电子显微镜中的电子能量损失谱学(第2版)(精)/材料科学经典著作选译 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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段晓峰高尚鹏张志... 编

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• 材料科学
• 材料分析
• 谱学
• 微观表征
• 第二版
• 经典著作
• 译著

店铺： 火把图书专营店

出版社： 高等教育

ISBN：9787040315356

商品编码：29519343928

开本：16

出版时间：2011-03-01

基本信息

• 商品名称：电子显微镜中的电子能量损失谱学(第2版)(精)/材料科学经典著作选译
• 作者：(加)埃杰顿|译者:段晓峰//高尚鹏//张志华//谢琳//王自强
• 定价：88
• 出版社：高等教育
• ISBN号：9787040315356

其他参考信息（以实物为准）

• 出版时间：2011-03-01
• 印刷时间：2017-05-01
• 版次：1
• 印次：2
• 开本：16开
• 包装：精装
• 页数：444
• 字数：540千字

内容提要

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作者简介

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目录

第一章 电子能量损失谱学引论
1.1 快电子与固体的相互作用
1.2 电子能量损失谱
1.3 实验技术的进展
1.3.1 能量选择（能量过滤）电子显微镜
1.3.2 作为电子显微镜附件的谱仪
1.4 其他分析方法
1.4.1 离子束方法
1.4.2 入射光子
1.4.3 电子束技术
1.5 EELS和EDX的比较
1.5.1 探测极限与空间分辨率
1.5.2 对样品的要求
1.5.3 定量化的精度
1.5.4 使用的便捷性和信息内容
1.6 进一步的阅读

第二章 电子能量损失谱的仪器设备
2.1 能量分析和能量选择系统
2.1.1 磁棱镜谱仪
2.1.2 能量选择磁棱镜装置
2.1.3 Wien过滤器
2.1.4 电子单色器
2.2 磁棱镜谱仪的光学系统
2.2.1 一阶性质
2.2.2 高阶聚焦
2.2.3 像差校正谱仪的设计
2.2.4 一些实际情况的考虑
2.2.5 谱仪合轴
2.3 谱仪前置透镜的使用
2.3.1 CTEM透镜的配置
2.3.2 透镜像差对空间分辨率的影响
2.3.3 透镜像差对收集效率的影响
2.3.4 透镜对能量分辨率的影响
2.3.5 STEM的光学系统
2.4 能量损失谱的串行记录
2.4.1 探测狭缝的设计
2.4.2 串行记录的电子探测器
2.4.3 串行采集的噪声特性
2.4.4 信号处理与存储
2.4.5 能量损失谱的扫描
2.4.6 重合计数
2.5 能量损失谱的并行记录
2.5.1 自扫描二极管阵列的操作
2.5.2 间接曝光系统
2.5.3 直接曝光系统
2.5.4 并行采集系统的噪声特性
2.5.5 二极管阵列假象的处理
2.6 能量选择成像（ESI）
2.6.1 镜筒后置能量过滤器
2.6.2 棱镜一镜面过滤器和Ω过滤器
2.6.3 STEM模式下的能量过滤
2.6.4 谱-成像
2.6.5 元素分布图
2.6.6 能量过滤TEM和STEM的比较
2.6.7 Z比例成像

