普通高等教育“十二五”规划教材·多晶材料X射线衍射：实验原理、方法与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

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内容简介

《普通高等教育“十二五”规划教材·多晶材料X射线衍射：实验原理、方法与应用》内容分为4部分：（1）数据测量方法：介绍了粉末X射线衍射实验设备、样品制备方法及技巧；（2）数据处理软件操作：讲解X射线衍射实验数据处理软件Jade的基本操作方法；（3）X射线衍射传统分析方法：物相定性分析、定量分析、结晶度、点阵常数精确测量、晶粒尺寸与微观应变、残余应力计算；（4）Rietveld全谱拟合精修方法：通过Jade的精修功能模块和Maud软件对Rietveld方法的原理、实验方法、数据处理方法及实验技巧进行详细讲解。实用性、可操作性和技巧性是本书的特点。实验原理根据实用原则进行简单讲述，实验操作步骤具体，注意事项全面，对于不具备X射线衍射实验技术知识的读者，可作为入门教材；对于有一定基础的读者及仪器操作人员，通过阅读本书将对实验技术水平的提高很有帮助。《普通高等教育“十二五”规划教材·多晶材料X射线衍射：实验原理、方法与应用》内容全面，用词浅显易懂，各章安排有序而又独立，作为参考书可根据需要选阅相应章节内容。
本书可作为本科生、硕士生和博士生的实验教学用书，也可作为专业技术人员和仪器操作人员的工具书。

内页插图

目录

1 X射线衍射仪的操作与数据测量
1.1 多晶X射线衍射仪的基本原理与构造
1.1.1 X射线发生器
1.1.2 测角仪
1.1.3 X射线强度测量记录系统
1.2 X射线辐射防护
1.3 X射线衍射仪使用的注意事项
1.4 多晶衍射样品的制备方法
1.4.1 块体样品的制备
1.4.2 粉末样品的制备
1.4.3 平板试样制备的其它一些问题
1.5 测量方式和实验参数的选择
1.5.1 X射线波长的选择
1.5.2 X射线的单色方法选择
1.5.3 管压管流选择
1.5.4 狭缝的选择
1.5.5 扫描参数选择
1.6 Rigaku D/max 2500型X射线衍射仪操作实例

2 Jade的基本操作
2.1 Jade的功能
2.2 Jade的用户界面和基本功能操作
2.2.1 窗口功能
2.2.2 菜单功能
2.2.3 主工具栏和编辑工具栏
2.2.4 弹出菜单
2.2.5 基本显示操作按钮
2.2.6 状态栏
2.3 程序设置
2.3.1 显示设置（display）
2.3.2 仪器参数 （Instrument）
2.3.3 报告内容设置（Report）
2.3.4 个性化设置 （Misc）
2.4 数据文件格式与读入文件
2.4.1 读入衍射数据文件
2.4.2 读入文件的参数设置
2.5 建立PDF数据库检索文件
2.5.1 建立PDF卡片索引的方法
2.5.2 建立ICSD数据库索引
2.6 寻峰
2.6.1 寻峰
2.6.2 寻峰报告
2.7 图谱拟合
2.7.1 拟合参数设置
2.7.2 手动拟合方式
2.7.3 拟合函数和误差
2.7.4 全谱拟合
2.7.5 单峰拟合
2.7.6 分段拟合
2.7.7 拟合报告
2.7.8 拟合数据的输出
2.8 打印预览
2.8.1 安装打印机
2.8.2 打印预览窗口
2.8.3 布局设置

3 Jade的高级操作
3.1 多谱操作
3.1.1 多谱读入
3.1.2 多谱操作
3.1.3 多谱比较
3.1.4 多谱显示与打印
3.1.5 多谱合并
3.1.6 多谱拟合
3.1.7 多谱拟合计算结晶度
3.2 根据d值计算衍射面指数
3.3 检索PDF光盘
3.4 根据晶体结构计算XRD谱图

4 物相定性分析
4.1 物相的含义
……
5 传统物相定量方法
6 结晶度计算
7 点阵常数的精密化计算
8 晶粒大小及微观应变的计算
9 残余应力测量
10 Rietveld全谱拟合精修——Jade
11 Rietveld全谱拟合精修——Maud
参考文献

