相結合、教學與科研相結合的方針，并形成了優(yōu)良的傳統(tǒng)，才培養(yǎng)出了一批又一批高質(zhì)量的人才。學校非常重視基礎課和專業(yè)基礎課教學的傳統(tǒng)，也是她特別成功的原因之一。當今社會，科技發(fā)展突飛猛進、科技成果日新月異，沒有扎實的基礎知識，很難在科學技術研究中作出重大貢獻。建校之初，華羅庚、吳有訓、嚴濟慈等老一輩科學家、教育家就身體力行，親自為本科生講授基礎課。他們以淵博的學識、精湛的講課藝術、高尚的師德，帶出一批又一批杰出的年輕教員，培養(yǎng)了一屆又一屆優(yōu)秀學生。這次入選校慶精品教材的絕大部分是本科生基礎課或?qū)I(yè)基礎課的教材，其作者大多直接或間接受到過這些老一輩科學家、教育家的教誨和影響，因此在教材中也貫穿著這些先輩的教育教學理念與科學探索精神。

內(nèi)容概要

　　《同步輻射應用基礎》著重講述同步輻射應用的基本原理及其相關的基礎知識，同時也涉及同步輻射的實驗方法及其在一些重要領域的應用。其內(nèi)容分為軟X射線和真空紫外（包括紅外）與硬X射線兩大部分，前者包括光電子能譜、真空紫外和紅外光譜、軟X射線顯微術、同步輻射光刻；后者包括X射線吸收、X射線衍射和散射。由于同步輻射應用涉及許多學科的基礎知識，考慮到許多同學在大學本科階段并未學過這些課程，《同步輻射應用基礎》適當補充了一些必備的量子力學、固體物理、原子光譜和X射線光學的基礎知識?！锻捷椛鋺没A》可作為“核科學與技術”及其他與同步輻射相關學科的研究生通用教材，也可以作為初涉同步輻射人員的參考書。

