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绪论1

第1章 X射线衍射分析3

1.1 几何结晶学基础3

1.1.1 晶体的特征3

1.1.2 晶体结构的周期性和空间点阵3

1.1.3 倒易点阵5

1.2 X射线物理学基础6

1.2.1 X射线的发现6

1.2.2 X射线的本质6

1.2.3 X射线的产生7

1.2.4 X射线谱7

1.2.5 X射线与物质的相互作用10

1.2.6 X射线的探测与防护13

1.3 X射线衍射理论13

1.3.1 X射线衍射产生的物理原因13

1.3.2 X射线衍射方程14

1.3.3 X射线衍射束的强度17

1.3.4 影响衍射线强度的几种因子及点阵消光法则18

1.4 X射线衍射方法22

1.4.1 常用的实验方法23

1.4.2 粉晶法成像原理24

1.5 X射线衍射仪26

1.5.1 X射线光源27

1.5.2 X射线测角仪28

1.5.3 探测记录系统30

1.5.4 实验与测量方法30

1.6 X射线物相分析技术31

1.6.1 定性分析31

1.6.2 定量分析35

第2章 电子光学36

2.1 电子显微镜发展简史36

2.2 电子光学基础37

2.2.1 光学显微镜的局限性37

2.2.2 电子的波动性38

2.2.3 电子在电磁场中的运动39

2.2.4 电子透镜41

2.2.5 电磁透镜的像差43

2.2.6 电子透镜分辨本领45

2.2.7 电磁透镜的场深和焦深46

2.3 电子与物质的相互作用47

2.3.1 电子散射47

2.3.2 内层电子激发后的弛豫过程48

2.3.3 电子显微镜常用的各种电子信号48

2.3.4 相互作用体积与信号产生的深度和广度50

第3章 透射电子显微镜52

3.1 透射电镜的工作原理及结构52

3.1.1 透射电镜的工作原理52

3.1.2 透射电镜的结构52

3.2 透射电镜的主要性能指标57

3.2.1 分辨率57

3.2.2 放大倍数57

3.2.3 加速电压57

3.3 透射电镜样品制备方法57

3.3.1 间接样品（复型）的制备58

3.3.2 直接样品的制备58

3.4 电子衍射60

3.4.1 电子衍射基本公式60

3.4.2 单晶电子衍射谱60

3.4.3 多晶电子衍射谱61

3.4.4 电子衍射方法61

3.4.5 电子衍射物相分析的特点61

3.5 透射电镜成像操作62

3.5.1 明场成像和暗场成像62

3.5.2 中心暗场成像62

3.6 透射电子显微像63

3.6.1 质厚衬度（散射衬度）63

3.6.2 衍射衬度64

3.6.3 相位衬度65

3.7 高压电子显微镜66

3.7.1 高压电镜的特点66

3.7.2 高压电镜的应用67

3.8 透射电镜在材料科学中的应用67

第4章 扫描电子显微分析68

4.1 扫描电镜工作原理68

4.2 扫描电镜特点68

4.3 扫描电镜的结构69

4.3.1 电子光学系统（镜筒）69

4.3.2 信号的收集和图像显示系统71

4.3.3 真空系统71

4.4 扫描电镜主要性能指标72

4.4.1 分辨本领72

4.4.2 放大倍数72

4.5 扫描电镜图像及其衬度73

4.5.1 扫描电镜图像的衬度73

4.5.2 二次电子像74

4.5.3 背散射电子像75

4.5.4 吸收电子像76

4.6 扫描电镜样品制备方法77

4.6.1 对试样的要求77

4.6.2 块状试样77

4.6.3 粉末试样77

4.6.4 镀膜77

4.7 扫描电镜在材料科学中的应用78

第5章 晶体光学基础79

5.1 自然光与偏振光79

5.2 光的折射和全反射80

5.3 光的色散81

5.4 光在晶体中的传播82

5.5 光率体83

5.5.1 均质体光率体83

5.5.2 一轴晶光率体83

5.5.3 二轴晶光率体85

5.6 光性方位89

5.6.1 高级晶族晶体的光性方位89