第三章 电子散射理论
3.1 弹性散射
3.1.1 一般表述
3.1.2 原子模型
3.1.3 衍射效应
3.1.4 电子通道效应
3.1.5 声子散射
3.2 非弹性散射
3.2.1 原子模型
3.2.2 Bethe理论
3.2.3 介电性的表述
3.2.4 固态效应
3.3 外壳层电子的激发
3.3.1 体等离子体
3.3.2 单电子激发
3.3.3 激子
3.3.4 辐射损失
3.3.5 表面等离子体
3.3.6 表面反射谱
3.3.7 小粒子的表面模式
3.4 单次散射、复散射和多次散射
3.4.1 泊松定律
3.4.2 非弹性复散射的角分布
3.4.3 弹性散射的影响
3.4..4 多重散射
3.4.5 相干的双重等离子体激发
3.5 内壳层损失边的背底
3.5.1 价电子散射
3.5.2 芯损失边的拖尾
3.5.3 轫致辐射能量损失
3.5.4 复散射
3.6 内壳层激发的原子理论
3.6.1 广义振子强度
3.6.2 散射运动学
3.6.3 电离散射截面
3.7 内壳层损失边的形状
3.7.1 损失边的基本形状
3.7.2 偶极选择定则
3.7.3 复散射的影响
3.7.4 阈值能量的化学位移
3.8 近边精细结构（ELNES）
3.8.1 态密度解释
3.8.2 偶极近似的有效性
3.8.3 分子轨道理论
3.8.4 多重散射（xANES）理论
3.8.5 芯激子
3.8.6 多重态与晶体场分裂
3.9 广延能量损失精细结构（EXELFs）

第四章 能量损失谱的定量分析
4.1 去除低能损失区的复散射
4.1.1 Fourie-log解卷积
4.1.2 Misell-Jones法和矩阵法
4.1.3 角度受限谱的解卷积
4.2 Kramers-Kronig分析
4.2.1 角度修正
4.2.2 数据外推与归一化
4.2.3 介电函数的推导
4.2.4 表面损失的修正
4.2.5 对结果的校核
4.3 内壳层损失边中复散射的去除
4.3.1 Fourier-log解卷积
4.3.2 ：Fourier-ratio解卷积
4.3.3 收集光阑的影响
4.4 电离损失边的背底拟合
4.4.1 *小二乘法拟合
4.4.2 双窗口法
4.4.3 *复杂的方法
4.4.4 背底去除的误差
4.5 基于内壳层电离边的元素分析
4.5.1 积分方法
4.5.2 部分散射截面的计算
4.5.3 对入射束会聚性的修正
4.5.4 对参考谱的MLS拟合
4.5.5 能量差分和空间差值技术
4.6 能量损失谱的广延精细结构分析
4.6.1 数据分析的傅里叶变换方法
4.6.2 曲线拟合步骤

第五章 能量损失谱的应用
5.1 样品厚度的测量
5.1.1 log-ratio方法
5.1.2 优势地位厚度的K-K加和定则测量
5.1.3 质量厚度的Bethe加和定则测量
5.2 低能损失谱
5.2.1 用低能损失精细结构鉴定物相
5.2.2 由等离子体能量测合金的组成
5.2.3 表面、界面和小粒子的表征
5.3 能量过滤像和衍射花样
5.3.1 零损失像
5.3.2 零损失衍射花样
5.3.3 低能损失像
5.3.4 z比例像
5.3.5 衬度调节与MPL成像
5.3.6 芯损失像和元素分布图
5.4 利用芯损失谱的元素分析
5.4.1 氢、氦的测量
5.4.2 锂、铍和硼的测量
5.4.3 碳、氮和氧的测量
5.4.4 氟和较重元素的测量
5.5 空间分辨率和探测极限
5.5.1 电子光学上的考虑
5.5.2 弹性散射造成的分辨率降低
5.5.3 非弹性散射的离域性
5.5.4 统计上的局限性
5.6 EELS谱的结构信息
5.6.1 电离边的取向依赖性
5.6.2 芯损失衍射花样
5.6.3 ELNES指纹和原子配位
5.6.4 从白线比例确定价态
5.6.5 化学位移的应用
5.6.6 广延精细结构的应用
5.6.7 电子-康普顿（ECOSS）测量
5.7 特定材料体系中的应用
5.7.1 碳基材料
5.7.2 聚合物与生物样品
5.7.3 辐照损伤与钻孔
5.7.4 高温超导体

