本書著重論述各種材料研究方法的基本原理、樣品制備及應用，內容簡明、實用，盡可能地展現先進的方法。書中的研究方法包括光學顯微分析、X射線衍射分析、電子顯微分析、熱分析、分子與原子光譜分析、核磁共振分析、質譜分析、色譜分析、X射線光電子能譜分析、X射線熒光光譜分析、俄歇電子能譜分析、低能電子衍射分析、掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡分析，以及X射線計算機斷層掃描分析。書中融合了編者在科研中的綜合應用實例。
2005.03-2006.03，奧地利維也納理工大學材料和結構力學研究所博士后；
2003.06-2005.12，同濟大學材料科學與工程博士后流動站博士后；
2003.06，獲四川大學材料學專業博士學位；
1998.07，獲四川大學高分子化工專業學士學位
目錄
第二版前言
第一版前言
第1章 緒論 1
1.1 材料研究的意義和內容 1
1.2 材料研究方法分類 2
1.3 材料微觀結構及其與組成的關系 4
思考題與習題 6
參考文獻 6
第2章 光學顯微分析 7
2.1 晶體光學基礎 7
2.1.1 光的物理性質 7
2.1.2 光與固體物質的相互作用 9
2.1.3 光在晶體中的傳播 10
2.1.4 光率體 11
2.1.5 光率體在晶體中的位置——光性方位 14
2.2 偏光顯微鏡 14
2.2.1 偏光顯微鏡的構成 14
2.2.2 單偏光鏡下的晶體光學性質 15
2.2.3 正交偏光鏡下的晶體光學性質 18
2.2.4 錐光鏡下的晶體光學性質 24
2.3 其他光學顯微分析法 28
2.3.1 反光顯微鏡 28
2.3.2 特殊照明術 29
2.3.3 相襯顯微術和干涉顯微術 30
2.3.4 高溫顯微分析術 32
2.3.5 光學顯微鏡的技術參數 32
2.4 光學顯微分析樣品的制備 35
2.4.1 取樣 35
2.4.2 鑲嵌 35
2.4.3 磨光 36
2.4.4 拋光 36
2.4.5 浸蝕 36
2.5 光學顯微分析在材料科學中的應用 37
2.5.1 透射光顯微鏡在材料科學中的應用 37
2.5.2 反光顯微鏡在材料科學中的應用 39
2.5.3 相襯顯微鏡和干涉顯微鏡在材料科學中的應用 39
2.6 光學顯微分析技術的近期發展 40
2.6.1 體視顯微鏡與超景深三維顯微鏡 40
2.6.2 激光掃描共焦顯微鏡 40
2.6.3 掃描近場光學顯微鏡 40
2.6.4 超分辨顯微分析技術 41
思考題與習題 41
參考文獻 42
第3章 X射線衍射分析 43
3.1 X射線的物理基礎 43
3.1.1 X射線的性質 43
3.1.2 X射線的產生 44
3.1.3 X射線譜 45
3.1.4 特征X射線 46
3.2 X射線衍射原理 52
3.2.1 X射線的衍射 52
3.2.2 勞厄方程和布拉格方程 53
3.3 X射線衍射束的強度 55
3.3.1 晶體衍射強度 55
3.3.2 X射線粉末衍射累計強度 57
3.3.3 結構因子F(hkl)和衍射消光規律 57
3.4 實驗方法及樣品制備 58
3.4.1 粉末照相法 58
3.4.2 粉末衍射儀法 61
3.5 X射線粉末衍射物相定性分析 66
3.5.1 物相定性分析國際標準 66
3.5.2 PDF 卡片 67
3.5.3 粉末衍射卡片索引及檢索方法 69
3.5.4 物相定性分析應注意的問題 70
3.6 X射線物相定量分析 70
3.6.1 外標法 71
3.6.2 內標法 72
3.6.3 基體沖洗法(K 值法) 74
3.6.4 無標樣定量分析法(Rietveld 法) 74
3.7 晶體結構分析 75
3.7.1 X射線結構分析方法 75
3.7.2 X射線晶體衍射花樣的指數標定及晶胞參數計算 77
3.7.3 立方晶系 78
3.7.4 四方晶系和六方晶系 79
3.7.5 晶體晶胞中原子數及原子坐標的測定 80
3.7.6 X射線衍射分析的應用 81
思考題與習題 87
參考文獻 87
第4章 電子顯微分析 88
4.1 電子波長及電子透鏡 88
4.2 透射電鏡 90
4.2.1 透射電鏡的工作原理和特點 90
4.2.2 透射電鏡成像系統的作用原理 91
4.2.3 透射電鏡樣品制備 92
4.2.4 透射電鏡像襯度形成 97
4.2.5 透射電鏡中的電子衍射 100
4.2.6 透射電鏡應用舉例 110
4.3 掃描電鏡 114
4.3.1 掃描電鏡的特點和工作原理 114
4.3.2 掃描電鏡成像的物理信號 115
4.3.3 掃描電鏡的構造 116
