现代材料分析方法

第1章绪论

1.1材料的组织结构与性能

1.1.1组织结构与性能的关系

1.1.2微观组织结构控制

1.2显微组织结构的内容

1.3材料分析技术与材料的关系

1.4分析技术简介

1.4.1X射线衍射

1.4.2光谱分析

1.4.3核磁共振

1.4.4热分析技术

1.4.5表层分析技术

1.4.6电子显微镜

第2章X射线衍射分析

2.1X射线衍射基本概念

2.1.1X射线衍射分析历史

2.1.2X射线的产生及X射线谱

2.1.3X射线与物质的相互作用

2.1.4光的散射和衍射

2.2晶体空间点阵

2.3X射线分析法原理

2.3.1X射线在晶体中的衍射

2.3.2X射线衍射的实验方法简介

2.3.3小角X射线散射法

2.3.4样品的制备方法简介

2.4多晶体物相分析

2.4.1X射线衍射物相分析的基本原理

2.4.2物相分析的定性分析

2.4.3物相的定量分析

2.4.4物质状态的鉴定

2.4.5单晶和多晶取向测定

2.4.6晶粒度的测定

2.4.7介孔结构测定

2.4.8宏观应力测定

2.4.9薄膜厚度和界面结构测定

2.4.10多层膜结构测定

2.5X射线法最新进展及应用

2.5.1同步辐射X射线吸收精细结构方法

2.5.2Rietveld方法

2.5.3X射线衍射法其他应用

参考文献

第3章红外吸收光谱

3.1引言

3.1.1红外吸收光谱的基本原理

3.1.2红外吸收光谱的基本概念

3.2双原子分子的振动和转动

3.2.1转子模型

3.2.2振子模型

3.2.3双原子分子的红外振?转光谱

3.3简正振动

3.3.13n-5或3n-6规则

3.3.2简正坐标和简正振动

3.3.3分子对称性

3.4振动光谱的解释和应用

3.4.1倍频、组频、差频

3.4.2配位效应

3.4.3Fermi共振和振动耦合

3.4.4特征频率

3.5各类有机化合物的红外吸收光谱

3.5.1烷烃

3.5.2烯烃及其他含双键的化合物

3.5.3炔烃和其他含叁键及具有累积双键的化合物

3.5.4芳烃和杂芳烃

3.5.5含羟基的化合物

3.5.6醚、环氧和过氧化合物

3.5.7羰基化合物

3.5.8胺

3.5.9酰胺

3.5.10氨基酸和铵盐

3.5.11其他化合物

3.6红外吸收光谱数据小结

3.7利用红外吸收光谱推测有机化合物结构

参考文献

第4章激光拉曼光谱法

4.1拉曼散射光谱的基本概念

4.1.1瑞利散射、拉曼散射及拉曼位移

4.1.2拉曼光谱选律和选择定则

4.1.3拉曼退偏振比

4.1.4拉曼光谱图

4.2激光拉曼光谱与红外光谱比较

4.3激光拉曼光谱法实验技术

4.3.1仪器组成

4.3.2样品的处理方法

4.4拉曼光谱法在有机材料研究中的应用

4.4.1拉曼光谱的选择定则与分子构象

4.4.2高分子材料的拉曼去偏振度及红外二向色性

4.4.3复合材料形变的拉曼光谱研究

4.5拉曼光谱法在生物材料和纳米材料中的应用

4.5.1生物学材料的拉曼散射光谱

4.5.2纳米材料的某些特性

4.5.3碳纳米管的拉曼散射

4.5.4半导体纳米材料的拉曼散射

参考文献

第5章紫外可见光谱及荧光光谱

5.1引言

5.2紫外可见吸收光谱

5.2.1紫外见吸收光谱的基本原理

5.2.2紫外见吸收光谱可获悉的信息

5.2.3紫外见吸收光谱的基本概念

5.2.4饱和有机化合物的紫外吸收光谱

5.2.5不饱和有机化合物的紫外吸收光谱

5.2.6紫外吸收光谱的应用

5.3荧光光谱

5.3.1分子的激发与弛豫

5.3.2由荧光光谱可获悉的信息

5.3.3荧光的激发光谱和发射光谱

5.3.4荧光分析法的灵敏度和选择性

5.3.5测量方法

5.3.6光谱解析

5.3.7无机化合物的荧光

5.3.8有机化合物的荧光

5.4分子的电子光谱在材料研究中的应用

5.4.1紫外可见光谱及荧光光谱应用于材料分析

5.4.2材料中微量元素或添加剂含量的测定

5.4.3电子光谱研究聚合反应动力学

参考文献

第6章核磁共振谱

6.1NMR概述

6.1.1核磁共振谱的分类

6.1.2核磁共振的产生

6.1.3化学位移

6.1.4自旋的耦合与裂分

6.2核磁共振波谱仪及实验要求

6.2.1CW核磁共振仪结构

6.2.2核磁共振波谱仪分类和测试原理

6.2.3实验技术

6.31H核磁共振波谱(氢谱)

