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第1章 绪论1

1.1 材料结构分析的层次和内容1

1.2 谱学的定义及其分类3

1.3 射线与物质的交互作用3

1.4 衍射与散射分析发展简史6

1.5 “材料射线衍射和散射分析”的内容和主要特色7

第2章 晶体学基础和磁结构9

2.1 晶体结构的周期性和点阵空间9

2.2 晶体结构的点对称和点群12

2.3 晶体结构的微观对称和空间群17

2.4 二维晶体学和表面结构21

2.5 磁结构与磁对称性24

2.6 倒易点阵26

2.7 晶体的极射赤面投影29

2.8 金属键与金属及其合金的晶体结构31

2.9 共价键与共价晶体的结构37

2.10 离子键和离子晶体的结构40

2.11 分子键和分子、晶体的结构44

2.12 混合键和复杂晶体结构48

主要参考文献52

第3章 X射线运动学衍射理论基础53

3.1 衍射几何理论——布拉格方程53

3.2 单个晶胞散射强度60

3.3 单个理想小晶体散射强度64

3.4 实际多晶体衍射强度67

3.5 理论衍射图谱的模拟计算实例73

主要参考文献75

第4章 射线衍射散射实验方法76

4.1 普通X射线源和电子射线源76

4.2 中子射线源78

4.3 同步辐射光源84

4.4 X射线探测器和记录系统的发展90

4.5 X射线衍射分析的照相法94

4.6 X射线衍射分析的衍射仪法96

4.7 X射线小角散射实验装置的发展105

4.8 中子衍射和散射实验方法107

4.9 电子衍射和散射实验方法109

主要参考文献114

第5章 物相衍射分析115

5.1 物相定性分析的原理和ICDD粉末衍射数据库115

5.2 人工检索、半自动检索和自动检索／匹配119

5.3 复相分析和无卡相分析125

5.4 单晶电子衍射花样的物相鉴定130

5.5 物相定量分析的原理和强度公式135

5.6 采用标样的定量相分析方法138

5.7 无标样的定量相分析方法149

5.8 大块样品定量相分析方法152

5.9 物相分析的最新进展156

主要参考文献159

第6章 点阵参数的精确测定160

6.1 点阵参数测定的误差来源160

6.2 多晶样品点阵参数的精确测定167

6.3 测定点阵常数的实例173

6.4 单晶样品点阵常数的测定177

6.5 点阵常数测定的几点讨论178

主要参考文献179

第7章 内应力测定与分析180

7.1 应力的分类及其X射线衍射效应180

7.2 单轴应力的测定原理和方法182

7.3 平面宏观应力的测定原理182

7.4 平面宏观应力的测定方法185

7.5 应力测定的数据处理方法191

7.6 三维应力及薄膜应力测量192

主要参考文献195

第8章 多晶织构测量和单晶定向196

8.1 织构的分类和表征196

8.2 极图测定及其分析198

8.3 反极图测定204

8.4 三维取向分布函数206

8.5 单晶定向与切割207

8.6 晶片取向的精确测定和校准214

主要参考文献215

第9章 X射线衍射谱的线形分析217

9.1 X射线衍射的晶粒度宽化效应—Scherrer公式217

9.2 微观应力（应变）引起的宽化效应219

9.3 堆垛层错引起的宽化效应219

9.4 微晶-微应力两重宽化效应的分离222

9.5 晶粒大小及其统计分布的测定227

9.6 分离微晶-层错和微应力-层错二重宽化效应的最小二乘方法230

9.7 分离微晶-微应变-层错三重宽化效应的最小二乘方法231

9.8 分离二重和三重宽化效应的计算程序233

9.9 几个具体例子234

主要参考文献239

第10章 二维X射线衍射分析的原理、方法及应用240

10.1 二维X射线衍射的定义240

10.2 单晶样品的二维X射线衍射术242

10.3 闪烁计数管、一维位敏探测器和二维探测器记录多晶衍射花样的比较243

10.4 多晶二维X射线衍射的原理、实验装置和二维探测器244

10.5 多晶2D-XRD的应用248

10.6 二维小角X射线散射258

10.7 二维X射线衍（散）射的综合评论和发展趋势260

主要参考文献262

第11章 X射线多重衍射的原理、方法及应用263

11.1 多重衍射的基本原理264

11.2 获得多重衍射花样的实验方法267

11.3 多重衍射花样的指标化269

11.4 多重衍射理论简介274

11.5 多重衍射的某些应用279

主要参考文献283

第12章 X射线异常散射分析及应用284

12.1 异常散射和选择元素衍射284

12.2 相角测定的异常散射方法287