4.3.4 掃描電鏡的主要性能 117
4.3.5 掃描電鏡樣品制備 119
4.3.6 掃描電鏡像襯度形成 119
4.3.7 掃描電鏡應用舉例 121
4.4 電子探針儀 124
4.4.1 電子探針儀的特點和工作原理 124
4.4.2 特征X射線的檢測 125
4.4.3 電子探針儀的實驗方法 127
4.5 電鏡的近期發展 131
4.5.1 衍襯像 131
4.5.2 高分辨像 133
4.5.3 超高壓電鏡 135
4.5.4 掃描透射電鏡 135
4.5.5 分析電鏡 136
4.5.6 低真空掃描電鏡 137
4.5.7 冷凍電鏡 139
4.5.8 多維電鏡 140
4.5.9 電鏡附件 141
思考題與習題 141
參考文獻 141
第5章 熱分析 142
5.1 熱分析技術的分類 142
5.2 差熱分析 143
5.2.1 差熱分析原理 143
5.2.2 差熱曲線的影響因素 146
5.3 差示掃描量熱分析法 149
5.3.1 差示掃描量熱分析的原理 149
5.3.2 差示掃描量熱曲線及其影響因素 151
5.4 熱重分析 152
5.4.1 熱重分析儀 153
5.4.2 熱重曲線 153
5.4.3 影響熱重曲線的因素 154
5.5 熱機械分析 158
5.5.1 熱膨脹分析 158
5.5.2 靜態熱機械分析 159
5.5.3 動態熱機械分析 160
5.6 熱分析技術的應用 162
5.6.1 差熱分析及差示掃描量熱分析法的應用 162
5.6.2 熱重分析的應用 170
5.6.3 熱膨脹分析的應用 171
5.6.4 熱機械分析的應用 171
5.7 熱分析技術的近期發展 172
5.7.1 調制溫度式差示掃描量熱分析 172
5.7.2 其他熱分析技術 173
5.7.3 熱分析聯用技術 174
思考題與習題 175
參考文獻 175
第6章 分子與原子光譜分析 176
6.1 光譜分析技術分類及基本原理 176
6.2 紫外光譜分析 177
6.2.1 紫外光譜的產生 177
6.2.2 發色基團、助色基團和吸收帶 178
6.2.3 紫外光譜儀 180
6.2.4 譜圖解析步驟 182
6.2.5 紫外光譜的應用 182
6.3 紅外光譜分析 184
6.3.1 紅外光譜的產生條件 184
6.3.2 分子振動頻率 185
6.3.3 分子振動的形式 186
6.3.4 紅外光譜的吸收強度和表示方法 188
6.3.5 紅外光譜的特征性及基團頻率 189
6.3.6 影響基團頻率的因素 192
6.3.7 紅外光譜定性分析 193
6.3.8 紅外光譜定量分析 195
6.3.9 傅里葉變換紅外光譜儀 195
6.3.10 試樣的制備 197
6.3.11 紅外光譜在材料分析中的應用 198
6.3.12 紅外光譜在材料表界面結構分析中的應用 201
6.4 激光拉曼光譜分析 202
6.4.1 拉曼散射光譜的產生 202
6.4.2 實驗設備和實驗技術 204
6.4.3 拉曼光譜在材料研究中的應用 204
6.5 原子吸收光譜分析 206
6.5.1 原子吸收光譜分析的基本原理 207
6.5.2 原子吸收光譜譜線特征 208
6.5.3 原子吸收光譜儀的結構 210
6.5.4 原子吸收光譜的實驗技術 211
6.5.5 原子吸收光譜在材料分析中的應用 213
6.5.6 原子吸收光譜技術的進展 214
6.6 原子發射光譜分析 215
6.6.1 原子發射光譜分析的基本原理 215
6.6.2 原子發射光譜譜線特征 216
6.6.3 原子發射光譜儀的結構 216
6.6.4 原子發射光譜的實驗技術 217
6.6.5 原子發射光譜分析法在材料分析中的應用 219
6.6.6 原子發射光譜技術的進展 219
思考題與習題 220
參考文獻 222
第7章 核磁共振分析 223
7.1 核磁共振的基本原理 223
7.1.1 原子核的自旋 224
7.1.2 核磁共振現象 224
7.1.3 弛豫 227
7.2 質子的化學位移 228
7.2.1 屏蔽效應和化學位移 228
7.2.2 影響質子化學位移的因素 229
7.3 自旋耦合 231
7.3.1 自旋耦合和自旋裂分 231
7.3.2 質子耦合常數與分子結構的關系 232
7.4 核磁共振的信號強度 233
7.5 圖譜解析 233
7.6 儀器構造和樣品制備 235
7.6.1 核磁共振波譜儀的構造 235
7.6.2 核磁共振實驗樣品的制備 235
7.7 13C 核磁共振波譜 236
7.8 核磁共振技術的進展 238
