本书系统地介绍了物理和材料研究领域常用的单晶生长和薄膜制备方法，以及用来表征晶体或薄膜结构、显微组织、形貌、成分、价态等方面的分析技术；涵盖了X射线衍射技术、各种电子显微技术、扫描探针技术、能谱技术、表面物理分析技术、核物理方法测试技术和光谱分析技术。并对这些分析技术的基本原理、仪器结构和应用等进行了系统的阐述。具体涉及的分析仪器包括X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、波谱仪、低能电子衍射、高能电子衍射、俄歇电子能谱、X射线光电子能谱、扫描隧道显微镜、原子力显微镜、正电子湮没技术、穆斯堡尔谱学、红外光谱和激光拉曼光谱等内容。
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目录
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前言
第1章 晶体和薄膜常见制备方法 1
1.1 晶体生长基本原理 1
1.1.1 自由能和晶体生长驱动力 1
1.1.2 晶核的形成 3
1.1.3 晶体的生长过程 5
1.2 晶体生长方法 9
1.2.1 提拉法 9
1.2.2 光学浮区法 12
1.2.3 布里奇曼法 16
1.2.4 固相反应法 19
1.3 薄膜生长方法 22
1.3.1 薄膜生长原理 22
1.3.2 热蒸发镀膜方法 25
1.3.3 电子束蒸发方法 30
1.3.4 溅射镀膜方法 34
1.3.5 脉冲激光沉积方法 46
1.3.6 分子束外延方法 51
思考题与习题 56
主要参考书目和参考文献 57
第2章 固体X射线衍射学 63
2.1 引言 63
2.2 X射线衍射基础知识 64
2.2.1 X射线性质概述 64
2.2.2 X射线的产生 65
2.2.3 X射线的散射 72
2.2.4 X射线的吸收 80
2.2.5 X射线衍射原理 84
2.2.6 常用衍射方法 90
2.3 晶体的X射线衍射强度 94
2.3.1 晶胞对X射线的散射 95
2.3.2 单晶粒对X射线的散射 99
2.3.3 粉末多晶的散射积分强度 103
2.3.4 影响多晶衍射强度的其他因素 107
2.4 X射线衍射仪结构原理 114
2.4.1 X射线衍射仪的发展历史概述 114
2.4.2 X射线衍射仪的结构 116
2.4.3 X射线衍射仪的常规测量 134
2.4.4 实验参数误差来源 137
2.5 X射线衍射数据处理和物相分析 143
2.5.1 粉末X射线衍射的特征数据及处理 143
2.5.2 物相的定性分析 152
2.5.3 物相的定量分析 156
2.6 衍射全谱拟合法和Rietveld结构精修 161
2.6.1 衍射全谱拟合法 162
2.6.2 约束、限制和刚体精修 166
2.6.3 Rietveld精修定量分析方法原理 169
思考题与习题 175
主要参考书目和参考文献 177
第3章 电子显微术 180
3.1 引言 180
3.2 电子显微分析基础 182
3.2.1 光学显微镜的分辨率 182
3.2.2 电子波的波长 184
3.2.3 电子与物质的相互作用 186
3.2.4 电子透镜的基本结构原理 196
3.2.5 电磁透镜的像差和理论分辨距离 201
3.2.6 电子衍射 205
3.3 透射电子显微镜 221
3.3.1 透射电子显微镜的主要结构 221
3.3.2 透射电子显微镜中的衍射 234
3.3.3 透射电子显微镜样品准备 236
3.3.4 简单电子衍射花样标定 243
3.3.5 简单电子衍射花样的应用 250
3.3.6 复杂电子衍射花样 252
3.3.7 透射电子显微镜的图像衬度理论 267
3.3.8 电子能量损失谱 272
3.4 扫描电子显微镜 283
3.4.1 扫描电子显微镜的发展概况 283
3.4.2 扫描电子显微镜的基本工作原理与仪器结构 284
3.4.3 扫描电子显微镜的性能参数 290
3.4.4 扫描电子显微镜像的衬度形成原理 292
3.4.5 扫描电子显微镜的试样制备 298
3.4.6 二次电子衬度像的应用举例 299
3.4.7 自旋极化扫描电子显微镜 300
3.4.8 背散射电子衍射分析 302
3.4.9 背散射电子衍射的应用 304
3.4.10 电子探针显微分析技术 309
3.4.11 扫描透射电子显微镜 318
思考题与习题 322
主要参考书目和参考文献 325
第4章 表面物理实验方法 330
4.1 表面实验方法概述 330
4.1.1 表面谱仪概述 330
4.1.2 电子能量分析器及其性能参数 332
4.1.3 电子信号的探测和处理方法 335
4.2 低能电子衍射和反射高能电子衍射 336
4.2.1 低能电子衍射的条件 337
4.2.2 低能电子衍射实验装置 346
4.2.3 低能电子衍射的实验方法和分析 347
4.2.4 反射高能电子衍射介绍 349
4.3 俄歇电子能谱 357
4.3.1 俄歇电子能谱的基本理论 358
4.3.2 俄歇电子能谱实验装置 360
4.3.3 俄歇电子能谱特点和主要技术参数 361
4.3.4 俄歇电子能谱的定性分析 364
4.3.5 表面元素的定量分析 366
4.3.6 表面元素的化学价态分析 368
4.3.7 俄歇电子能谱的深度剖面分析 369
4.3.8 微区分析 370
4.4 X射线光电子能谱 373
4.4.1 引言 373
4.4.2 X射线光电子能谱的测量原理 375
4.4.3 能谱的理论计算 379
4.4.4 仪器实验装置 383
4.4.5 样品选择和制备 390
4.4.6 X射线光电子能谱分析 391
4.4.7 X射线光电子能谱的获得方式 395
4.4.8 X射线光电子能谱的定性和定量分析 396
4.5 扫描探针显微镜 401
4.5.1 扫描隧道显微镜 402
4.5.2 原子力显微镜 416
思考题与习题 426
主要参考书目和参考文献 428
第5章 核物理方法 435
5.1 引言 435
5.2 正电子湮没技术 435
5.2.1 正电子的发现及其物理性质 436
5.2.2 晶体缺陷的捕获效应与正电子寿命谱 440
5.2.3 二态捕获模型和理想寿命谱 448
5.2.4 正电子谱学实验方法 452
5.2.5 慢正电子束及其在表面物理研究中的作用 467
5.2.6 寿命谱仪在固体材料中的应用 468
5.2.7 正电子谱学新进展 469
5.3 穆斯堡尔谱学 470
5.3.1 穆斯堡尔谱学的基本概念 471
5.3.2 穆斯堡尔谱的实验方法 484
5.3.3 穆斯堡尔谱的应用 491
思考题与习题 491
主要参考书目和参考文献 492
第6章 光谱分析技术 496
6.1 引言 496
6.2 傅里叶变换红外光谱 496
6.2.1 红外光谱的基本概念 496
6.2.2 傅里叶红外光谱学 510
6.2.3 红外光谱仪的结构组成 521
6.2.4 试样的处理和制备 525
6.2.5 红外光谱的应用 526
6.3 拉曼光谱 532
6.3.1 拉曼效应发展历史回顾 532
6.3.2 拉曼光谱基本原理 534
6.3.3 拉曼光谱仪的组成结构 563
6.3.4 拉曼光谱的定性和定量分析 571
6.3.5 拉曼光谱与红外光谱比较 573
思考题与习题 574
主要参考书目和参考文献 575
常用物理常量 579
元素周期表 580
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