書籍目錄

總序前言第1章 同步輻射光電子能譜概論1.1 量子力學的基本概念1.1.1 微觀粒子的波粒二象性1.1.2 波函數(shù)1.1.3 薛定諤方程1.1.4 氫原子能級和波函數(shù)1.1.5 定態(tài)微擾論1.1.6 含時微擾與量子躍遷1.2 固體能帶論基礎知識1.2.1 布洛赫定理1.2.2 倒格子和波矢1.2.3 能帶和能隙1.2.4 布里淵區(qū)1.2.5 能態(tài)密度和費米面1.3 光電發(fā)射的物理過程1.3.1 光電激發(fā)的三步模型1.3.2 光電離截面和電子逃逸深度1.3.3 光電子能量分布曲線1.3.4 光電發(fā)射中的守恒量1.3.5 光電發(fā)射中的偏振選擇定則1.4 光電子能譜基礎1.4.1 光電子能譜的基本原理1.4.2 光電子能譜的實驗裝置1.5 同步輻射光電子能譜技術1.5.1 同步輻射價帶光電子譜1.5.2 同步輻射芯能級光電子譜1.5.3 同步輻射光電子譜的工作模式第2章 軟X射線顯微術和同步輻射光刻簡介2.1 軟X射線顯微術的基本概念2.1.1 引言2.1.2 顯微術與生物結構研究2.1.3 軟X射線顯微術中光與物質(zhì)的相互作用2.2 軟X射線光學的基礎知識2.2.1 軟X射線的折射2.2.2 軟X射線的反射2.2.3 軟X射線多層膜反射鏡2.2.4 軟X射線的衍射和波帶片2.3 軟X射線接觸顯微術2.3.1 基本裝置和原理2.3.2 接觸顯微術的軟X射線源2.3.3 生物樣品顯微圖像的探測2.3.4 軟X射線接觸顯微成像實驗方法2.3.5 接觸顯微成像的應用2.3.6 接觸顯微成像的分辨率2.4 軟X射線成像顯微鏡2.4.1 普通透射式軟X射線成像顯微鏡2.4.2 相襯軟X射線顯微鏡2.4.3 透射式掃描軟X射線顯微成像2.4.4 軟X射線成像顯微鏡的應用2.5 軟X射線全息顯微成像技術簡介2.5.1 全息術基本概念2.5.2 軟X射線全息顯微成像技術2.5.3 軟X射線全息顯微成像技術的應用2.6 同步輻射X射線光刻技術2.6.1 光刻技術簡介2.6.2 X射線光刻的基本原理2.6.3 同步輻射x射線光刻的關鍵技術2.7 同步輻射中的LIGA技術2.7.1 MEMS和LIGA技術簡介2.7.2 LIGA技術的基本原理和工藝2.7.3 LlGA技術的應用第3章 同步輻射真空紫外和紅外光譜基礎3.1 固體的光學性質(zhì)3.1.1 波動方程和光學常數(shù)3.1.2 復介電常數(shù)與光吸收3.1.3 克拉末-克朗尼格（Kramers-Kronig）關系3.1.4 吸收系數(shù)和吸收光譜3.1.5 反射系數(shù)和反射譜3.1.6 發(fā)射譜和激發(fā)譜3.2 固體光譜基礎3.2.1 帶問躍遷的吸收和發(fā)射光譜3.2.2 激子光譜3.2.3 雜質(zhì)和缺陷態(tài)光譜3.2.4 稀土和過渡金屬離子光譜3.3 同步輻射真空紫外光譜技術和應用3.3.1 同步輻射真空紫外光譜實驗技術和裝置3.3.2 稀有氣固體激子光譜3.3.3 BaF。晶體的價帶一芯帶躍遷3.3.4 稀土光譜中的量子剪裁3.4 同步輻射紅外光譜簡介3.4.1 晶格振動的基本概念3.4.2 晶格振動與紅外吸收3.4.3 自由載流子的紅外吸收與等離激元3.4.4 同步輻射紅外光譜技術第4章 同步輻射X射線衍射基本原理和應用4.1 晶體結構的對稱性4.1.1 晶體的周期性結構和性質(zhì)4.1.2 點陣4.1.3 晶體結構的對稱元素和晶系4.1.4 晶胞4.1.5 晶體學點群和空間群4.2 x射線衍射的運動學理論4.2.1 Laue方程4.2.2 Bragg方程4.2.3 倒易矢量4.2.4 晶體衍射方向和倒易矢量4.2.5 收集單晶體衍射數(shù)據(jù)方法簡介4.2.6 衍射強度和結構因子4.3 同步輻射x射線衍射應用4.3.1 同步輻射x射線在生物大分子晶體學中的應用4.3.2 同步輻射x射線高分辨粉末衍射4.3.3 同步輻射x射線高分辨單晶衍射4.3.4 反常散射在材料科學、小分子晶體結構測定中的應用第5章 x射線散射基礎5.1 不完整晶體的漫反射5.1.1 不完整晶體x射線衍射強度的普遍公式5.1.2 平均點陣的Bragg反射5.1.3 偏離平均點陣引起的漫散射5.1.4 不完整晶體的漫散衍射圖像5.1.5 位移無序和置換無序5.2 非晶態(tài)物質(zhì)結構的x射線分析5.2.1 普適x射線散射方程5.2.2 非晶態(tài)物質(zhì)徑向分布函數(shù)（RDF）5.2.3 偏分布函數(shù)的測定5.3 薄膜、多層膜的x射線反射和散射5.3.1 x射線在界面中的折射與反射5.3.2 折射率5.3.3 包括吸收系數(shù)的折射率5.3.4 在x射線區(qū)域的Snell公式及Fresnel方程5.3.5 均勻薄層（薄膜）的x射線反射5.3.6 多層膜的鏡面反射（SpecularReflectivity）5.3.7 有限梯度界面的反射率5.3.8 計算具有粗糙度界面及表面的反射率的一般理論第6章 X射線吸收精細結構譜6.1 X射線吸收譜6.1.1 X射線的吸收系數(shù)6.1.2 激發(fā)原子的去激發(fā)6.1.3 電子光譜的選擇定則6.1.4 元素的特征線及吸收邊6.1.5 孤立原子的x射線吸收系數(shù)的量子力學計算（簡單模型）6.1.6 x射線多極自發(fā)發(fā)射（吸收）的量子理論6.2 x射線吸收精細結構6.2.1 產(chǎn)生XAFS的物理機理6.2.2 x射線吸收的測量方法6.2.3 XAFS的實驗站和實驗技術6.3 EXAFS實驗方法6.3.1 EXAFS產(chǎn)生的物理機理6.3.2 歸一化的EXAFS函數(shù)6.3.3 EXAFS函數(shù)的基本理論公式6.3.4 EXAFS的數(shù)據(jù)處理6.4 XAFS的應用6.4.1 引言6.4.2 半導體納米微晶體CdTe的EXAFS研究6.5 XAFS實驗技術的發(fā)展附錄1 X射線散射的量子理論附錄2 Gauss統(tǒng)計和Gauss積分附錄3 傅里葉變換附錄4 狄拉克（Dirac）函數(shù)

章節(jié)摘錄

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《同步輻射應用基礎》由中國科學技術大學出版社出版。

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