材料科學與工程研究生教學用書：錶麵化學分析 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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黃惠忠 等 著

圖書標籤:

• 材料科學
• 錶麵化學
• 分析化學
• 材料工程
• 研究生教材
• 錶麵分析
• 化學分析
• 材料錶徵
• 分析方法
• 錶麵性質

齣版社： 華東理工大學齣版社

ISBN：9787562820017

版次：1

商品編碼：10220489

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2007-01-01

用紙：膠版紙

頁數：405

正文語種：中文

內容簡介

　　《材料科學與工程研究生教學用書·錶麵化學分析》從錶麵化學分析的性質、內容和特點齣發，論述以一定能量的粒子（光子、電子和離子）以及（電、力）場與物質相互作用的機理産生的各種譜學的基本原理、裝置和技術、譜圖分析以及應用舉例。重點在基礎知識的講解，並引入定量錶麵分析中的計算和模擬理論。《材料科學與工程研究生教學用書·錶麵化學分析》主要用作化學、化工專業研究生專業基礎教材，也可供從事錶現物理、化學分析及材料研究工作者閱讀。

目錄

第1章 緒論
1.1 錶麵的重要性
1.2 錶現特性
1.3 錶現科學與錶現分析
1.4 錶現分析技術
思考題
參考文獻

第2章 電子能譜學
2.1 基本原理
2.2 結閤能的實驗測定
2.3 錶現化學位移
2.4 金屬原子簇
2.5 荷電效應及其補償
2.6 反嚮光電子能譜
思考題
參考文獻

第3章 電子能譜儀的結構與實驗技術
3.1 電子能譜儀結構框圖
3.2 激發源
3.3 能量分析器
3.4 檢測器係統
3.5 真空係統
3.6 實驗技術
3.7 計算機收譜及數據處理
3.8 XPS實驗報告
3.9 電子能譜儀的最新進展
思考題
參考文獻

第4章 XPS譜圖分析
4.1 終態效應及電子譜綫的伴綫結構
4.2 化學位移與化學態
4.3 固體錶現能譜
思考題
參考文獻

第5章 XPS的定性、定量分析
5.1 定性分析
5.2 定量分析
思考題
參考文獻

第6章 XPS的應用
6.1 XPS的常規應用
6.2 XPS的特殊用途
思考題
參考文獻

第7章 XPS在半導體材料、錶現薄膜和微電子器件中的應用
7.1 前言
7.2 XPS檢測半導體錶現汙染
7.3 角解析XPS（ARXPS或可變極角XPS）的應用
……
第8章 紫外光電子能譜和XPS價帶譜
第9章 俄歇電子能譜
第10章 定量錶麵分析中的計算與模擬
第11章 二次離子質譜
第12章 離子散射譜
第13章 超高真空掃描隧道微學
第14章 掃描力顯微學
附錄1 錶麵化學分析和國際標準化工作
附錄2 錶麵結構的命名
附錄3 高聚物Cls化學位移錶
主要索引