附录A 相对论Bethe理论
附录B 计算机程序
B.1 矩阵解卷积
B.2 Fourier-log解卷积
B.3 Kramers-Kronig分析法与厚度测量
B.4 Foreier-ratio解卷积
B.5 入射束会聚度的修正
B.6 类氢K壳层散射截面
B.7 修正后的类氢L壳层散射截面
B.8 参数化的K，L，M，N和0壳层散射截面
B.9 Lenz截面和复散射角分布
B.10 振子强度与散射截面间的转换
B.11 平均能量与非弹性散射平均自由程间的转换
附录C 一些单质与化合物的等离子体振荡能量
附录D 内壳层能量和损失边的形状
附录E 电子波长和相对论因子基本常数
参考文献
索引
译者后记

电子显微镜技术与材料结构解析 在微观世界的探索中，电子显微镜以其无与伦比的分辨能力，为我们揭示了原子尺度上物质的奥秘。而在这强大的成像工具之上，能量损失谱学（Electron Energy Loss Spectroscopy, EELS）的引入，更是为材料科学的研究打开了一扇通往物质化学成分、电子结构乃至原子键合状态的窗口。本书旨在深入浅出地阐释电子显微镜的成像原理，并重点聚焦于EELS技术如何与透射电子显微镜（TEM）相结合，对材料的微观结构进行精细的解析。 第一章：电子显微镜的基础成像原理 本章将从根本上剖析电子显微镜的工作机制。我们将首先回顾光学显微镜的基本原理，以引出电子作为波粒二象性粒子的独特优势，即其极短的波长能够实现远超可见光的空间分辨率。接着，详细介绍透射电子显微镜（TEM）的核心组件，包括电子枪（提供高能电子束）、透镜系统（汇聚、聚焦和放大电子束）、样品室（容纳待测样品）以及探测器（记录穿过样品的电子信息）。 电子束在与样品相互作用的过程中，会发生多种散射现象。本章将重点阐述弹性散射和非弹性散射。弹性散射是指电子的动量发生改变，但能量几乎不变，这是形成传统TEM图像（明场、暗场像）的基础，反映了样品的形貌、晶体结构以及原子序数衬度。而本章的另一核心内容是非弹性散射，即电子在与样品原子相互作用时，能量发生损失。正是这些能量损失所携带的信息，构成了EELS技术分析的基础。我们将深入讨论非弹性散射的物理机制，例如Plasmon共振（集体激发）、单电子激发（能带跃迁、芯能级跃迁）以及声子激发等。理解这些相互作用的微观过程，对于后续理解EELS谱图的形成至关重要。 此外，本章还将介绍影响TEM成像质量的关键因素，包括像差（球差、色差）、衍射效应（布拉格衍射）、样品厚度以及电子束的能量和稳定性等。通过对这些基础原理的透彻理解，读者将能够更好地把握后续EELS分析的理论依据，并对所获得的谱图信息进行准确的解读。 第二章：电子能量损失谱学（EELS）的基本原理与技术 本章将全面介绍EELS技术的核心概念和实验操作。我们将从非弹性散射过程中电子能量损失的本质出发，详细阐述EELS的测量原理。当高能入射电子束穿过薄样品时，部分电子会与样品中的原子发生非弹性碰撞，损失一部分能量，并将这部分能量转化为激发样品内的电子（例如，价带电子被激发到导带，芯能级电子被激发到空带）。通过对损失能量的精确测量，我们可以获得关于样品成分和电子结构的信息。 EELS谱图是EELS技术的直接产物，它表示在特定能量损失范围内，探测到的电子信号强度。本章将详细解析EELS谱图的各个区域及其所代表的物理信息： 零损失峰 (Zero Loss Peak, ZLP)：这是未发生能量损失的入射电子的信号，是EELS谱图的基准。其形状和宽度对其他谱峰的分析至关重要。 低损失区 (Low Loss Region)：这部分能量损失通常在0 eV至50 eV之间，主要反映了样品中自由电子的集体激发（等离子体激元共振，Plasmon Resonance）以及价带电子的低能跃迁。通过分析等离子体激元峰的位置、强度和半高宽，可以获得关于材料导电性、费米能级、载流子浓度以及表面等离子体的信息。 中损失区 (Intermediate Loss Region)：能量损失范围大致在50 eV至200 eV之间，该区域主要由价带电子的单电子激发和形变的等离子体激元共振引起。 高损失区 (High Loss Region) / 芯损失区 (Core Loss Region)：能量损失超过200 eV的区域，对应于样品中内层电子（芯能级电子）被激发到导带或空能带的跃迁。每个元素在其芯损失区都有其特征性的吸收边，这些吸收边（如K边、L边、M边等）的位置与元素的种类直接相关，而吸收边的形状和精细结构（如白线、边缘精细结构，EXELFS/ELNES）则提供了关于原子价态、化学环境以及局部原子结构的信息。 本章还将深入探讨EELS的实验装置，包括能量过滤器（用于分离不同能量损失的电子）、探测器（如二极管阵列、CCD相机）以及相关的电子光学设计。同时，我们将讨论不同EELS收集模式（如全角收集、有限角收集）对谱图质量和信息获取的影响。 