材料科学与工程研究生教学用书：表面化学分析 pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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黄惠忠等著

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出版社：华东理工大学出版社

ISBN：9787562820017

版次：1

商品编码：10220489

包装：平装

开本：16开

出版时间：2007-01-01

用纸：胶版纸

页数：405

正文语种：中文

具体描述

内容简介

　　《材料科学与工程研究生教学用书·表面化学分析》从表面化学分析的性质、内容和特点出发，论述以一定能量的粒子（光子、电子和离子）以及（电、力）场与物质相互作用的机理产生的各种谱学的基本原理、装置和技术、谱图分析以及应用举例。重点在基础知识的讲解，并引入定量表面分析中的计算和模拟理论。《材料科学与工程研究生教学用书·表面化学分析》主要用作化学、化工专业研究生专业基础教材，也可供从事表现物理、化学分析及材料研究工作者阅读。

第1章绪论
1.1 表面的重要性
1.2 表现特性
1.3 表现科学与表现分析
1.4 表现分析技术
思考题
参考文献

第2章电子能谱学
2.1 基本原理
2.2 结合能的实验测定
2.3 表现化学位移
2.4 金属原子簇
2.5 荷电效应及其补偿
2.6 反向光电子能谱
思考题
参考文献

第3章电子能谱仪的结构与实验技术
3.1 电子能谱仪结构框图
3.2 激发源
3.3 能量分析器
3.4 检测器系统
3.5 真空系统
3.6 实验技术
3.7 计算机收谱及数据处理
3.8 XPS实验报告
3.9 电子能谱仪的最新进展
思考题
参考文献

第4章 XPS谱图分析
4.1 终态效应及电子谱线的伴线结构
4.2 化学位移与化学态
4.3 固体表现能谱
思考题
参考文献

第5章 XPS的定性、定量分析
5.1 定性分析
5.2 定量分析
思考题
参考文献

第6章 XPS的应用
6.1 XPS的常规应用
6.2 XPS的特殊用途
思考题
参考文献

第7章 XPS在半导体材料、表现薄膜和微电子器件中的应用
7.1 前言
7.2 XPS检测半导体表现污染
7.3 角解析XPS（ARXPS或可变极角XPS）的应用
……
第8章紫外光电子能谱和XPS价带谱
第9章俄歇电子能谱
第10章定量表面分析中的计算与模拟
第11章二次离子质谱
第12章离子散射谱
第13章超高真空扫描隧道微学
第14章扫描力显微学
附录1 表面化学分析和国际标准化工作
附录2 表面结构的命名
附录3 高聚物Cls化学位移表
主要索引