6.3.1屏蔽作用与化学位移

6.3.2谱图的表示方法

6.3.3影响化学位移的主要因素

6.3.4谱图解析实例

6.413C核磁共振谱

6.4.113CMR概述

6.4.213CNMR与1HNMR的比较

6.4.3影响13C化学位移的因素

6.4.4碳核磁谱图解析和典型实例

6.5高分辨NMR在聚合物材料研究中的应用

6.5.1有机材料的定性分析

6.5.2共聚物组成的测定

6.5.3共聚物序列结构的研究

6.5.4高分子键接方式和异构体的研究

6.6核磁共振新技术

6.6.1固体NMR在材料结构研究中的应用

6.6.2二维NMR谱和材料的NMR成像技术

6.6.3NMR仪器的改进

参考文献

第7章热分析技术

7.1热分析概论

7.1.1热分析技术的发展

7.1.2热分析定义及分类

7.2差热分析与差示扫描量热法

7.2.1DTA与DSC仪器的组成与原理

7.2.2差热分析与差示扫描量热法峰面积的计算

7.2.3影响DTA与DSC曲线的因素

7.2.4DTA与DSC数据的标定

7.3热重分析与微商热重法

7.3.1热重分析与微商热重法的基本原理

7.3.2热天平的基本结构

7.3.3影响热重数据的因素

7.3.4热重试验及图谱辨析

7.4热膨胀法和热机械分析

7.4.1热膨胀法

7.4.2热机械分析

7.5热分析技术在材料研究中的应用

7.5.1材料的结晶行为

7.5.2材料液晶的多重转变

7.5.3材料的玻璃化转变Tg及共聚共混物相容性

7.5.4材料的热稳定性及热分解机理

7.5.5材料的剖析

7.5.6动态热机械分析评价材料的使用性能

7.6热分析联用技术的发展与热分析仪器的改进

7.6.1热分析联用技术

7.6.2热分析仪器的最新进展

参考文献

第8章表面分析技术

8.1X射线光电子能谱

8.1.1X射线光电子谱基本原理

8.1.2结合能

8.1.3化学位移

8.1.4X射线光电子能谱分析方法

8.1.5X射线光电子能谱仪

8.2俄歇电子能谱

8.2.1俄歇电子能谱的基本原理

8.2.2俄歇电子的能量和产额

8.2.3俄歇电子能谱分析方法

8.2.4俄歇电子能谱仪

8.2.5扫描俄歇显微探针(SAM)

参考文献

第9章扫描电子显微镜

9.1电子与物质的相互作用

9.1.1电子散射

9.1.2背散射电子

9.1.3二次电子

9.2扫描电子显微镜结构和成像原理

9.2.1扫描电子显微镜的工作原理

9.2.2扫描电子显微镜的结构

9.2.3扫描电子显微镜的性能

9.2.4扫描电子显微镜的特点

9.2.5样品制备

9.2.6影响电子显微镜影像品质的因素

9.3场发射扫描电子显微镜

9.3.1场发射扫描电子显微镜的结构

9.3.2场发射扫描电子显微镜的特点

9.4电子探针显微分析

9.4.1EPMA原理和结构

9.4.2X射线能谱仪

9.4.3X射线波谱仪

9.4.4定性分析

9.4.5定量分析

9.5其他电子成像技术结合EDS分析

9.6EMPA扫描电子显微镜分析方法和应用

9.6.1分析方法

9.6.2应用

参考文献

第10章透射电子显微镜

10.1电子波与电磁透镜

10.1.1光学显微镜的分辨率极限

10.1.2电子波的波长

10.1.3电磁透镜

10.1.4电磁透镜的像差和分辨率

10.1.5电磁透镜的景深和焦长

10.2透射电镜的结构

10.2.1照明系统

10.2.2成像系统

10.2.3观察记录系统

10.3透射电镜样品制备方法

10.3.1复型技术

10.3.2粉末样品制备技术

10.3.3电解减薄技术

10.3.4超薄切片法

10.3.5离子减薄技术

10.3.6聚焦离子束法

10.4电子衍射

10.4.1电子衍射原理

10.4.2电子衍射图的分析及标定

10.4.3复杂电子衍射花样

10.4.4高分辨电子显微镜

参考文献

第11章扫描探针显微镜

11.1扫描探针显微镜概述

11.1.1扫描探针显微镜的发展历程

11.1.2扫描探针显微镜的特点

11.2扫描探针显微镜的工作原理

11.2.1扫描隧道显微镜的工作原理

11.2.2原子力显微镜的工作原理

11.3工作方式

11.3.1扫描隧道显微镜的成像模式

11.3.2原子力显微镜的成像模式

11.4其他类型的扫描探针显微镜

11.4.1光子扫描隧道显微镜

11.4.2侧向力显微镜

11.4.3磁力显微镜

11.4.4静电力显微镜

11.4.5化学力显微镜

11.4.6扫描电化学显微镜

11.4.7力调制显微镜

11.5扫描探针显微镜在现代材料研究中的应用

11.5.1扫描探针显微镜在微纳技术和超精密加工中的应用

11.5.2扫描探针显微镜在高分子领域的应用

11.5.3扫描探针显微镜在微电子技术方面的应用

11.5.4应用前景

参考文献

　　本书结合实例、实际检测结果分析、各类图片及各位编写老师自己的研究成果，分别对材料研究过程中常用的分析方法进行论述，涉及高分子材料、金属材料、无机非金属材料、复合材料等综合领域，以满足不同专业本科生需求，拓展他们的知识面。　　本书对材料研究过程中常用的分析方法进行介绍，包括X射线衍射分析、红外吸收光谱、激光拉曼光谱、核磁共振谱、紫外?可见光谱、荧光光谱及各种电子显微镜等，其内容涉及高分子材料、金属材料、无机非金属材料、复合材料等综合领域。本书主要是结合实例进行讲解，注重实用性，能提高材料类专业学生从事材料研究所必需的实际技能。　　本书可以作为材料科学与工程及相关专业本科生、研究生的专业基础课教材，也可以作为材料科学与工程相关实验教师培训参考书。