材料X射线衍射与电子显微分析:材料分析测试技术

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周玉,武高辉 著
图书标签:
  • 材料科学
  • X射线衍射
  • 电子显微镜
  • 材料分析
  • 材料测试
  • 晶体结构
  • 微观结构
  • 表征技术
  • XRD
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出版社: 哈尔滨工业大学出版社
ISBN:9787560313382
版次:1
商品编码:10214843
包装:平装
出版时间:2007-08-01
页数:283
正文语种:中文

具体描述

编辑推荐

  《材料分析测试技术:材料X射线衍射与电子显微分析》可作为材料科学与工程学科的本科生教材或教学参考书,也可供从事材料研究及分析检测方面工作的技术人员参考。

内容简介

  《材料分析测试技术》介绍了用x射线衍射和电子显微技术分析材料微观组织结构的原理、设备及试验方法。内容包括:x射线衍射方向与强度、多晶体分析方法及x射线衍射仪、物相分析、宏观应力测定、透射电镜结构与原理、复型技术、电子衍射、衍衬成像、扫描电镜结构与原理、电子探针显微分析等。同时,简要介绍了离子探针、低能电子衍射、俄歇电子能谱仪、扫描隧道与原子力显微镜及x射线光电子能谱仪等显微分析方法,并附有实验指导书和附录。书中的实例分析注重引入了材料微观组织结构分析方面的新成果。

目录

绪论
第一章 X射线的性质
1-1 引言
1-2 X射线的本质
1-3 X射线的产生及X射线管
1-4 X射线谱
1-5 X射线与物质的相互作用
1-6 X射线的安全防护
习题

第二章 X射线衍射方向
2-1 引言
2-2 晶体几何学基础
2-3 衍射的概念与布拉格方程
2-4 布拉格方程的讨论
2-5 衍射方法
习题

第三章 X射线衍射强度
3-1 引言
3-2 结构因子
3-3 多晶体的衍射强度
3-4 积分强度计算举例
习题

第四章 多晶体分析方法
4-1 引言
4-2 粉末照相法
4-3 X射线衍射仪
4-4 衍射仪的测量方法与实验参数
4-5 点阵常数的精确测定
习题

第五章 X射线物相分析
5-1 引言
5-2 定性分析的原理和分析思路
5-3 粉末衍射卡片的组成
5-4 PDF卡片的索引
5-5 物相定性分析方法
5-6 物相定量分析
习题

第六章 宏观应力测定
6-1 引言
6-2 单轴应力测定原理
6-3 平面应力测定原理
6-4 试验方法
6-5 试验精度的保证及测试原理的适用条件
习题

第七章 电子光学基础
7-1 电子波与电磁透镜
7-2 电磁透镜的像差与分辨本领
7-3 电磁透镜的景深和焦长
习题

第八章 透射电子显微镜
8-1 透射电子显微镜的结构与成像原理
8-2 主要部件的结构与工作原理
8-3 透射电子显微镜分辨本领和放大倍数的测定
习题

第九章 复型技术
9-1 概述
9-2 质厚衬度原理
9-3 一级复型和二级复型
9-4 萃取复型与粉末样品
习题

第十章 电子衍射
10-1 概述
10-2 电子衍射原理
10-3 电子显微镜中的电子衍射
10-4 单晶体电子衍射花样标定
10-5 复杂电子衍射花样
习题

第十一章 晶体薄膜衍衬成像分析
11-1 概述
11-2 薄膜样品的制备
11-3 衍衬成像原理
11-4 消光距离
11-5 衍衬运动学简介
11-6 晶体缺陷分析
习题
第十二章 扫描电子显微镜
第十三章 电子探针显微分析
第十四章 其它显微分析方法简介
实验指导书
主要参考文献
附录