前言/序言

表面化学分析：从基础理论到前沿应用本书聚焦于材料科学与工程领域中至关重要的一个分支——表面化学分析。面对现代材料体系日益复杂的界面行为与表面功能需求，深入理解和精确表征材料表面与界面性质，已成为新材料设计、性能优化及失效分析的关键瓶颈。本书旨在为高年级本科生、研究生以及相关研究人员提供一套系统、深入且实践导向的表面化学分析知识体系。本书的撰写力求在理论深度与工程实用性之间取得完美平衡。我们认识到，表面分析不仅仅是数据的罗列，更是对物质表面微观结构、化学态、元素分布及其与环境相互作用的深度洞察。因此，全书结构围绕“原理阐释—仪器设计—数据解析—实际案例”的逻辑链条展开。第一部分：表面分析的基础与挑战本部分奠定了表面分析的理论基石。我们首先界定了“表面”与“界面”的物理化学概念，解释了宏观材料性能如何受限于纳米尺度的表面现象（如催化活性、腐蚀倾向、润湿性、生物相容性等）。核心内容涵盖： 1. 真空技术与超高真空（UHV）环境的构建：详细讨论了为什么许多尖端表面分析技术必须在严格的真空条件下进行，包括分子泵、扩散泵、涡轮分子泵的工作原理及维护，以及残余气体分析（RGA）在监测实验环境纯度中的作用。 2. 信号产生与探测的基本物理原理：系统回顾了电子、离子、光子等在与物质相互作用过程中能量转移、散射、发射的量子力学和经典电磁理论基础。重点阐述了俄歇（Auger）效应、光电效应、次级电子发射的物理机制。 3. 信息深度与表面敏感度：这是表面分析区别于本体分析的关键。我们通过衰减长度（Inelastic Mean Free Path, IMFP）的概念，定量分析了不同分析探针（如低能电子、高能电子、X射线、离子束）的有效分析深度，为选择合适的表征技术提供理论依据。第二部分：主要的表面分析技术精讲本书投入了最大篇幅，详尽讲解了当前工业界和学术界应用最广泛、最具代表性的几大类表面分析技术。每种技术均遵循“原理—仪器构成—典型谱图—优缺点与局限性”的结构进行剖析。 1. 电子光谱技术电子是应用最广泛的表面探针。 X射线光电子能谱（XPS）/ 电子探针（EPMA）：重点阐述了X射线光电效应的物理过程，如何通过光电子的动能确定元素的化学价态（化学位移）和元素定量分析。深入探讨了束缚能的精确测定、峰形分析（如卫星峰、声子耦合效应）在区分不同化学环境中的重要性。俄歇电子能谱（AES）：作为高空间分辨率的元素分析工具，本书详细分析了俄歇跃迁的物理过程（KLL, LMM等），并讨论了在扫描电镜（SEM）环境下耦合AES进行微区分析的技术细节。低能电子衍射（LEED）：专门讨论了LEED在确定晶体表面原子排列结构和重构方面的应用，包括布拉格反射条件、倒易点阵的概念以及如何通过LEED图案识别表面晶格常数的变化。 2. 离子束与质量分析技术离子束技术在表面深度剖析和高灵敏度分析中占据核心地位。二次离子质谱（SIMS）：区分了静态SIMS（高灵敏度分析）和动态SIMS（深度剖析）。详细讲解了离子-表面碰撞级联理论，重点解析了团簇离子源（如$ ext{Cs}^{+}$、$ ext{Bi}^{+}$、$ ext{Au}_{n}^{+}$）的应用及其对表面次级离子产率和碎片化的影响。此外，也分析了SIMS在同位素分析中的独特优势。离子束分析（IBA）家族：包括弹性后向散射谱（RBS）、核反应分析（NRA）和粒子诱发X射线（PIXE）。RBS的重点在于分析厚膜的元素深度分布和晶格损伤，PIXE则用于快速、无损的多元素痕量分析。 3. 扫描显微技术（侧重表面形貌与化学态耦合）虽然这些技术主要用于成像，但其与表面化学的紧密结合是本书的亮点。原子力显微镜（AFM）与扫描隧道显微镜（STM）：侧重于其在原子尺度形貌成像、表面粗糙度量化，以及如何通过导电针尖（STM）或特定探针（AFM）实现局部电学性质（如功函数、电势分布）的Mapping。扫描电镜（SEM）与能谱仪（EDS）：重点讲解了背散射电子、二次电子的成像机理，以及EDS在元素定性和半定量分析中的应用，特别是轻元素检测的局限性与校正方法。第三部分：数据解析、定量与前沿应用本部分将理论与实践紧密结合，是提升读者分析能力的重点。 1. 谱图解析的难点与技巧： XPS/AES谱线的拟合与校正：讨论了如何处理峰重叠、基线漂移、充电效应，并利用非对称峰型（如Doniach-Šunić函数）进行高精度化学态分离。 SIMS的矩阵效应与本底干扰：阐述了基体材料对次级离子产额的巨大影响，以及如何利用标准物质或相对灵敏度因子（RSF）进行定量。 2. 表面分析在关键工程领域的应用案例：催化剂失效分析：利用XPS和SIMS解析活性位点的中毒机理和烧结过程。半导体器件的界面质量控制：通过RBS和LEED分析薄膜外延生长质量和界面扩散。生物材料的表面改性评估：结合XPS和AFM评估聚合物或金属植入物表面的蛋白质吸附与细胞粘附特性。 3. 多技术联合分析策略（Complementary Analysis）：强调单一技术无法提供全面的表面信息。本书提供了如何系统地组合使用XPS（化学态）、SIMS（深度与痕量）、AFM（形貌）来构建材料表面“多维画像”的案例和流程图。本书的特色在于：它不满足于对各种仪器的简单罗列，而是致力于揭示每种技术背后的物理本质，并提供详尽的、符合工业标准的谱图解析案例，帮助读者从原始数据中提取出具有工程意义的可靠信息，真正掌握表面化学分析这一核心技能。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