5.6.2 中级晶族晶体的光性方位89

5.6.3 低级晶族晶体的光性方位89

第6章 光学显微分析91

6.1 偏光显微镜91

6.2 单偏光镜下晶体的光学性质92

6.2.1 晶体形态92

6.2.2 解理94

6.2.3 矿物的颜色与多色性、吸收性96

6.2.4 矿物的轮廓、贝克线、糙面及突起98

6.3 正交偏光镜下晶体的光学性质101

6.3.1 正交偏光镜装置及特点101

6.3.2 正交偏光镜下矿物的消光及干涉现象102

6.3.3 干涉色及干涉色色谱表105

6.3.4 补色法则及补色器108

6.3.5 正交偏光镜下晶体主要光学性质的观测110

6.4 锥光镜下晶体的光学性质116

6.4.1 锥光系统装置及特点116

6.4.2 一轴晶干涉图117

6.4.3 二轴晶矿物的干涉图122

6.5 透明薄片系统鉴定128

第7章 热分析技术130

7.1 差热分析（DTA）130

7.1.1 差热分析的基本原理131

7.1.2 差热分析曲线132

7.1.3 差热分析的应用136

7.2 差示扫描量热分析137

7.2.1 差示扫描量热分析的原理138

7.2.2 差示扫描量热曲线139

7.2.3 差示扫描量热分析的应用139

7.3 热重分析139

7.3.1 热重分析的原理139

7.3.2 热重曲线140

7.3.3 影响热重曲线的因素141

7.3.4 热重分析的应用143

7.4 热膨胀法144

7.4.1 热膨胀法的基本原理144

7.4.2 热膨胀仪及实验方法144

7.4.3 热膨胀率的应用145

7.5 综合热分析146

7.5.1 综合热分析法概论146

7.5.2 综合热分析法的应用146

第8章 红外光谱分析149

8.1 红外光谱的基本概念149

8.1.1 红外光谱的形成149

8.1.2 量子学说和分子内部的能级149

8.1.3 分子的振动与红外吸收150

8.2 红外光谱仪153

8.2.1 傅里叶变换红外光谱仪的基本原理153

8.2.2 傅里叶红外光谱法的主要优点155

8.3 红外光谱的样品制备156

8.3.1 红外光谱法对试样的要求156

8.3.2 制样的方法156

8.4 红外光谱数据处理158

8.4.1 红外光谱的表示方法158

8.4.2 光谱差减160

8.4.3 光谱归一化162

8.4.4 生成直线163

8.4.5 光谱平滑164

8.5 红外光谱的分析164

8.5.1 定性分析164

8.5.2 定量分析165

8.6 红外光谱法应用实例168

8.6.1 水泥的红外光谱研究168

8.6.2 高岭土及其相关矿物170

8.6.3 蛇纹石及其相关矿物170

8.6.4 氧化石墨烯170

8.6.5 聚苯乙烯171

8.6.6 石蜡172

第9章 X射线光谱显微分析173

9.1 电子探针X射线显微分析173

9.2 电子探针仪的构造和工作原理173

9.3 能谱仪174

9.3.1 能谱仪结构174

9.3.2 能谱仪的工作原理175

9.3.3 能谱仪的性能特点176

9.4 波谱仪177

9.5 能谱（EDS）与波谱（WDS）的比较182

9.6 谱仪分析模式183

9.6.1 点分析184

9.6.2 线扫描分析185

9.6.3 面扫描分析185

9.6.4 定量分析185

第10章 其他分析测试技术188

10.1 扫描探针显微镜的分类188

10.1.1 原子力显微镜188

10.1.2 近场光学显微镜189

10.1.3 弹道电子发射显微镜190

10.2 扫描隧道显微镜191

10.2.1 STM的工作模式以及局限性192

10.2.2 扫描隧道显微镜应用方面192

10.3 原子力显微镜193

10.3.1 原子力显微镜结构以及工作原理193

10.3.2 原子力显微镜的硬件结构194

10.3.3 原子力显微镜各种成像模式的原理195

10.3.4 原子力显微镜的应用198

参考文献200