前言/序言


《材料的微观世界:探秘晶格与形貌》 本书将带领读者深入探索材料的微观构成,揭示隐藏在原子层面的奥秘,理解宏观性能的根源。我们将围绕两种核心的材料表征技术——X射线衍射(XRD)和电子显微镜(EM)——展开,全面解析它们如何帮助我们理解材料的晶体结构、微观形貌、成分分布以及缺陷特征。 第一部分:X射线衍射(XRD)——窥探晶体的“指纹” X射线衍射是一种强大的无损检测技术,通过测量X射线与晶体材料相互作用产生的衍射图样,我们可以精确地确定材料的晶体结构、晶格参数、物相组成以及微观应力等信息。 晶体结构解析: 衍射原理: 深入讲解布拉格定律,阐述X射线在晶格平面上的衍射条件。 衍射谱解读: 详细介绍如何分析衍射峰的位置、强度和宽度,以及这些参数与晶体结构之间的关联。 晶格参数测定: 学习如何利用衍射数据精确计算晶胞尺寸,理解其在材料性能中的作用。 物相鉴定: 掌握使用标准数据库(如PDF卡片)进行未知物相的快速准确识别,了解不同物相在材料中的存在状态。 多晶材料分析: 讨论织构(取向)对衍射强度的影响,以及如何分析材料的择优取向。 无定形材料的分析: 介绍如何通过宽化的衍射信号识别和分析非晶态材料。 微观结构信息提取: 晶粒尺寸的估算: 学习谢勒公式,理解衍射峰展宽与晶粒尺寸的关系,并讨论其局限性。 微观应力分析: 探讨晶格畸变与衍射峰位偏移之间的关系,以及如何通过分析峰位变化来评估宏观和微观应力。 缺陷与畴结构: 介绍如何通过衍射谱的细节分析来推断材料中的位错密度、孪晶结构等微观缺陷。 XRD的应用领域: 材料研发: 新材料的结构表征,相变过程的监测。 质量控制: 生产过程中的物相分析,产品成分确认。 失效分析: 材料失效原因的晶体结构层面追溯。 地质与矿物学: 岩石和矿物的鉴定与分析。 制药工业: 药物晶型的研究与控制。 第二部分:电子显微镜(EM)——直观呈现材料的“容貌” 电子显微镜利用高能电子束作为探针,通过与样品的相互作用成像,提供比光学显微镜高得多的分辨率,从而能够观察到纳米尺度的微观形貌、表面结构和内部组织。 扫描电子显微镜(SEM)——观察表面的细节: 成像原理: 详细讲解二次电子(SE)和背散射电子(BSE)成像机制,理解它们分别反映的表面形貌和元素组成信息。 形貌观察: 掌握如何获得清晰、高分辨率的样品表面形貌图像,识别颗粒、裂纹、孔隙等特征。 成分分析(EDS/WDS): 介绍能量色散X射线谱(EDS)和波长色散X射线谱(WDS)技术,如何与SEM联用进行元素的定性半定量分析,绘制元素分布图。 表面形貌的变化: 讨论不同样品制备方法(如导电衬底、溅射镀层)对SEM成像的影响。 透射电子显微镜(TEM)——洞悉内部的结构: 成像原理: 深入理解透射电子与样品相互作用后形成的衍射衬度成像和相位衬度成像(高分辨率TEM,HRTEM)机制。 高分辨率成像: 学习如何解析原子尺度的晶格条纹,直接观察晶体缺陷,如位错、晶界、堆积层错等。 电子衍射分析: 介绍如何通过束衍射和会聚束衍射(CBED)确定晶体的晶体学方向、晶格类型和对称性,以及衍射衬度成像与晶体缺陷的关系。 成分分析(EDS/EELS): 讨论TEM-EDS和电子能量损失谱(EELS)在微区甚至纳米区的成分分析和化学态分析能力。 样品制备: 强调TEM样品制备的挑战性和多样性(如离子减薄、聚焦离子束FIB制样),以及其对成像质量的重要性。 EM的应用领域: 材料科学: 纳米材料的形貌与结构表征,晶界、位错等缺陷的研究。 生物学: 细胞、病毒等微观结构的观察。 半导体: 器件内部结构、界面缺陷的分析。 冶金学: 金属材料的显微组织、第二相等研究。 失效分析: 宏观断裂表面的微观形貌分析,失效机制的揭示。 综合应用与前沿发展: 本书还将探讨如何将X射线衍射和电子显微镜等多种分析技术相互结合,形成强大的材料分析体系。例如,通过XRD确定材料的整体相组成,再利用EM观察特定相的形貌和分布;或者通过EM观察到的微观结构特征,再结合XRD进行晶体学解释。 此外,我们将简要介绍一些正在快速发展的分析技术,例如: 原位(in-situ)分析技术: 在XRD或EM设备中进行加热、拉伸、电化学反应等过程,实时观察材料在动态条件下的结构和形貌变化。 三维成像技术: 如X射线断层扫描(XCT)和串联聚焦离子束-SEM(3D-FIB/SEM),实现材料内部的三维结构重构。 自动化与大数据分析: 介绍如何利用机器学习和人工智能来加速数据处理和分析过程。 通过本书的学习,读者将能够深刻理解材料的微观世界,掌握常用的材料分析测试技术,从而在材料的研发、生产、应用和失效分析等各个环节,具备解决实际问题的能力。