第三段评价：我是一名即将毕业的材料学博士生，在撰写毕业论文的过程中，对各种表面分析技术的使用频率非常高。《材料科学与工程研究生教学用书：表面化学分析》这本书，在我实验室的案头也占有一席之地。它对于各种分析技术的原理阐述，可以说是相当到位，条理清晰，逻辑严谨，符合研究生教材的定位。例如，在关于俄歇电子能谱（AES）的部分，书中对电子-电子相互作用、俄歇衰减长度等概念的解释，都非常细致，对于理解AES信号的表面敏感性有很大帮助。然而，在实际应用中，AES的应用往往与SEM技术结合得非常紧密，而且在进行元素面分布分析时，我们经常需要考虑信号的采集角度、束流的稳定性和样品表面的污染等因素。书中对于这些“细节”的探讨，总觉得有些不够深入，或者说，更侧重于“是什么”而不是“怎么做”。我希望书中能有更多关于如何设计实验、如何优化实验条件、如何处理和解释实际数据（包括各种不确定性和误差分析）的篇幅。比如，在谈到X射线衍射（XRD）用于表面晶体结构分析时，书中更多地是讲解布拉格定律和衍射峰的形成，但对于如何通过背景扣除、峰形拟合来精确确定晶格常数，或者如何利用菊池线来分析纳米材料的取向，以及这些技术在实际样品中的局限性，则稍显不足。总的来说，这本书是一本很好的“理论储备库”，但要将其转化为“解决问题的利器”，可能还需要结合更多的实践经验和案例。

评分☆☆☆☆☆

第五段评价：作为一名从事材料开发和质量控制的工程师，我需要掌握各种分析技术来评估材料的性能和可靠性。《材料科学与工程研究生教学用书：表面化学分析》这本书，在我看来，更像是一本“教科书”，它提供了扎实的理论基础，但对于实际应用中的“灵活运用”，则需要更多的补充。在对聚焦离子束（FIB）制样技术的介绍中，书中详细阐述了其离子束刻蚀和沉积的原理，以及它在制备SEM/TEM样品中的重要作用。这对我理解FIB的“雕刻”能力非常有帮助。然而，在实际的FIB操作中，除了精确的定位和切割，我们还需要考虑离子束对材料的损伤、痕量元素的残留，以及如何优化离子束参数来降低制样时间并提高样品质量。这些在书中并未得到详尽的展开。再比如，关于二次离子质谱（SIMS）的部分，书中提到了其极高的灵敏度和表面分析能力，这对于检测痕量杂质非常关键。但对于如何根据不同分析目标（例如，元素分析、同位素分析、化学态分析）选择合适的溅射离子和探测模式，以及如何处理SIMS数据中的“混合峰”和“背景信号”，这些在实际工作中至关重要的技术细节，书中涉及不多。总的来说，这本书是一本优秀的理论参考书，它为我们提供了一个坚实的理论框架，但要将其应用到实际的工业生产和研发中，还需要我们不断地从实践中汲取经验，并与其他更具操作性的指南结合阅读。

评分☆☆☆☆☆

第二段评价：作为一个初涉材料表征领域的研究生，我一直在寻找一本能够系统性地介绍表面化学分析方法的教材。《材料科学与工程研究生教学用书：表面化学分析》这本书，在目录和章节设置上，确实展现了其教学的严谨性。从基础的真空技术，到各种显微学技术（SEM, TEM），再到光谱学技术（XPS, AES, EDS），以及一些更为专业的表征手段（AFM, SIMS），几乎涵盖了表面分析领域的“明星技术”。读到关于透射电子显微镜（TEM）的衍射分析部分，我印象比较深刻。书中详细讲解了晶格衍射、 Kikuchi 衍射等原理，并通过图示清晰地展示了衍射花样的形成。这对于理解材料的晶体结构、取向等信息非常有帮助。然而，在将这些理论知识与实际操作相结合方面，我总感觉少了些“画龙点睛”之笔。例如，在TEM图像的解释部分，虽然提到了衬度成像原理，但对于如何通过调整聚焦、像散等参数来获得清晰的晶格像，或者如何通过选择合适的孔径来观察特定区域的衍射花样，书中并未给予足够的关注。同样，在电子能量损失谱（EELS）的介绍中，虽然阐述了其基本原理和能够获得的信息，但对于如何进行能量分辨率的校准，如何有效区分不同类型的损失峰，以及如何利用EELS进行元素价态分析，这些实践中经常遇到的问题，书中似乎也没有提供足够的操作指导。这本书更像是为我们提供了一个“知识地图”，指明了各个分析技术所能达到的“目的地”，但如何“踏上征程”并“克服路上的崎岖”，还需要我们自己去摸索，或者寻找其他的实践指南。