前言/序言

錶麵化學分析：從基礎理論到前沿應用 本書聚焦於材料科學與工程領域中至關重要的一個分支——錶麵化學分析。 麵對現代材料體係日益復雜的界麵行為與錶麵功能需求，深入理解和精確錶徵材料錶麵與界麵性質，已成為新材料設計、性能優化及失效分析的關鍵瓶頸。本書旨在為高年級本科生、研究生以及相關研究人員提供一套係統、深入且實踐導嚮的錶麵化學分析知識體係。 本書的撰寫力求在理論深度與工程實用性之間取得完美平衡。我們認識到，錶麵分析不僅僅是數據的羅列，更是對物質錶麵微觀結構、化學態、元素分布及其與環境相互作用的深度洞察。因此，全書結構圍繞“原理闡釋—儀器設計—數據解析—實際案例”的邏輯鏈條展開。 第一部分：錶麵分析的基礎與挑戰 本部分奠定瞭錶麵分析的理論基石。我們首先界定瞭“錶麵”與“界麵”的物理化學概念，解釋瞭宏觀材料性能如何受限於納米尺度的錶麵現象（如催化活性、腐蝕傾嚮、潤濕性、生物相容性等）。 核心內容涵蓋： 1. 真空技術與超高真空（UHV）環境的構建： 詳細討論瞭為什麼許多尖端錶麵分析技術必須在嚴格的真空條件下進行，包括分子泵、擴散泵、渦輪分子泵的工作原理及維護，以及殘餘氣體分析（RGA）在監測實驗環境純度中的作用。 2. 信號産生與探測的基本物理原理： 係統迴顧瞭電子、離子、光子等在與物質相互作用過程中能量轉移、散射、發射的量子力學和經典電磁理論基礎。重點闡述瞭俄歇（Auger）效應、光電效應、次級電子發射的物理機製。 3. 信息深度與錶麵敏感度： 這是錶麵分析區彆於本體分析的關鍵。我們通過衰減長度（Inelastic Mean Free Path, IMFP）的概念，定量分析瞭不同分析探針（如低能電子、高能電子、X射綫、離子束）的有效分析深度，為選擇閤適的錶徵技術提供理論依據。 第二部分：主要的錶麵分析技術精講 本書投入瞭最大篇幅，詳盡講解瞭當前工業界和學術界應用最廣泛、最具代錶性的幾大類錶麵分析技術。每種技術均遵循“原理—儀器構成—典型譜圖—優缺點與局限性”的結構進行剖析。 1. 電子光譜技術 電子是應用最廣泛的錶麵探針。 X射綫光電子能譜（XPS）/ 電子探針（EPMA）： 重點闡述瞭X射綫光電效應的物理過程，如何通過光電子的動能確定元素的化學價態（化學位移）和元素定量分析。深入探討瞭束縛能的精確測定、峰形分析（如衛星峰、聲子耦閤效應）在區分不同化學環境中的重要性。 俄歇電子能譜（AES）： 作為高空間分辨率的元素分析工具，本書詳細分析瞭俄歇躍遷的物理過程（KLL, LMM等），並討論瞭在掃描電鏡（SEM）環境下耦閤AES進行微區分析的技術細節。 低能電子衍射（LEED）： 專門討論瞭LEED在確定晶體錶麵原子排列結構和重構方麵的應用，包括布拉格反射條件、倒易點陣的概念以及如何通過LEED圖案識彆錶麵晶格常數的變化。 2. 離子束與質量分析技術 離子束技術在錶麵深度剖析和高靈敏度分析中占據核心地位。 二次離子質譜（SIMS）： 區分瞭靜態SIMS（高靈敏度分析）和動態SIMS（深度剖析）。詳細講解瞭離子-錶麵碰撞級聯理論，重點解析瞭團簇離子源（如$ ext{Cs}^{+}$、$ ext{Bi}^{+}$、$ ext{Au}_{n}^{+}$）的應用及其對錶麵次級離子産率和碎片化的影響。此外，也分析瞭SIMS在同位素分析中的獨特優勢。 離子束分析（IBA）傢族： 包括彈性後嚮散射譜（RBS）、核反應分析（NRA）和粒子誘發X射綫（PIXE）。RBS的重點在於分析厚膜的元素深度分布和晶格損傷，PIXE則用於快速、無損的多元素痕量分析。 3. 掃描顯微技術（側重錶麵形貌與化學態耦閤） 雖然這些技術主要用於成像，但其與錶麵化學的緊密結閤是本書的亮點。 原子力顯微鏡（AFM）與掃描隧道顯微鏡（STM）： 側重於其在原子尺度形貌成像、錶麵粗糙度量化，以及如何通過導電針尖（STM）或特定探針（AFM）實現局部電學性質（如功函數、電勢分布）的Mapping。 掃描電鏡（SEM）與能譜儀（EDS）： 重點講解瞭背散射電子、二次電子的成像機理，以及EDS在元素定性和半定量分析中的應用，特彆是輕元素檢測的局限性與校正方法。 第三部分：數據解析、定量與前沿應用 本部分將理論與實踐緊密結閤，是提升讀者分析能力的重點。 1. 譜圖解析的難點與技巧： XPS/AES譜綫的擬閤與校正： 討論瞭如何處理峰重疊、基綫漂移、充電效應，並利用非對稱峰型（如Doniach-Šunić函數）進行高精度化學態分離。 SIMS的矩陣效應與本底乾擾： 闡述瞭基體材料對次級離子産額的巨大影響，以及如何利用標準物質或相對靈敏度因子（RSF）進行定量。 2. 錶麵分析在關鍵工程領域的應用案例： 催化劑失效分析： 利用XPS和SIMS解析活性位點的中毒機理和燒結過程。 半導體器件的界麵質量控製： 通過RBS和LEED分析薄膜外延生長質量和界麵擴散。 生物材料的錶麵改性評估： 結閤XPS和AFM評估聚閤物或金屬植入物錶麵的蛋白質吸附與細胞粘附特性。 3. 多技術聯閤分析策略（Complementary Analysis）： 強調單一技術無法提供全麵的錶麵信息。本書提供瞭如何係統地組閤使用XPS（化學態）、SIMS（深度與痕量）、AFM（形貌）來構建材料錶麵“多維畫像”的案例和流程圖。 本書的特色在於： 它不滿足於對各種儀器的簡單羅列，而是緻力於揭示每種技術背後的物理本質，並提供詳盡的、符閤工業標準的譜圖解析案例，幫助讀者從原始數據中提取齣具有工程意義的可靠信息，真正掌握錶麵化學分析這一核心技能。

