《材料現(xiàn)代研究方法》對(duì)材料研究過(guò)程中常用的分析方法進(jìn)行了介紹，包括X射線衍射、紅外吸收光譜、激光拉曼光譜、紫外-可見(jiàn)光譜、熒光光譜、核磁共振譜及各種電子顯微鏡等，其內(nèi)容涉及高分子材料、金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、復(fù)合材料等綜合領(lǐng)域。本書(shū)主要是結(jié)合實(shí)例進(jìn)行講解，注重實(shí)用性，能提高材料類專業(yè)學(xué)生從事材料研究所必需的實(shí)際技能。
本書(shū)可以作為材料科學(xué)與工程及相關(guān)專業(yè)本科生、研究生的專業(yè)基礎(chǔ)課教材，也可以作為材料科學(xué)與工程相關(guān)實(shí)驗(yàn)教師培訓(xùn)參考書(shū)。
第1章緒論1
1.1材料的組織結(jié)構(gòu)與性能1
1.1.1組織結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系1
1.1.2微觀組織結(jié)構(gòu)控制1
1.2顯微組織結(jié)構(gòu)的內(nèi)容2
1.3材料分析技術(shù)與材料的關(guān)系2
1.4分析技術(shù)簡(jiǎn)介2
1.4.1X射線衍射2
1.4.2光譜分析2
1.4.3核磁共振2
1.4.4熱分析技術(shù)3
1.4.5表面分析技術(shù)3
1.4.6電子顯微鏡3
第2章X射線衍射4
2.1X射線衍射基本概念4
2.1.1X射線的產(chǎn)生及X射線譜4
2.1.2X射線與物質(zhì)的相互作用7
2.2X射線分析法原理13
2.2.1X射線在晶體中的衍射13
2.2.2X射線衍射的實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)介20
2.2.3小角X射線散射法22
2.2.4樣品的制備方法簡(jiǎn)介24
2.2.5樣品的PDF卡片25
2.3X射線在材料結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用26
2.3.1X射線衍射物相分析的基本原理26
2.3.2物相的定性分析26
2.3.3物相的定量分析27
2.3.4物質(zhì)狀態(tài)（晶態(tài)和非晶態(tài)）的鑒定29
2.3.5單晶和多晶取向測(cè)定29
2.3.6晶粒度的測(cè)定30
2.3.7介孔結(jié)構(gòu)測(cè)定31
2.3.8宏觀應(yīng)力測(cè)定31
2.3.9薄膜厚度和界面結(jié)構(gòu)測(cè)定33
2.3.10多層膜結(jié)構(gòu)測(cè)定33
參考文獻(xiàn)34
第3章紅外吸收光譜35
3.1紅外吸收光譜的基本概念和基本原理35
3.1.1紅外吸收光譜的基本概念35
3.1.2紅外吸收光譜的基本原理35
3.2雙原子分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)36
3.2.1分子的定態(tài)能量37
3.2.2分子光譜37
3.2.3雙原子分子的振動(dòng)模型37
3.3簡(jiǎn)正振動(dòng)39
3.3.1簡(jiǎn)正振動(dòng)和自由度39
3.3.23N-5或3N-6規(guī)則40
3.3.3分子的振動(dòng)類型40
3.3.4振動(dòng)自由度與紅外吸收峰的關(guān)系40
3.3.5基頻、倍頻、復(fù)合頻41
3.4紅外吸收光譜的基礎(chǔ)知識(shí)與表示方法42
3.4.1紅外吸收光譜的基本術(shù)語(yǔ)42
3.4.2紅外光譜的表示方法43
3.4.3紅外四要素43
3.5紅外吸收峰變化的影響因素43
3.5.1影響峰位變化的因素43
3.5.2影響吸收峰強(qiáng)度的因素46
3.5.3配位效應(yīng)47
3.6各類有機(jī)化合物的特征吸收峰48
3.6.1烷烴和環(huán)烷烴的特征吸收頻率48
3.6.2烯烴的特征吸收頻率49
3.6.3炔烴的特征吸收頻率49
3.6.4芳烴的特征吸收頻率49
3.6.5醇和酚類的特征吸收頻率50
3.6.6醚類的特征吸收頻率51
3.6.7羰基化合物的特征吸收頻率51
3.6.8胺類的特征吸收頻率52
3.6.9硝基化合物的特征吸收頻率53
3.6.10腈類的特征吸收頻率53
參考文獻(xiàn)53
第4章激光拉曼光譜54
4.1拉曼散射光譜的基本概念54
4.1.1瑞利散射、拉曼散射及拉曼位移54
4.1.2拉曼光譜選律和選擇定則55
4.1.3拉曼退偏振比56
