了得網工業技術_材料表征的近代物理方法

內容簡介

《材料表征的近代物理方法》簡要闡述用於材料表征的幾種傳統物理方法，包括電子顯微術、X射線衍射術、電子衍射術、紅外吸收光譜術和成分分析方法等。主要篇幅用於闡述幾種近代物理方法，包括激光拉曼光譜術、原子力顯微術、同步輻射X射線術和多方法聯用術。《材料表征的近代物理方法》對各種近代物理方法的基本原理做了簡單介紹，著重於闡明如何使用這些方法，它們在材料表征中能夠提供哪些信息，各自的適用範圍，以及優缺點的比較等。此外，還列舉了各種技術的應用實例。

《材料表征的近代物理方法》可作為材料及其相關領域的高校教師和科技工作者的參考用書，也可用作相關專業研究生和高年級本科生的教材。

前言
第1章緒論
1.1 材料表征的意義和內容
1.2 材料微觀結構表征的物理方法
第2章材料表征的傳統方法
2.1 透射電子顯微術
2.1.1 概述
2.1.2 儀器和工作模式
2.1.3 圖像襯度形成機制
2.1.4 選區電子衍射
2.1.5 試樣制備技術
2.2 掃描電子顯微術
2.2.1 概述
2.2.2 掃描電鏡的成像原理和結構前言
第1章緒論
1.1 材料表征的意義和內容
1.2 材料微觀結構表征的物理方法
第2章材料表征的傳統方法
2.1 透射電子顯微術
2.1.1 概述
2.1.2 儀器和工作模式
2.1.3 圖像襯度形成機制
2.1.4 選區電子衍射
2.1.5 試樣制備技術
2.2 掃描電子顯微術
2.2.1 概述
2.2.2 掃描電鏡的成像原理和結構
2.2.3 高速電子流與固體物質的相互作用
2.2.4 結構細節、分辨率和襯度
2.2.5 圖像襯度機制
2.2.6 試樣準備
2.2.7 圖像解釋
2.2.8 應用實例
2.3 X射線衍射術
2.3.1 布拉格定律
2.3.2 單晶體衍射
2.3.3 多晶體衍射
2.3.4 X射線衍射術的近進展
2.4 紅外吸收光譜術
2.4.1 基本原理
2.4.2 分子的振動形式
2.4.3 紅外光譜四要素
2.4.4 紅外光譜術的應用
2.4.5 紅外光譜新技術
2.5 材料的成分分析
2.5.1 特征X射線分析
2.5.2 背散射電子分析
2.5.3 俄歇電子分析
2.5.4 X射線光電子能譜分析
參考文獻
第3章同步輻射X射線術
3.1 引言
3.1.1 同步輻射光源的發生
3.1.2 同步輻射光源發展簡史
3.1.3 同步輻射光源的構造
3.1.4 同步輻射光源的優點
3.1.5 同步輻射的應用概述
3.2 X射線吸收精細結構
3.2.1 XAFS簡介
3.2.2 XAFS裝置
3.2.3 XAFS實驗方法和樣品制備
3.2.4 XAFS的應用實例
3.3 同步輻射X射線衍射技術
3.3.1 SR-XRD簡介
3.3.2 同步輻射X射線單晶衍射技術
3.3.3 同步輻射X射線多晶衍射技術
3.3.4 應用實例
3.4 同步輻射小角X射線散射
3.4.1 SR-SAXS簡介
3.4.2 SR-SAXS應用實例
3.5 同步輻射其他線站的新進展
3.5.1 同步輻射軟X射線譜學顯微光束線站
3.5.2 硬X射線微聚焦線站
3.5.3 生物大分子晶體學線站
參考文獻
第4章原子力顯微術
4.1 原子力顯微術的主要功能和適用領域
4.1.1 SPM、STM和AFM
4.1.2 AFM的主要功能
4.1.3 幾種顯微術的比較
4.2 基本原理和儀器學
4.2.1 儀器結構和成像原理
4.2.2 AFM探針
4.2.3 針尖
4.3 操作模式
4.4 成像模式
4.4.1 高度像
4.4.2 相位像
4.4.3 設定比rsp
4.4.4 偏差像
4.4.5 側向力像
4.4.6 力調制模式像
4.4.7 力曲線和納米力學圖
4.5 試樣準備
4.5.1 概述
4.5.2 切片術和表面切平術
4.5.3 斷裂面術
4.5.4 大分子試樣的準備
4.6 圖像解釋
4.6.1 針尖引起的偽跡
4.6.2 光學干涉條紋
4.6.3 熱漂移
4.6.4 掃描器性能的影響
4.6.5 振動引起的偽跡
4.6.6 針尖力的影響
4.7 材料表征的AFM應用
4.7.1 聚合物材料
4.7.2 碳材料
4.7.3 復合材料
參考文獻
第5章激光拉曼光譜術
5.1 拉曼光譜術的適用範圍
5.2 拉曼散射和拉曼光譜
5.2.1 拉曼散射和瑞利散射
5.2.2 拉曼峰的頻移、強度、峰寬和偏振
5.2.3 溫度和壓力對拉曼峰的影響
5.2.4 定量分析和定性分析
5.3 儀器和主要技術
5.3.1 拉曼光譜儀
5.3.2 顯微拉曼光譜術
5.3.3 纖維光學拉曼光譜術
5.3.4 增強拉曼光譜術
5.3.5 拉曼光譜的噪聲及其減除
5.3.6 試樣準備和安置
5.4 拉曼光譜術的應用
5.4.1 成分鋻別
5.4.2 聚合物的分子結構
5.4.3 結晶結構
5.4.4 取向結構
5.4.5 共混聚合物的相結構
5.4.6 界面微觀結構
5.4.7 界面微觀力學
參考文獻
第6章多方法聯用術
6.1 概述
6.2 AFM與拉曼光譜術的聯合
6.2.1 AFM與拉曼光譜術聯合的功能
6.2.2 針尖增強拉曼光譜術
6.2.3 近場光學顯微術
6.2.4 AFM/拉曼繫統儀器學
6.3 SEM與拉曼光譜術的聯合
6.4 紅外光譜術與拉曼光譜術的聯合
6.5 AFM與紅外光譜術的聯合和納米紅外光譜術
6.5.1 AFM與紅外光譜術的聯合
6.5.2 納米紅外光譜術
6.6 AFM與TEM的聯合應用
6.6.1 AFM和TEM的依次測試
6.6.2 AFM與超薄切片機的聯合
6.7 在線多技術聯用
參考文獻