用户评价

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在电子显微镜的应用方面,这本书展现了其在材料表征中的强大能力,尤其是在识别和分析微观结构方面。我被书中关于“能量色散 X 射线光谱(EDS)”和“波长色散 X 射线光谱(WDS)”的介绍深深吸引。这两种技术通常与 SEM 集成,能够提供材料的元素组成信息,让显微镜不仅仅是“看”形貌,还能“知道”是什么组成的。 作者详细地解释了 EDS 和 WDS 的工作原理,以及它们在元素定性和定量分析中的应用。他通过大量的实例,展示了如何利用这些技术来识别材料中的夹杂物、相分布、以及表面涂层等。尤其令我印象深刻的是,书中还讨论了如何处理 EDS/WDS 数据中的一些挑战,例如光谱重叠、基体效应等,并介绍了相应的校正方法。这让我意识到,即便是这样看似直观的技术,背后也蕴含着深刻的科学原理和精密的计算。

评分

这本书真是太出乎我的意料了!我原本以为这会是一本比较枯燥的技术手册,充斥着各种晦涩难懂的公式和图表,读起来会让人昏昏欲睡。然而,当我真正翻开它,才发现自己错了。作者的文字功底非常扎实,将“材料X射线衍射与电子显微分析”这样看似高深的领域,用一种非常生动形象的方式展现出来。开篇的导论部分,我没有预想中的学术报告式的平铺直叙,而是通过一些引人入胜的案例,比如材料的结构如何影响其宏观性能,以及科学家们如何通过X射线衍射和电子显微镜这些“眼睛”来“透视”材料的内部奥秘,一下子就抓住了我的兴趣。 他没有直接抛出一堆理论,而是先铺垫了问题的背景,让我们理解为什么需要掌握这些分析技术,以及它们在现实世界中有着怎样广泛的应用。我尤其喜欢其中关于材料结构与性能之间关联性的探讨,作者用了很多比喻,比如将晶体结构比作乐高积木的堆叠方式,不同的堆叠方式会产生完全不同的功能,这让我这样一个非专业人士也能很快地理解其核心思想。而且,书中对X射线衍射的原理讲解,也非简单的公式堆砌,而是从X射线的性质出发,一步步推导出衍射现象的发生,并巧妙地引入布拉格方程,但讲解过程非常顺畅,没有突兀感,像是自然而然地就到了这一步。

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我一直觉得X射线衍射和电子显微镜这些技术,离我这样的普通读者非常遥远,大概只存在于实验室或者高精尖的科研领域。但是,这本书彻底颠覆了我的这种看法。作者通过大量的实际应用案例,让我看到了这些技术是如何渗透到我们生活的方方面面的。例如,在材料科学领域,了解金属合金的晶体结构如何决定其强度和韧性,对于制造更安全的飞机和汽车至关重要。又比如,在生物医学领域,通过电子显微镜观察病毒的结构,为疫苗的研发提供了关键信息。 书中关于 X 射线衍射在材料鉴别中的应用,对我来说尤其具有启发性。我一直以为 X 射线衍射主要用于确定晶体结构,但书中详细介绍了如何利用衍射峰的位移和强度变化来判断材料成分、检测晶粒大小、甚至评估材料内部的应力。我记得其中有一个章节,讲述了如何利用 X 射线衍射来辨别古代文物的真伪,通过分析文物的材料成分和制作工艺,与已知材料的衍射图谱进行对比,就能揭示出历史的真相。这让我深深地感受到了科学的魅力,以及这些分析技术在人文科学领域的独特价值。