第三章：EELS谱图的定量分析与解析 本章将聚焦于如何从EELS谱图中提取定量信息，并将其转化为有意义的材料性质。定量分析是EELS技术应用的核心环节，它使得EELS成为一种强大的材料成分表征手段。 我们将首先介绍EELS谱图的背景扣除方法。由于低损失区谱峰的能量分辨率较低，容易被其他区域的信号（特别是长拖尾的芯损失峰）所干扰，因此准确的背景扣除是获得可靠谱图数据的关键。常用的背景模型包括指数函数衰减模型、幂律函数衰减模型等。 随后，我们将详细讲解EELS的定量成分分析方法。芯损失峰的积分强度与样品中相应元素的原子密度和EELS的收集截面（cross-section）成正比。通过测量不同元素的芯损失峰积分强度，并利用已知的元素特定收集截面（这些截面通常可以从理论计算或实验数据库中获得），我们可以计算出样品中各元素的原子百分比。本章将讨论不同元素、不同芯能级（K、L、M边）的收集截面差异，以及如何根据具体情况选择合适的谱峰进行定量分析。 除了成分分析，本章还将深入探讨EELS谱图的化学态分析。芯损失峰的精细结构，特别是吸收边之前的白线（white lines）和边缘精细结构（ELNES），对原子的化学环境和价态非常敏感。我们将介绍如何通过分析这些精细结构来确定元素的氧化态、配位环境以及化学键的性质。例如，在分析氧化物时，氧的K边精细结构可以反映其与金属阳离子的配位几何和电子转移情况。 最后，本章还将简要介绍EELS的空间分辨率限制以及如何通过扫描透射电子显微镜（STEM）与EELS相结合（STEM-EELS），实现纳米尺度的化学成分和电子结构映射。这为材料的局部区域分析提供了强大的工具。 第四章：EELS在材料科学中的典型应用 本章将通过一系列具体的案例研究，展示EELS技术在不同材料体系中的广泛应用。这些案例将帮助读者更好地理解EELS所提供信息的价值，并启发他们在自己的研究中应用EELS。 半导体材料：EELS可用于精确测定半导体材料的掺杂浓度和分布，分析其能带结构的变化，例如在异质结界面处的能带错配。通过分析特定元素的芯损失峰，可以识别材料中的杂质，并评估其对器件性能的影响。 氧化物材料：氧化物材料在催化、电池、磁性材料等领域具有重要应用。EELS能够精确地确定氧化物中金属元素的价态，例如Fe2+与Fe3+的比例，氧的配位环境等，这些信息对于理解氧化物的电学和磁学性质至关重要。 纳米材料：对于纳米颗粒、纳米线、量子点等纳米材料，EELS能够提供纳米尺度的成分信息和电子结构分析。例如，可以研究纳米颗粒表面的化学环境变化，或者分析量子点中的电子跃迁特性。 合金与复合材料：在合金中，EELS可以分析不同元素的局部浓度分布，揭示合金相的形成机理。对于复合材料，EELS能够表征界面处的化学成分和电子结构，理解界面相互作用对材料整体性能的影响。 生物材料与有机材料：虽然EELS在高能电子束下可能对敏感样品造成损伤，但经过优化实验条件，EELS也可用于分析生物样品（如细胞、组织）中的元素分布，以及有机材料的化学键信息。 通过这些丰富的应用实例，本章将充分展示EELS技术作为一种多功能的表征手段，在推动材料科学前沿研究中的重要作用。 总结 本书致力于为读者提供一个全面而深入的视角，理解电子显微镜及其强大的能量损失谱学技术。从电子显微镜的基础成像原理，到EELS的物理机制与实验操作，再到谱图的定量分析与解析，以及最终在材料科学中的实际应用，本书力求将复杂的理论概念以清晰易懂的方式呈现。通过掌握EELS技术，研究人员将能够以前所未有的精度和深度，洞察材料的微观世界，从而为新材料的设计与开发提供坚实的科学基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一名刚刚接触电子显微镜和EELS技术的博士生，我必须说，这本书是我的“救星”。在实验室里，我经常听师兄师姐们讨论EELS数据，但对其原理和操作总是似懂非懂。在导师的推荐下，我开始阅读这本《电子显微镜中的电子能量损失谱学（第2版）》，惊喜地发现它完全符合我这种初学者的需求。书中的语言清晰流畅，逻辑性强，从最基础的物理概念入手，逐步深入到复杂的EELS谱图分析。我尤其喜欢书中关于EELS信号产生的微观过程的详细描述，这帮助我理解了为什么不同的能量损失对应着不同的电子跃迁和相互作用。而且，这本书并没有回避EELS技术中的一些挑战和难点，例如如何处理谱图中的噪声，如何区分不同信号的来源等等，它提供了许多实用的解决方案和建议。我曾经花费大量时间去理解一些EELS数据处理的软件和算法，但通过阅读这本书，我发现自己对这些工具的理解更上了一层楼。书中还提供了大量的图例和示意图，帮助我直观地理解EELS数据中的各种特征峰，以及如何将它们与材料的微观结构和化学性质联系起来。这本书不仅教会了我EELS的“是什么”，更重要的是教会了我“如何去做”和“如何去理解”。