在線試讀

第1章緒論

1.1材料表征的意義和內容

材料表征通常是指對材料微觀結構的分析，有時也包含對材料性能和結構與性能關繫的分析。

無論是有機材料還是無機材料，它們的結構，包括成分和組織構造，都有著不同程度的不均勻性。材料的性質與這種不均勻性密切相關。顯然，對不均勻結構的詳盡分析對原有材料的合理利用和發展新材料是至關重要的。結構分析，在一定意義上可以說是在不同空間尺度的不均勻性分析。

例如，對聚合物材料，結構分析包括從分子結構到聚集態結構的分析，相應的空間尺度為從納米級到微米級的範圍。分子結構的表征包括探索的化學組成、鍵接方式、空間立構、支化與支聯以及共聚物的序列結構等。聚集態分析則主要包括結晶結構、原纖結構和共混物相結構、共聚物微相結構以及它們的取向的探索。結晶結構的表征內容豐富，包括“宏觀”的結晶度和晶體的晶型、晶體內部的位錯和層錯等缺陷以及晶界、空穴和雜質局部應力和應變等。取向結構的內容則包括大分子排列的取向和聚集態的排列取向。本書所述的材料表征主要是指對材料聚集態的結構分析。

1.2材料微觀結構表征的物理方法

有許多方法可用於材料微觀結構的表征，包括化學方法和物理方法，前者不在本書的內容範圍之內。

物理方法主要是利用某種能量束與試樣物質相互作用，檢測來自試樣的，由於這種相互作用而產生的多種多樣信息，分析這些信息，從而獲取試樣結構和性能的資料。常用能量束可以是高速電子流，或者某種波長的電磁波。近代發展迅速的原子力顯微術則將針尖作用力作為試樣物質信息的激發源。

按照處理來自試樣信息的不同方式，可將微觀結構表征的物理方法分為以下幾種。

1.成像方法

光學顯微成像是經濟、普及的結構分析方法，包括常用的振幅顯微成像、相位襯度成像、相干成像和偏振光成像。光學成像能給出試樣形態學、結晶學和組織學等聚集態結構的資料。光學成像的空間分辨率受到光波衍射的限制。

電子顯微成像檢測來自試樣物質的電子信號成像，具有比光學顯微成像高得多的空間分辨率。常用的有透射電子像和掃描二次電子像。電子像能以高空間分辨率（0.1nm級）給出固體聚集態的結構資料。圖像解釋時必須特別注意考慮圖像形成的襯度機制。

顯微拉曼光譜術的微米級的空間分辨率能給出試樣的成分像、結晶度像以及共混物的相

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