前言/序言

晶体结构分析的基石：透射电子显微镜在材料科学中的前沿应用 本书聚焦于材料科学领域中，以透射电子显微镜（TEM）为核心技术，进行高分辨成像、微观结构表征与成分分析的最新进展与实践操作。 内容概述 本书系统阐述了透射电子显微镜（TEM）在现代材料科学研究，特别是在纳米材料、功能薄膜、合金学以及半导体器件分析中的不可替代的作用。内容组织严谨，从TEM的基础物理原理出发，深入探讨了样品制备的精细技术，并详尽介绍了如何利用高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、扫描透射电子显微镜（STEM）以及电子衍射（Diffraction）技术来解析复杂材料的微观结构、晶体缺陷、界面特性和局域化学态。 第一部分：透射电子显微镜基础理论与仪器原理 本部分为理解后续复杂实验奠定理论基础。 第一章：电子与物质的相互作用及成像基础 深入解析电子束穿透样品后发生的弹性与非弹性散射过程，这是TEM成像与衍射信号的物理根源。详细讨论了洛伦兹散射、布拉格衍射、爱华兹散射等关键物理现象。阐述了电子枪（如热发射枪、场发射枪）的性能对成像质量的影响，以及电磁透镜的工作原理、物镜与中间镜对像差（如球差、色差）的控制和校正方法。重点介绍如何通过电子光路设计实现从衍射模式到像模式的切换。 第二章：样品制备：获得高质量TEM像的关键 强调了“好的样品等于成功了一半”的原则。系统介绍了针对不同类型材料（如块体金属、陶瓷、聚合物、二维材料）的样品制备策略。详细描述了机械研磨、电解抛光、离子束抛光（PIPS）、聚焦离子束（FIB）等技术的操作流程、优缺点及常见问题。特别关注了超薄切片技术在生物材料和聚合物研究中的应用，以及如何制备原子尺度的薄膜样品以进行HRTEM分析。 第二部分：成像技术与结构解析 本部分是本书的核心，聚焦于如何利用TEM获取结构信息。 第三章：高分辨透射电子显微镜（HRTEM）成像 详细讲解了晶体结构信息的获取。阐述了晶格成像的基本原理，包括像差校正对分辨力的影响。讨论了如何通过改变衬度因子（如晶面指数、离焦量）来优化衬度，区分晶格图像与高频噪声。重点剖析了晶体缺陷的识别，如位错（Edge, Screw, Mixed）、堆垛层错、晶界（如小角度、大角度晶界）的形态学特征与定性分析方法。 第四章：电子衍射（Diffraction）在晶体学分析中的应用 区分了选区电子衍射（SAED）和区域电子衍射（R-ED）的应用场景。详述了如何通过衍射斑点的分布、间距和对称性来确定晶体结构类型（FCC, BCC, HCP等）、晶带轴方向以及晶体的取向关系。探讨了多晶体和非晶体材料的衍射图样分析，以及如何利用菊池线（Kikuchi Pattern）进行精确的样品定位和晶体学标定。 第五章：扫描透射电子显微镜（STEM）成像模式 对比了STEM与TEM在信息获取上的差异。重点介绍基于不同探测器的STEM成像技术： 高角度环形暗场（HAADF-STEM）： 基于原子序数（$Z$）对比度，如何清晰分辨不同元素的位置和原子列的相对强度，是进行原子尺度定量分析的首选技术。 明场（BF-STEM）和环形明场（ADF-STEM）： 如何通过调节收集角获取与TEM互补的衬度信息，尤其适用于缺陷分析。 第三部分：成分分析与光谱学技术 本部分关注如何结合TEM获取材料的元素组成和化学态信息。 第六章：能量色散X射线光谱（EDS/EDX） 系统介绍了利用STEM/TEM束激发的X射线与材料相互作用的原理。详述了EDS的定量和定性分析方法，包括$k$因子标定、ZAF校正等。重点讨论了如何处理微区（几纳米尺度）的元素分布，分析不同相之间的元素扩散和偏析现象。同时也分析了薄膜样品分析中衬度效应和背散射对EDS结果的影响。 第七章：电子能量损失谱（EELS） 作为高能量分辨率的化学分析工具，EELS的理论基础包括低损失区（等离子体振荡、弹性散射）和高损失区（内壳层激发）。详细阐述了如何利用吸收边（Absorption Edge）的形状和位置来确定元素的化学价态、配位数和局部电子结构。探讨了谱峰拟合技术在确定氧空位浓度和半导体电子带结构中的应用。 第八章：耦合分析与动态过程研究 本部分探讨多技术融合以及原位（In-situ）实验的最新趋势。 第九章：多技术数据融合与三维重建 讨论如何将TEM/STEM的结构信息与EDS/EELS的成分信息进行数据立方体分析（Data Cube Analysis），实现结构-成分的四维可视化。介绍了STEM层析（Tomography）技术，通过倾转样品获取多角度投影，利用重建算法恢复材料的三维原子排列和孔隙结构，特别适用于多孔材料和复杂纳米复合体的研究。 第十章：原位透射电子显微学 探讨了在实时电镜环境下观测材料动态变化的尖端技术。详细描述了原位电化学（In-situ Electrochemistry）夹具、原位加热/制冷台以及原位应力/应变加载平台的使用方法和实验设计。通过实例展示如何实时捕捉锂离子电池电极材料的相变、金属材料的塑性变形过程以及催化剂的表面反应机理。 目标读者与价值 本书旨在服务于材料学、物理学、化学工程以及相关交叉学科的高年级本科生、研究生以及科研工作者。通过结合详实的理论阐述与丰富的实际案例分析，读者不仅能够掌握操作尖端电镜设备的能力，更能深入理解如何从复杂的衍射图样和高分辨图像中提取出精确的材料结构与性能信息，从而推动新材料的设计与开发。本书侧重于“解析”而非“成像”，强调对实验数据背后的物理化学意义的深刻洞察。