评分☆☆☆☆☆

这本《电子显微镜中的电子能量损失谱学（第2版）》简直是材料科学领域的宝藏！我一直对高分辨率的材料分析技术很感兴趣，而EELS（电子能量损失谱学）无疑是其中的翘楚。本书深入浅出地介绍了EELS的原理、技术细节以及在各种材料体系中的应用。初次接触EELS时，我被它强大的微观结构和化学成分分析能力深深吸引，但对其背后的物理机制和数据处理方法却感到一丝困惑。这本书恰好填补了我的知识空白。从最基础的电子-物质相互作用，到复杂的能量损失机制，再到如何从谱图中提取有用的信息，作者都进行了详尽的阐述。特别是关于利用EELS进行元素定量分析和化学态分析的部分，我学到了很多实用的技巧和注意事项，这对于我今后的科研工作将有极大的帮助。书中丰富的图示和案例分析也让抽象的理论变得生动易懂，我仿佛能亲身感受到在显微镜下探索材料微观世界的乐趣。虽然书中的内容相当专业，但对于有一定物理和材料学基础的读者来说，完全可以驾驭。我尤其喜欢它关于EELS空间分辨率和能量分辨率的讨论，这直接关系到我们能否获得足够精细的分析结果。总而言之，这本书不仅是一本技术手册，更是一本激发我探索欲的引路书。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，一本好的技术书籍，不仅仅在于内容的深度，更在于它能否激发读者的学习兴趣和解决实际问题的能力。这本《电子显微镜中的电子能量损失谱学（第2版）》在这方面做得尤为出色。我是一名在纳米材料领域工作的研究者，经常需要对纳米颗粒的形貌、成分和电子结构进行深入分析。之前，我主要依赖于EDS（能量色散X射线谱学）等传统技术，但随着研究的深入，我发现EELS在分析轻元素、低维材料以及材料的电子态方面具有不可替代的优势。这本书的出现，为我打开了新世界的大门。它系统地讲解了EELS技术的基本原理，并详细介绍了如何利用各种EELS模式来表征材料的物理化学性质。我特别关注了书中关于“亮点”的讨论，即那些能提供独特信息的技术手段，以及如何优化实验参数以获得最佳数据。书中提供的许多案例研究，都非常贴近实际科研需求，例如如何利用EELS分析二维材料的缺陷，如何表征量子点的电子结构等等，这些都给我带来了很多启发。阅读过程中，我能够清晰地感受到作者对EELS技术的深刻理解和丰富的实践经验，他不仅讲解了“是什么”，更重要的是讲解了“为什么”以及“如何做”。这本书绝对是EELS领域内的一部权威著作，值得我反复研读和参考。