7.8.1 核磁共振波譜圖分析的輔助技術 238
7.8.2 固體高分辨NMR 譜圖 238
7.8.3 二維NMR 技術及其基本原理 239
7.9 核磁共振波譜在材料分析研究中的應用 240
7.9.1 材料的定性鑒別 240
7.9.2 化合物數均分子量的測定 242
7.9.3 共聚物組成的測定 243
7.9.4 硅酸鹽水泥基材料相結構和組分分析 243
思考題與習題 245
參考文獻 246
第8章 質譜分析 247
8.1 質譜技術基本原理 247
8.1.1 質譜儀的基本工作原理 247
8.1.2 質譜儀的種類和技術指標 251
8.1.3 質譜圖的表示和解釋方法 253
8.2 離子的類型 254
8.3 離子化方法 258
8.4 質譜定性分析及圖譜解析 261
8.4.1 分子量的測定 261
8.4.2 分子式的確定 262
8.4.3 根據裂解模型鑒定化合物和確定結構 263
8.5 質譜定量分析 264
8.6 質譜聯用技術 265
8.7 質譜分析在材料研究中的應用 270
8.7.1 質譜分析在高分子材料分析中的應用 270
8.7.2 質譜分析在無機材料分析中的應用 274
思考題與習題 276
參考文獻 277
第9章 色譜分析 278
9.1 氣相色譜 278
9.1.1 氣相色譜儀的構造 278
9.1.2 氣相色譜檢測器 278
9.1.3 氣相色譜的應用 279
9.2 高效液相色譜 281
9.2.1 高效液相色譜儀的結構原理和分析方法的建立 281
9.2.2 高效液相色譜的應用 282
9.3 凝膠滲透色譜 282
9.3.1 凝膠滲透色譜的工作原理 283
9.3.2 凝膠滲透色譜儀的主要構成 283
9.3.3 凝膠滲透色譜譜圖和校正原理 285
9.3.4 凝膠滲透色譜的應用 287
9.4 色譜分析在材料研究中的應用 287
9.4.1 氣相色譜分析在材料研究中的應用 288
9.4.2 高效液相色譜分析在材料研究中的應用 290
9.4.3 凝膠滲透色譜分析在材料研究中的應用 291
9.5 色譜技術新進展 293
9.5.1 氣相色譜的新進展 293
9.5.2 高效液相色譜的新進展 294
9.5.3 凝膠滲透色譜的新進展 294
思考題與習題 295
參考文獻 296
第10章 其他分析方法 297
10.1 X射線光電子能譜分析 297
10.1.1 X射線光電子能譜分析理論基礎 297
10.1.2 儀器結構和工作原理 298
10.1.3 實驗技術 300
10.1.4 離子束濺射技術 300
10.1.5 荷電校準 300
10.1.6 采樣深度 300
10.1.7 譜圖分析技術 301
10.2 X射線熒光光譜分析 305
10.2.1 X射線熒光光譜原理 305
10.2.2 熒光產額 305
10.2.3 X射線熒光分析 306
10.2.4 X射線熒光光譜分析的特點 306
10.2.5 X射線熒光光譜儀的結構和原理 306
10.2.6 X射線熒光光譜分析方法 308
10.2.7 X射線熒光光譜分析制樣方法 309
10.3 俄歇電子能譜分析 310
10.3.1 方法原理 311
10.3.2 儀器結構 312
10.3.3 實驗技術 313
10.3.4 俄歇電子能譜圖的分析技術 313
10.3.5 元素沿深度方向的分布分析 315
10.3.6 微區分析 316
10.4 低能電子衍射分析 317
10.4.1 LEED基礎理論 318
10.4.2 低能電子衍射儀 319
10.4.3 低能電子衍射應用 319
10.5 掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡分析 320
10.5.1 掃描隧道顯微鏡 320
10.5.2 原子力顯微鏡 321
10.6 X射線計算機斷層掃描分析 324
10.6.1 基本原理 324
10.6.2 X射線計算機斷層掃描設備主要構成 325
10.6.3 X-CT在材料研究領域中的應用 326
思考題與習題 328
參考文獻 328
第11章 材料測試方法的綜合應用 329
11.1 面向水化機理的水泥基材料的微觀結構測試 329
11.2 鈮碲酸鹽玻璃結構失穩及控制機理 336
11.3 無溶劑二硫化鉬納米粒子流體的結構和性能表征 338
11.4 水泥水化產物參與砂漿泛白的辨識 341
11.5 材料剖析 342
思考題與習題 344
參考文獻 344
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