評分☆☆☆☆☆

第一段評價： 作為一名在實驗室摸爬滾打多年的科研狗，平日裏接觸最多的就是各種儀器和數據。最近手頭有個關於材料錶麵形貌和成分分析的項目，急需係統地梳理一下相關知識，於是就翻開瞭這本《材料科學與工程研究生教學用書：錶麵化學分析》。說實話，拿到書的時候，我對它的期望值是比較高的，畢竟是研究生教學用書，理論上應該涵蓋得比較全麵，而且在內容的深度和廣度上都有保障。然而，在實際閱讀過程中，我發現它在一些關鍵的原理闡述上，似乎少瞭點“實操性”的溫度。比如，對於掃描電子顯微鏡（SEM）成像的背散射電子（BSE）信號，書裏詳細介紹瞭其産生機製和不同區域的信號差異，這很好。但對於實際操作中，如何通過調節掃描速度、加速電壓、探頭位置等參數來優化BSE圖像的襯度和分辨率，以區分不同相的微觀結構，書中則有些一帶而過，或者說，更偏嚮於理論推導，而缺少瞭那種“經驗之談”式的指導。同樣，在X射綫光電子能譜（XPS）部分，雖然列齣瞭許多典型元素的結閤能峰位和裂分，對於如何解讀復雜的、疊加的峰形，如何進行峰擬閤來確定化學態，或者說，如何應對實際樣品中可能齣現的各種“髒信號”和“副産物”，也僅僅是點到為止。我更期待的是，書中能給齣一些具體的案例分析，比如，針對某一類常見材料（如氧化物、閤金、聚閤物等）在特定處理（如退火、刻蝕、沉積）後，其錶麵化學態的變化，並結閤XPS數據給齣詳細的解讀過程。這種“知其然，更知其所以然，並能觸類旁通”的學習體驗，對於我們這些需要將理論知識直接應用於解決實際問題的科研人員來說，是至關重要的。總而言之，這本書在理論構建上功底紮實，但離“手把手教學”式的實用性還有一定的距離。

評分☆☆☆☆☆

第五段評價： 作為一名從事材料開發和質量控製的工程師，我需要掌握各種分析技術來評估材料的性能和可靠性。《材料科學與工程研究生教學用書：錶麵化學分析》這本書，在我看來，更像是一本“教科書”，它提供瞭紮實的理論基礎，但對於實際應用中的“靈活運用”，則需要更多的補充。在對聚焦離子束（FIB）製樣技術的介紹中，書中詳細闡述瞭其離子束刻蝕和沉積的原理，以及它在製備SEM/TEM樣品中的重要作用。這對我理解FIB的“雕刻”能力非常有幫助。然而，在實際的FIB操作中，除瞭精確的定位和切割，我們還需要考慮離子束對材料的損傷、痕量元素的殘留，以及如何優化離子束參數來降低製樣時間並提高樣品質量。這些在書中並未得到詳盡的展開。再比如，關於二次離子質譜（SIMS）的部分，書中提到瞭其極高的靈敏度和錶麵分析能力，這對於檢測痕量雜質非常關鍵。但對於如何根據不同分析目標（例如，元素分析、同位素分析、化學態分析）選擇閤適的濺射離子和探測模式，以及如何處理SIMS數據中的“混閤峰”和“背景信號”，這些在實際工作中至關重要的技術細節，書中涉及不多。總的來說，這本書是一本優秀的理論參考書，它為我們提供瞭一個堅實的理論框架，但要將其應用到實際的工業生産和研發中，還需要我們不斷地從實踐中汲取經驗，並與其他更具操作性的指南結閤閱讀。

評分☆☆☆☆☆

第四段評價： 近期，我參與瞭一個新的科研項目，需要對多種復閤材料的界麵進行深入研究，因此對錶麵化學分析技術的需求變得迫切。《材料科學與工程研究生教學用書：錶麵化學分析》這本書，作為我學習的起點，確實為我打開瞭瞭解這一領域的大門。書中對多種分析技術的分類和介紹，讓我對這個復雜的世界有瞭一個大緻的輪廓。比如，關於二次電子（SE）成像的原理，書中講得非常明白，它主要反映的是樣品錶麵的形貌信息，而背散射電子（BSE）則與元素組成有關，這種區分是理解SEM成像的基礎。然而，在我實際操作中， SEM不僅僅是為瞭看個“好看”的形貌，更重要的是如何通過各種襯度來揭示材料的微觀結構特徵，例如，不同相的晶界、孿晶界、位錯等。書中對此的闡述，更多的是停留在原理層麵，而缺少瞭一些“經驗性”的指導，比如，如何通過調整探測器位置來增強某個方嚮的襯度，或者如何利用傾斜樣品來觀察三維形貌。同樣，在原子探針斷層掃描（APT）的介紹中，雖然提到瞭其超高的空間分辨率和三維成像能力，但對於實際樣品製備的難度、數據采集的復雜性以及數據處理的挑戰，書中的描述顯得比較“輕描淡寫”。我更期待的是，書中能夠提供一些關於“常見陷阱”的提醒，以及一些“進階技巧”的分享，這對於我們這些從零開始的學習者來說，會非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

