材料現(xiàn)代分析測試方法

前言

本書是按照國防科工委重點教材建設計劃編寫的系列教材之一，供材料科學與工程一級學科或二級學科的本科專業(yè)基礎課教學使用，也可供相關學科與專業(yè)的教師、研究生和科技人員參考。本書內容廣泛，在編寫過程中注意了各章內容的相對獨立、完整和相互銜接。授課教師可自行取舍以滿足不同學時數(shù)的教學需求，建議60學時。根據(jù)材料科學與工程學科的發(fā)展趨勢及其對人才培養(yǎng)需求的變化，本書內容界定在“材料科學與工程”一級學科范圍，將原來分屬于不同課程的.有關材料結構與性能測試分析的各種方法（如X射線衍射分析、電子顯微分析、儀器分析等）進行了整合和優(yōu)化，吸收了近些年發(fā)展起來的部分新方法并結合了國防科技工業(yè)的特點，在將衍射分析、電子顯微分析、電子能譜分析和光譜分析等方法有機融合的基礎上，增加了熱分析和材料動態(tài)力學實驗技術等重要內容。在教材編寫過程中，始終貫徹寬口徑、重基礎的指導思想，力求內容深度適中，知識結構合理，有利于學生的能力培養(yǎng)。在內容的組織上盡可能達到少而精，繁簡結合，基本理論與實際應用密切結合。在寫作方面力求通俗易懂，深入淺出，便于讀者閱讀后有一個清晰的概念。材料分析方法和測試技術繁多，作為材料專業(yè)的學生不可能在有限的學時內掌握所有的內容。因此，本教材以目前材料研究中最基本和最常用的幾種材料分析測試方法為主要內容，對其基本原理、試驗技術和分析方法、常用設備及應用情況進行了系統(tǒng)的介紹，讓學生對材料科學研究中的現(xiàn)代測試技術與分析方法有一個初步的較全面的認識，使學生能夠掌握材料現(xiàn)代測試分析中所必需的基本理論、基礎知識與基本技能，具備一定的實驗操作能力，為日后從事材料科學研究工作和解決材料應用中的工程實際問題奠定基礎。本書由北京理工大學教師合作編寫，參加編寫工作的有：朱時珍教授（緒論、第一章、第二章、第六章和第七章）、鄭秀華教授（第三章）、王富恥教授（第四章、第九章）、李云凱教授（第五章）和李樹奎教授（第八章）。全書由王富恥教授主編。

內容概要

《材料現(xiàn)代分析測試方法》著重介紹了材料現(xiàn)代分析測試方法的基本原理、試驗方法、儀器設備及其應用。內容包括：X射線衍射分析原理、X射線多晶衍射方法及應用、透射電子顯微分析、掃描電子顯微分析與電子探針、光電子能譜與俄歇電子能譜、光譜分析技術、熱分析技術、動態(tài)力學實驗技術。此外，還對一些較新的其他顯微分析方法的原理和應用進行了簡要介紹。各章附有相應的習題與思考題。
《材料現(xiàn)代分析測試方法》可作為材料科學與工程學科的本科生教材或教學參考書，也可供相關學科與專業(yè)的教師、研究生和科技人員使用。

書籍目錄

緒論
第一章 X射線衍射分析原理
1.1 概述
1.2 X射線物理學基礎
1.3 X射線衍晶體學基礎
1.4 X射線衍射方向
1.5 X射線衍射強度
習題與思考題
第二章 X射線多晶衍射方法及應用
2.1 多晶衍射方法
2.2 X射線物相分析
2.3 點陣常數(shù)的精確測定
2.4 宏觀應力測定
2.5 晶粒尺寸和微觀應力的測定
2.6 非晶態(tài)物質及其晶過程的X射線衍射分析
習題與思考題
第三章 透射電子顯微分析
3.1 概述
3.2 電子與固體的相互作用
3.3 透射電鏡的構造與工作原理
3.4 電子衍射譜的特征與分析
3.5 TEM顯微圖像襯度分析
3.6 試樣制備
習題與思考題
第四章 掃描電子顯微鏡與電子探針
4.1 掃描電子顯微鏡
4.2 電子圖像分析
4.3 電子探針的工作原理與結構
4.4 電子探針儀的分析方法及應用
習題與思考題
第五章 光電子能譜與俄歇電子能譜
5.1 光電子能譜的基本原理
5.2 光電子能譜實驗技術
5.3 光電子能譜的應用
5.4 俄歇電子能譜分析
習題與思考題
第六章 光譜分析
6.1 光譜分析法及其分類
6.2 原子、分子結構與光譜
6.3 原子發(fā)射光譜法
6.4 原子吸收光譜法
6.5 分子振動光譜法
習題與思考題
第七章 熱分析技術
7.1 概述
7.2 差熱分析
7.3 差示掃描量熱法
7.4 熱重分析
7.5 熱分析儀器的發(fā)展趨勢
習題與思考題
第八章 材料動態(tài)力學實驗技術
8.1 概述
8.2 慣性效應與應力波的概念
8.3 中低速沖擊載荷實驗裝置
8.4 高速和超高速沖擊載荷實驗裝置
8.5 動態(tài)參量測量技術
習題與思考題
第九章 其他分析方法簡介
9.1 掃描隧道顯微鏡（STM）
9.2 原子力顯微鏡（AFM）
9.3 離子探針（SIM）
9.4 原子探針-場離子顯微分析
9.5 穆斯堡爾譜法
9.6 核磁共振（NMR）及其應用
習題與思考題
附錄

章節(jié)摘錄

插圖：成像系統(tǒng)由物鏡系統(tǒng)、中間鏡（投影鏡）系統(tǒng)組成。對于不同性能的電鏡，中間鏡和投影鏡的數(shù)量不同。簡單透射電子顯微鏡只有兩個透鏡，分辨率較低（大于50nm）。普通性能透射電子顯微鏡（分辨率為20～50nm）有4個透鏡，即聚光鏡，物鏡、中間鏡和投影鏡。高性能透射電子顯微鏡（分辨率小于10nm）通常有兩個聚光鏡和兩個中間鏡或兩個投影鏡。根據(jù)中間鏡和投影鏡的數(shù)量不同，可分為二級放大、三級放大等。顯像和記錄系統(tǒng)由熒光屏和照相裝置組成。在一些現(xiàn)代透射電鏡中，圖像還可以以圖形文件的方式儲存在計算機中。透射電子顯微鏡結構中最核心的部分是鏡筒。鏡筒一般為直立積木式結構，類似于標準直立的透射光學顯微鏡。在鏡簡中自上而下主要由照明系統(tǒng)、樣品室、成像系統(tǒng)和觀察記錄系統(tǒng)組成，電子槍位于鏡筒的最頂部。照相裝置位于鏡筒的最下方。鏡筒的復雜程度主要取決于對透射電子顯微鏡工作性能（主要是分辨率）的要求。透射電子顯微鏡工作性能越高，其鏡筒越復雜，主要體現(xiàn)在透鏡的數(shù)量和合軸系統(tǒng)不同。圖3-10是簡單透射電子顯微鏡鏡筒示意圖。在鏡筒中自上而下為電子源、聚光鏡、聚光鏡光闌、樣品室、物鏡、物鏡光闌、投影鏡和顯示屏。在透射電子顯微鏡中，核心部分是電子光學系統(tǒng)。在這一節(jié)，我們重點介紹電磁透鏡、照明系統(tǒng)和成像系統(tǒng)。

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