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这本书在讲解 X 射线衍射分析技术时,非常注重理论与实践的结合。我尤其喜欢其中关于“X 射线衍射仪的使用与操作”的章节。它并没有简单地列出仪器参数,而是从实际操作的角度出发,详细介绍了如何选择合适的 X 射线源、探测器,如何设置衍射角度扫描范围、步长等关键参数,以及如何进行样品制备和放置。 更重要的是,作者还深入剖析了衍射数据处理和解析的各个环节。从原始衍射谱的噪声去除、峰拟合,到晶体结构的确证、晶格常数的精确测定,再到衍射峰强度的定量分析,每一个步骤都讲解得非常透彻。他甚至还介绍了一些常用的 X 射线衍射数据库和软件,以及如何利用这些工具来辅助分析,这对于初学者来说无疑是极大的帮助,让我觉得掌握这项技术不再是遥不可及的梦想。

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对于电子显微镜的部分,我一开始觉得会非常技术性,充满了各种扫描、透射、分辨率的术语。但作者的处理方式非常巧妙,他并没有一开始就钻进技术细节,而是先从“看见”的角度出发,勾勒出光学显微镜的局限性,以及为什么我们需要更强大的“眼睛”——电子显微镜。然后,他才逐步介绍扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)的工作原理,并非常详尽地阐述了它们各自的优势和适用范围。 让我印象深刻的是,作者用了很多生动的类比来解释电子束与样品相互作用的过程。比如,SEM 的探测过程,他将其比喻成用探照灯扫描地面,根据反射回来的光线来描绘地貌。而 TEM 则是更像是在观察一片非常薄的切片,通过穿透的电子来了解内部结构。更重要的是,书中不仅仅是介绍原理,还穿插了大量的精美显微照片,这些照片直观地展示了不同材料在 SEM 和 TEM 下的形貌,从微小的颗粒到复杂的纳米结构,都清晰可见,这比任何文字描述都更有说服力,也让我对材料的世界有了更直观的感受。

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我一直对材料的“生长”过程和“缺陷”产生浓厚的兴趣,这本书恰好在这方面提供了非常详尽的解答。特别是关于 X 射线衍射如何“看见”材料内部的晶体缺陷,比如位错、空位、晶界等,作者的讲解让我豁然开朗。他并没有将这些缺陷仅仅看作是“不完美”,而是深刻地阐述了这些缺陷如何深刻地影响材料的宏观性能,比如强度、延展性、导电性等。 书中有一部分详细地分析了“衍射峰展宽”这一现象,这之前对我来说只是一个模糊的概念,但作者通过讲解晶粒尺寸效应、微观应变效应以及位错密度等因素对衍射峰的影响,让我明白了如何从这些看似“模糊”的信号中提取出关于材料微观结构和缺陷的重要信息。他甚至还介绍了一些定量分析的方法,比如 Scherrer 公式和 Williamson-Hall 方法,虽然公式看起来有些复杂,但作者的讲解非常细致,并且结合了大量的实例,让我能够理解这些方法背后的物理意义,以及它们在实际分析中的应用价值。

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我对这本书最深的感受是,它不仅仅是一本技术书籍,更是一本关于“如何理解材料”的引导书。作者在讲解 X 射线衍射和电子显微镜的原理和应用时,始终围绕着“材料的本质”这一核心。他让我们明白,这些高深的分析技术,最终都是为了更好地认识材料的微观结构,进而理解其宏观性能,最终是为了更好地设计和应用材料。 书中穿插的各种应用案例,从基础研究到工业生产,从新材料的开发到质量的控制,都展现了这些分析技术的重要性。我甚至觉得,这本书不仅适合材料科学领域的学生和研究人员,也适合对材料感兴趣的工程师、技术人员,甚至是对科学探索充满好奇心的普通读者。它以一种非常易于理解的方式,打开了一扇通往材料微观世界的大门,让我对我们身边无处不在的材料有了全新的认识和理解,这是一种非常宝贵的体验。

