Analysis techniques in materials science

绪论
第1篇 组织形貌分析
第1章 组织形貌分析概论
第2章 光学显微技术
2.1 光学显微镜的发展历程
2.2 光学显微镜的成像原理
2.2.1 衍射的形成
2.2.2 阿贝成像原理
2.3 光学显微镜的构造和光路图
2.3.1 光学系统
2.3.2 机械装置
2.4 显微镜的重要光学技术参数
2.4.1 数值孔径
2.4.2 分辨率
2.4.3 放大率和有效放大率
2.4.4 光学透镜的像差
2.5 样品制备
2.5.1 取样
2.5.2 镶样
2.5.3 磨光
2.5.4 抛光
2.5.5 腐蚀
第3章 扫描电子显微镜
3.1 扫描电镜的特点
3.2 电子束与固体样品作用时产生的信号
3.2.1 弹性散射和非弹性散射
3.2.2 电子显微镜常用的信号
3.2.3 各种信号的深度和区域大小
3.3 扫描电镜的工作原理
3.4 扫描电镜的构造
3.4.1 电子光学系统
3.4.2 信号收集及显示系统
3.4.3 真空系统和电源系统
3.5 扫描电镜衬度像
3.5.1 二次电子像
3.5.2 背散射电子像
3.6 扫描电镜的主要优势
3.6.1 分辨率
3.6.2 放大倍数
3.6.3 景深
3.7 扫描电镜的制样方法
3.8 扫描电镜应用实例
3.8.1 断口形貌分析
3.8.2 纳米材料形貌分析
3.8.3 在微电子工业方面的应用
第4章 扫描探针显微分析技术
4.1 扫描隧道显微镜(STM)
4.2 原子力显微技术
4.2.1 原子力显微镜的结构
4.2.2 造成原子力显微镜悬臂偏转的力
4.2.3 两种类型的原子力显微镜
4.3 其他扫描探针显微技术
4.3.1 磁力显微技术(MFM)
4.3.2 力调制显微技术(FMM)
4.3.3 相位检测显微技术(PDM)
4.3.4 静电力显微技术(EFM)
4.3.5 扫描电容显微技术(SCM)
4.3.6 热扫描显微技术(TSM)
4.3.7 近场扫描光学显微技术(NSOM)
4.3.8 纳米光刻
第2篇 晶体物相分析
第5章 物相分析概论
5.1 材料的相组成及其对性能的影响
5.2 物相分析的含义
5.3 物相分析的手段
5.3.1 X射线衍射
5.3.2 电子衍射
5.3.3 中子衍射
第6章 晶体几何学基础
6.1 正空间点阵
6.1.1 晶体结构与空间点阵
6.1.2 晶向和晶面
6.1.3 晶带
6.2 倒易点阵
6.2.1 倒易点阵的引入
6.2.2 倒易点阵定义
6.2.3 倒易点阵与正空间点阵的关系
第7章 电磁波及物质波的衍射理论
7.1 衍射的概念与原理
7.1.1 X射线衍射产生的物理原因
7.1.2 电子衍射产生的物理原因
7.2 衍射方向
7.2.1 布拉格方程
7.2.2 厄瓦尔德图解
7.3 衍射强度
7.3.1 单电子的散射强度
7.3.2 原子散射强度
7.3.3 晶胞散射强度
7.3.4 晶粒衍射强度
7.3.5 多晶体衍射强度
7.3.6 影响衍射强度的其他因素
7.3.7 完整的多晶体试样衍射强度公式
第8章 X射线物相分析
8.1 X射线的产生及其与物质的作用方式
8.1.1 X射线的发现
8.1.2 X射线的本质、产生及命名规则
8.1.3 X射线谱
8.1.4 X射线与物质的相互作用
8.1.5 三种常用的实验方法
8.2 德拜(Debye)相机和X射线衍射仪
8.2.1 德拜相机
8.2.2 X射线衍射仪
8.3 X射线衍射(XRD)物相分析方法
8.3.1 定性分析
8.3.2 定量分析
第9章 电子衍射及显微分析
9.1 透射电镜的一般知识
9.1.1 什么是透射电镜
9.1.2 透射电镜发展简史
9.1.3 为什么要用透射电镜
9.2 透射电镜的工作原理——阿贝成像原理
9.3 透射电镜的结构
9.3.1 电子光学系统
9.3.2 真空系统
9.3.3 电源与控制系统
9.3.4 电磁透镜
9.4 电子衍射物相分析
9.4.1 电子衍射花样的形成
9.4.2 电子衍射的基本公式
9.4.3 各种结构的衍射花样
9.4.4 选区电子衍射
9.4.5 衍射花样分析
9.5 电子显微衬度像
9.5.1 衬度定义
9.5.2 四种衬度
9.6 衍射衬度理论解释——运动学理论