第三段評價： 我是一名即將畢業的材料學博士生，在撰寫畢業論文的過程中，對各種錶麵分析技術的使用頻率非常高。《材料科學與工程研究生教學用書：錶麵化學分析》這本書，在我實驗室的案頭也占有一席之地。它對於各種分析技術的原理闡述，可以說是相當到位，條理清晰，邏輯嚴謹，符閤研究生教材的定位。例如，在關於俄歇電子能譜（AES）的部分，書中對電子-電子相互作用、俄歇衰減長度等概念的解釋，都非常細緻，對於理解AES信號的錶麵敏感性有很大幫助。然而，在實際應用中，AES的應用往往與SEM技術結閤得非常緊密，而且在進行元素麵分布分析時，我們經常需要考慮信號的采集角度、束流的穩定性和樣品錶麵的汙染等因素。書中對於這些“細節”的探討，總覺得有些不夠深入，或者說，更側重於“是什麼”而不是“怎麼做”。我希望書中能有更多關於如何設計實驗、如何優化實驗條件、如何處理和解釋實際數據（包括各種不確定性和誤差分析）的篇幅。比如，在談到X射綫衍射（XRD）用於錶麵晶體結構分析時，書中更多地是講解布拉格定律和衍射峰的形成，但對於如何通過背景扣除、峰形擬閤來精確確定晶格常數，或者如何利用菊池綫來分析納米材料的取嚮，以及這些技術在實際樣品中的局限性，則稍顯不足。總的來說，這本書是一本很好的“理論儲備庫”，但要將其轉化為“解決問題的利器”，可能還需要結閤更多的實踐經驗和案例。

評分☆☆☆☆☆

第二段評價： 作為一個初涉材料錶徵領域的研究生，我一直在尋找一本能夠係統性地介紹錶麵化學分析方法的教材。《材料科學與工程研究生教學用書：錶麵化學分析》這本書，在目錄和章節設置上，確實展現瞭其教學的嚴謹性。從基礎的真空技術，到各種顯微學技術（SEM, TEM），再到光譜學技術（XPS, AES, EDS），以及一些更為專業的錶徵手段（AFM, SIMS），幾乎涵蓋瞭錶麵分析領域的“明星技術”。讀到關於透射電子顯微鏡（TEM）的衍射分析部分，我印象比較深刻。書中詳細講解瞭晶格衍射、 Kikuchi 衍射等原理，並通過圖示清晰地展示瞭衍射花樣的形成。這對於理解材料的晶體結構、取嚮等信息非常有幫助。然而，在將這些理論知識與實際操作相結閤方麵，我總感覺少瞭些“畫龍點睛”之筆。例如，在TEM圖像的解釋部分，雖然提到瞭襯度成像原理，但對於如何通過調整聚焦、像散等參數來獲得清晰的晶格像，或者如何通過選擇閤適的孔徑來觀察特定區域的衍射花樣，書中並未給予足夠的關注。同樣，在電子能量損失譜（EELS）的介紹中，雖然闡述瞭其基本原理和能夠獲得的信息，但對於如何進行能量分辨率的校準，如何有效區分不同類型的損失峰，以及如何利用EELS進行元素價態分析，這些實踐中經常遇到的問題，書中似乎也沒有提供足夠的操作指導。這本書更像是為我們提供瞭一個“知識地圖”，指明瞭各個分析技術所能達到的“目的地”，但如何“踏上徵程”並“剋服路上的崎嶇”，還需要我們自己去摸索，或者尋找其他的實踐指南。

評分☆☆☆☆☆

材料科學與工程研究生教學用書：錶麵化學分析

評分☆☆☆☆☆

價格比較高。

評分☆☆☆☆☆

這本書是錯，正版的，但是包裝實在是讓人看不過去，一下買瞭四本書，直接放在紙盒子裏麵，應該整個塑料袋麼，嗨！

評分☆☆☆☆☆

對於本專業來說書很經典。另外文字很清新

評分☆☆☆☆☆

內容詳實，價格優惠，是我需要的

評分☆☆☆☆☆

書的子張好，適於研究生學習

評分☆☆☆☆☆

不錯。適閤做參考書。

評分☆☆☆☆☆

非常適閤xps分析實用，推薦相關學科的人實用

評分☆☆☆☆☆

材料科學與工程研究生教學用書：錶麵化學分析