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关于电子显微镜在观察材料形貌方面的能力,这本书可以说是“教科书式”的详尽。我一直以为显微镜只能看到表面的样子,但作者通过大量的图例,展示了 SEM 如何捕捉到材料表面的三维形貌,以及各种形貌特征,比如颗粒的尺寸、形状、分布,以及表面上的微观结构,如孔隙、裂纹等。这些细节对于理解材料的性能至关重要。 让我惊喜的是,书中不仅展示了静态的形貌,还介绍了一些动态的观察方法,例如在 SEM 中进行原位测试,观察材料在受力、加热或腐蚀等条件下的形变和断裂过程。这些动态观察对于深入理解材料的失效机制和设计更可靠的材料具有不可估量的价值。作者还特别强调了如何通过对 SEM 图像的分析,来定量地描述材料的微观形貌,比如计算颗粒的平均尺寸、长宽比、以及形貌因子等,这些定量分析方法让我意识到,显微镜下的观察不仅仅是“看”,更是一种精密的测量。

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这本书对于“材料的相变和热力学行为”的研究,提供了 X 射线衍射技术的独特视角。我之前对相变概念比较模糊,总觉得是材料内部发生的奇妙变化。但是,作者通过 X 射线衍射,让我看到了相变是如何在原子尺度上发生的。他详细地介绍了如何利用 X 射线衍射来监测材料在不同温度下的相结构变化,例如固态相变、熔化、凝固等。 书中关于“温度变化对衍射图谱的影响”的讲解,让我明白了晶格常数会随着温度的变化而变化,这会在衍射谱中表现为衍射峰的系统性位移。作者甚至还介绍了如何通过这种位移来计算材料的热膨胀系数,这是一个非常重要的材料性能参数。此外,他还讨论了 X 射线衍射在研究材料的相图构建中的作用,如何通过分析不同温度和成分下的衍射图谱,来绘制出材料的相平衡图,这对于理解和设计合金材料至关重要。

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电子显微镜在“材料失效分析”方面的应用,是这本书让我觉得最贴近实际应用的部分。我一直对“材料为什么会坏掉”这个问题感到好奇,而这本书给出了非常清晰的答案。作者通过大量的断口形貌照片,详细地分析了不同断裂机制下材料的断口特征,例如脆性断裂、韧性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀断裂等。 我特别记得书中关于“疲劳断裂”的章节,它通过 SEM 图片展示了典型的疲劳条痕,以及裂纹的萌生和扩展过程。这让我对材料在循环载荷下的脆弱性有了更深刻的认识。此外,书中还介绍了如何结合 EDS/WDS 技术,来分析断口上存在的夹杂物、氧化物或其他污染物,这些往往是导致材料失效的“罪魁祸首”。这种多技术的综合运用,对于快速准确地判断材料失效原因,并提出改进措施,具有不可替代的作用。

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“梧桐树三更雨,不道离情正苦一叶叶、一声声,空阶滴到明。”

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不错不错哦可以可以吧不错不错哦可以可以吧不错不错哦可以可以吧不错不错哦可以可以吧

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“梧桐更兼细雨。”

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六年的光阴就在那座僻静的校园度过,我喜欢上了那里的梧桐花和孩子们。送走了一拨又一拨的孩子,等来了一年又一年盛开的梧桐花,收获了一次又一次的感动。

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“听说,梧桐树可以栖息凤凰,它是高贵的树。我栽种它,就是等你们来。这不,咱们学校来了多少大学生呀!”校长说这话的时候,脸上洋溢着满足的笑容。

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这个时候,春色没有先前的拘谨,张弛到了极致。随意一瞥,你会发现最美人间四月天,这话一点儿不假。

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书本纸张很好,快递超快,非常满意。

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很奇怪,我看的能感动我的小说,基本上都是在学校里的学生之间,或则学生于其他的人,正如你所说:只有学生的感情才是最纯洁的。也是,那些小说里面的主人公,至少从文字看来,没有乱性,没有419,只有对彼此的真诚。

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后来,我调到另一所学校。所有的环境都比原来好了许多倍,只是单位依然处在郊区,好庆幸,我在操场的拐角处邂逅了一棵梧桐,这梧桐树老的都已经驼背了,压在枝头的叶子却异常的浓密。

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