评分☆☆☆☆☆

第一段评价：作为一名在实验室摸爬滚打多年的科研狗，平日里接触最多的就是各种仪器和数据。最近手头有个关于材料表面形貌和成分分析的项目，急需系统地梳理一下相关知识，于是就翻开了这本《材料科学与工程研究生教学用书：表面化学分析》。说实话，拿到书的时候，我对它的期望值是比较高的，毕竟是研究生教学用书，理论上应该涵盖得比较全面，而且在内容的深度和广度上都有保障。然而，在实际阅读过程中，我发现它在一些关键的原理阐述上，似乎少了点“实操性”的温度。比如，对于扫描电子显微镜（SEM）成像的背散射电子（BSE）信号，书里详细介绍了其产生机制和不同区域的信号差异，这很好。但对于实际操作中，如何通过调节扫描速度、加速电压、探头位置等参数来优化BSE图像的衬度和分辨率，以区分不同相的微观结构，书中则有些一带而过，或者说，更偏向于理论推导，而缺少了那种“经验之谈”式的指导。同样，在X射线光电子能谱（XPS）部分，虽然列出了许多典型元素的结合能峰位和裂分，对于如何解读复杂的、叠加的峰形，如何进行峰拟合来确定化学态，或者说，如何应对实际样品中可能出现的各种“脏信号”和“副产物”，也仅仅是点到为止。我更期待的是，书中能给出一些具体的案例分析，比如，针对某一类常见材料（如氧化物、合金、聚合物等）在特定处理（如退火、刻蚀、沉积）后，其表面化学态的变化，并结合XPS数据给出详细的解读过程。这种“知其然，更知其所以然，并能触类旁通”的学习体验，对于我们这些需要将理论知识直接应用于解决实际问题的科研人员来说，是至关重要的。总而言之，这本书在理论构建上功底扎实，但离“手把手教学”式的实用性还有一定的距离。

评分☆☆☆☆☆

第四段评价：近期，我参与了一个新的科研项目，需要对多种复合材料的界面进行深入研究，因此对表面化学分析技术的需求变得迫切。《材料科学与工程研究生教学用书：表面化学分析》这本书，作为我学习的起点，确实为我打开了了解这一领域的大门。书中对多种分析技术的分类和介绍，让我对这个复杂的世界有了一个大致的轮廓。比如，关于二次电子（SE）成像的原理，书中讲得非常明白，它主要反映的是样品表面的形貌信息，而背散射电子（BSE）则与元素组成有关，这种区分是理解SEM成像的基础。然而，在我实际操作中， SEM不仅仅是为了看个“好看”的形貌，更重要的是如何通过各种衬度来揭示材料的微观结构特征，例如，不同相的晶界、孪晶界、位错等。书中对此的阐述，更多的是停留在原理层面，而缺少了一些“经验性”的指导，比如，如何通过调整探测器位置来增强某个方向的衬度，或者如何利用倾斜样品来观察三维形貌。同样，在原子探针断层扫描（APT）的介绍中，虽然提到了其超高的空间分辨率和三维成像能力，但对于实际样品制备的难度、数据采集的复杂性以及数据处理的挑战，书中的描述显得比较“轻描淡写”。我更期待的是，书中能够提供一些关于“常见陷阱”的提醒，以及一些“进阶技巧”的分享，这对于我们这些从零开始的学习者来说，会非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

不错。适合做参考书。

评分☆☆☆☆☆

非常适合xps分析实用，推荐相关学科的人实用

评分☆☆☆☆☆

是正版，很实用。

评分☆☆☆☆☆

书不错，值得购买，材料分析的可以参考

评分☆☆☆☆☆

不错。适合做参考书。

评分☆☆☆☆☆

材料科学与工程研究生教学用书：表面化学分析