9.6.1 运动学理论的基本假设
9.6.2 完整晶体衍射衬度的运动学理论
9.6.3 不完整晶体的衍射衬度理论
第3篇 成分和价键(电子)结构分析
第10章 成分和价键分析概论
10.1 原子中电子的分布和跃迁
10.2 各种特征信号的产生机制
10.3 各种成分分析手段的比较
10.3.1 X光谱的特点和分析手段比较
10.3.2 电子能谱的特点和分析手段比较
第11章 X射线光谱分析
11.1 电子探针仪
11.2 能谱仪
11.2.1 Si(Li)半导体探测器
11.2.2 能量色散谱仪的结构和工作原理
11.3 波谱仪
11.3.1 波谱仪的结构和工作原理
11.3.2 波谱图
11.4 波谱仪和能谱仪的分析模式及应用
11.5 波谱仪与能谱仪的比较
11.6 X射线光谱分析及应用
11.6.1 定性分析
11.6.2 定量分析
第12章 X射线光电子能谱分析
12.1 X射线光电子能谱分析的基本原理
12.1.1 光电子的产生
12.1.2 化学位移
12.2 X射线光电子能谱实验技术
12.2.1 X射线光电子谱仪
12.2.2 实验方法
12.2.3 X射线光电子谱仪谱图分析
12.3 X光电子能谱的应用
12.3.1 半导体方面的研究
12.3.2 生物医用材料聚醚氨酯的表面表征
第13章 俄歇电子能谱
13.1 俄歇过程理论
13.1.1 俄歇电子的能量
13.1.2 俄歇电子的强度
13.2 俄歇电子谱仪
13.2.1 初级探针系统
13.2.2 能量分析器及信号检测系统
13.2.3 俄歇谱仪的分辨率和灵敏度
13.3 俄歇电子能谱图的分析技术
13.3.1 俄歇电子能谱的定性分析
13.3.2 表面元素的半定量分析
13.3.3 表面元素的化学价态分析
13.3.4 元素深度分布分析
13.3.5 微区分析
13.4 俄歇电子能谱的应用
13.4.1 表面吸附和化学反应的研究
13.4.2 薄膜的界面扩散反应研究
13.4.3 薄膜制备的研究
第4篇 分子结构分析
第14章 分子结构分析概论
14.1 分子光谱与分子结构
14.2 分子光谱分类
14.2.1 分子吸收光谱
14.2.2 分子发射光谱
14.2.3 核磁共振波谱
第15章 振动光谱
15.1 红外光谱基本原理
15.1.1 分子中基团特性与共振频率的关系
15.1.2 多原子分子的简正振动和红外对称性选择定则
15.2 基团频率和红外光谱区域的关系
15.2.1 基团振动和红外光谱区域的关系
15.2.2 影响基团频率的因素
15.3 红外光谱的解析
15.3.1 红外光谱解析的标准谱图方法
15.3.2 红外光谱的解析
15.3.3 红外光谱的解析步骤
15.4 傅里叶红外光谱
15.4.1 红外光谱仪及其基本实验技术
15.4.2 红外光谱的样品制备技术
15.5 傅里叶变换红外光谱在材料研究中的应用
15.5.1 有机高分子材料
15.5.2 无机非金属材料
15.6 红外光谱表面及界面结构分析方法
15.6.1 透射光谱与光谱差减
15.6.2 衰减全反射
15.6.3 漫反射红外光谱
15.6.4 傅里叶变换红外光声光谱
15.6.5 反射吸收光谱
15.7 激光拉曼光谱
15.7.1 拉曼散射及拉曼位移
15.7.2 激光拉曼光谱与红外光谱的比较
15.7.3 拉曼光谱在材料研究中的应用
第16章 核磁共振光谱
16.1 核磁共振的基本原理
16.1.1 原子核的自旋和磁矩
16.1.2 饱和与弛豫
16.2 化学位移
16.2.1 化学位移的产生和表示方法
16.2.2 影响化学位移的因素
16.3 自旋偶合及自旋裂分
16.4 质子化学位移与分子结构的关系
16.4.1 键合在非环sp^3杂化碳原子上的质子
16.4.2 键合在非芳环sp^2碳原子上的质子
16.4.3 键合在芳环和杂芳环sp^2碳原子上的质子
16.4.4 键合在sp碳原子上的质子
16.4.5 与O、S、N等杂原子相连的质子
16.5 ^13C_-核磁共振谱
16.5.1 ^13C的化学位移
16.5.2^ 13C的弛豫和分子结构
16.5.3 分子运动速度与弛豫时间
16.5.4 核磁共振实验技术
16.5.5 核磁共振技术在材料研究中的应用
附录
参考文献