评分☆☆☆☆☆

一本厚重的学术专著，想要让读者从头到尾都保持高度的兴趣，并从中获得实在的收获，实非易事。然而，《电子显微镜中的电子能量损失谱学（第2版）》却做到了这一点，而且超出预期。我之所以说超出预期，是因为我原以为它会是一本充斥着晦涩公式和枯燥理论的书，但实际阅读下来，我却被它严谨的逻辑、清晰的条理以及丰富实用的内容所折服。本书不仅仅是EELS技术的介绍，更是一次对材料微观世界深入探索的指南。它从物理原理出发，详细讲解了电子在样品中传播时的各种能量损失机制，并进一步引申到如何利用这些能量损失信息来揭示材料的电子结构、化学键合、晶体结构乃至缺陷信息。我尤其喜欢书中关于“能量过滤”和“图像形成”的章节，这让我对如何获得高质量的EELS数据有了更深刻的理解。而且，书中还穿插了许多实际操作中的技巧和注意事项，例如如何避免样品污染，如何选择合适的采集模式，如何对谱图进行后处理等等，这些细节对于实际操作者来说至关重要。这本书让我意识到，EELS不仅仅是一种分析技术，更是一种能够“看透”材料本质的强大工具。它为我打开了新的研究思路，让我对材料科学有了更深层次的认识。

评分☆☆☆☆☆

在我看来，一本优秀的科学著作，应该能够跨越学科的界限，为不同背景的读者提供有价值的信息。这本《电子显微镜中的电子能量损失谱学（第2版）》恰恰做到了这一点。虽然书名中带有“电子显微镜”和“电子能量损失谱学”这样的专业术语，但它的内容对于任何对材料科学、物理学、化学等领域感兴趣的读者都具有极高的参考价值。我是一名化学背景的研究者，主要从事催化材料的研发，EELS技术在分析催化剂表面的电子结构、化学态以及元素分布等方面有着举足轻重的作用。这本书系统地介绍了EELS在这些方面的应用，为我提供了宝贵的理论指导和实验思路。我特别欣赏书中对EELS的“普适性”的强调，它展示了EELS技术在半导体、金属、陶瓷、生物材料等众多领域的广泛应用，这极大地拓展了我的视野，也让我看到了EELS技术未来的发展潜力。书中对于EELS信号与材料性能之间关系的深入探讨，更是让我受益匪浅。我将书中介绍的EELS分析方法应用到我的催化剂研究中，并取得了显著的进展。总而言之，这本书是一本集理论、技术和应用为一体的经典著作，强烈推荐给所有对材料微观世界充满好奇的研究者。