12.3 晶体学中原子位置的分摊问题289

12.4 异常宽角散射和粉末差分衍射290

12.5 原子有序和非晶材料研究291

12.6 异常小角X射线散射293

12.7 价态研究294

12.8 衍射异常精细结构295

主要参考文献298

第13章 X射线和同步辐射成像术及其应用299

13.1 概述299

13.2 基于吸收衬度的成像术及其应用299

13.3 计算机辅助层析成像术304

13.4 基于相位衬度的成像术及其应用309

13.5 X射线全息成像术317

13.6 三位一体成像术和明场像、暗场像323

13.7 同步辐射装置中其他谱学成像术327

主要参考文献327

第14章 X射线与同步辐射光谱术329

14.1 X射线发射谱及其精细结构329

14.2 X射线吸收谱和近限结构333

14.3 扩展X射线吸收精细结构334

14.4 俄歇电子能谱339

14.5 光电子能谱341

14.6 红外吸收谱和紫外谱344

14.7 软X射线磁圆二色谱术348

14.8 Raman谱和非弹性散射谱350

14.9 同步辐射中的谱学联合装置351

主要参考文献353

第15章 晶体结构的实验测定354

15.1 多晶样品衍射花样的Rietveld结构精修354

15.2 多晶样品结构测定的从头计算法360

15.3 单晶样品的结构测定365

15.4 表面和界面的结构研究384

15.5 测定晶体结构的相位衬度结构像方法389

15.6 自旋结构和磁结构的测定392

15.7 准晶的衍射效应403

主要参考文献409

第16章 晶体缺陷的衍衬成像观察和研究410

16.1 X射线貌相术的实验方法410

16.2 电子衍衬成像原理420

16.3 X射线和中子衍衬貌相中的衬度425

16.4 电子衍衬和X射线及中子衍衬的比较432

16.5 貌相图中缺陷像的分析433

16.6 X射线衍衬貌相在单晶生长及单晶器件工艺中的应用444

16.7 电子衍衬术在金属研究中的应用447

主要参考文献448

第17章 薄膜和—维超点阵材料的X射线分析450

17.1 薄膜分析的X射线实验方法451

17.2 原子尺度薄膜的研究453

17.3 工程薄膜和多层膜的研究454

17.4 一维超点阵材料的研究462

17.5 晶体不完整性、应变的衍射空间和倒易空间图研究470

主要参考文献474

第18章 非晶材料的X射线散射分析475

18.1 非晶物质及其结构模型475

18.2 各向同性非晶物质结构的表征476

18.3 各向异性非晶物质结构的表征479

18.4 非晶物质结构参数484

18.5 全径向分布函数的WAXS测定486

18.6 偏径向分布函数WAXS测定490

18.7 全取向径向分布函数和柱体分布函数的测定492

18.8 EXAFS谱的数据分析和非晶局域结构EXAFS测定493

18.9 DAFS和EELFS测定非晶局域结构496

18.10 液晶的散射（衍射）研究498

主要参考文献504

第19章 聚合物和高分子材料的X射线分析505

19.1 聚合物材料的结构特征和X射线分析范畴505

19.2 聚合物结晶度的测定506

19.3 聚合物材料的取向分布和取向度测定517

19.4 长周期高分子材料的小角散射测定526

主要参考文献528

第20章 纳米材料和介孔材料的X射线分析529

20.1 结晶纳米材料的相分析529

20.2 非晶纳米材料的局域结构测定530

20.3 测定微结构时各有关参数的获得531

20.4 纳米晶大小、微应力及层错几率的测定532

20.5 纳米材料小角X射线散射分析原理541

20.6 纳米材料颗粒大小及其分布的测定544

20.7 纳米材料分形（fractal）结构研究546

20.8 介孔（meso-porous）材料的X射线研究550

主要参考文献557

第21章 材料动力学结构的非弹性散射分析559

21.1 动力学结构研究理论基础简介559

21.2 动力学结构研究的实验方法563

21.3 结晶物质的点阵动力学研究570

21.4 非晶物质、聚合物和生物高分子中的动力学结构581

21.5 高Tc超导体的点阵动力学研究587

21.6 小结593

主要参考文献596

第22章 材料结构的综合研究597

22.1 X射线、中子、电子衍射的比较597

22.2 材料中原子价态的谱学综合研究600

22.3 晶体结构的综合测定601

22.4 晶体不完整性的综合分析604

22.5 局域结构的综合研究605

22.6 动力学结构的非弹性散射综合研究607

22.7 合金中元素（部分或全部）取代后原子的占位问题608

索引617