4.1.4拉曼光譜圖57
4.2激光拉曼光譜與紅外光譜的比較58
4.3激光拉曼光譜法實(shí)驗(yàn)技術(shù)58
4.3.1儀器組成58
4.3.2樣品的處理方法59
4.4拉曼光譜法在有機(jī)材料研究中的應(yīng)用59
4.4.1拉曼光譜的選擇定則與分子構(gòu)象59
4.4.2高分子材料的拉曼去偏振度及紅外二向色性60
4.4.3復(fù)合材料形變的拉曼光譜研究60
4.5拉曼光譜在無(wú)機(jī)材料中的應(yīng)用62
4.5.1碳納米材料的拉曼散射62
4.5.2半導(dǎo)體納米材料的拉曼散射65
參考文獻(xiàn)67
第5章紫外-可見(jiàn)光譜及熒光光譜68
5.1紫外-可見(jiàn)吸收光譜68
5.1.1紫外-可見(jiàn)吸收光譜的基本原理68
5.1.2紫外-可見(jiàn)吸收光譜的基礎(chǔ)知識(shí)69
5.1.3紫外吸收光譜的常用術(shù)語(yǔ)70
5.1.4影響紫外光譜的因素71
5.1.5紫外吸收與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系73
5.1.6紫外吸收譜帶的類型75
5.2紫外光譜的應(yīng)用75
5.2.1紫外光譜提供的結(jié)構(gòu)信息75
5.2.2解析紫外譜圖的規(guī)律76
5.2.3紫外光譜在高分子材料中的應(yīng)用76
5.3熒光光譜78
5.3.1熒光光譜的基本原理78
5.3.2分子熒光光譜80
5.3.3測(cè)量方法81
5.3.4譜圖解析示例81
5.3.5無(wú)機(jī)化合物的熒光81
5.3.6有機(jī)化合物的熒光82
5.3.7影響熒光光譜的環(huán)境因素83
5.4熒光光譜在材料研究中的應(yīng)用85
5.4.1高分子在溶液中的形態(tài)轉(zhuǎn)變85
5.4.2高分子混合物的相容性和相分離86
參考文獻(xiàn)86
第6章核磁共振譜87
6.1核磁共振的基本原理87
6.1.1核磁共振譜的分類87
6.1.2核磁共振的產(chǎn)生88
6.1.3弛豫過(guò)程89
6.1.4化學(xué)位移90
6.1.5自旋的耦合與裂分91
6.2核磁共振波譜儀及實(shí)驗(yàn)要求92
6.2.1CW-核磁共振儀結(jié)構(gòu)92
6.2.2PFT-核磁共振儀原理93
6.2.3核磁共振樣品的制備94
6.31H-核磁共振波譜（氫譜）95
6.3.1屏蔽作用與化學(xué)位移95
6.3.2譜圖的表示方法96
6.3.3化學(xué)位移、耦合常數(shù)與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系96
6.3.4影響化學(xué)位移的主要因素98
6.3.51H-NMR譜圖解析實(shí)例99
6.413C-核磁共振譜（碳譜）100
6.4.113C-NMR概述100
6.4.213C-NMR中的質(zhì)子去耦技術(shù)100
6.4.313C-NMR與1H-NMR的比較101
6.4.4影響13C化學(xué)位移的因素101
6.4.5碳核磁譜圖解析和典型實(shí)例103
6.5NMR在材料研究中的應(yīng)用105
6.5.1有機(jī)材料的定性分析105
6.5.2共聚物組成的測(cè)定106
6.5.3共聚物序列結(jié)構(gòu)的研究107
6.5.4高分子鍵接方式和異構(gòu)體的研究107
參考文獻(xiàn)109
第7章熱分析技術(shù)111
7.1熱分析概論111
7.2差熱分析與差示掃描量熱法114
7.2.1DTA與DSC儀器的組成與原理114
7.2.2差熱分析與差示掃描量熱法峰面積的計(jì)算116
7.2.3影響DTA與DSC曲線的因素120
7.2.4DTA與DSC數(shù)據(jù)的標(biāo)定122
7.3熱重分析與微商熱重法123
7.3.1熱重分析與微商熱重法的基本原理123
7.3.2熱天平的基本結(jié)構(gòu)125
7.3.3影響熱重?cái)?shù)據(jù)的因素126
7.3.4熱重試驗(yàn)及圖譜辨析127
7.4熱膨脹法和熱機(jī)械分析130
7.4.1熱膨脹法130
7.4.2熱機(jī)械分析131
7.5熱分析技術(shù)在材料研究中的應(yīng)用132
7.5.1材料的結(jié)晶行為132
7.5.2材料液晶的多重轉(zhuǎn)變136
7.5.3材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg及共聚共混物相容性137
7.5.4材料的熱穩(wěn)定性及熱分解機(jī)理140
7.5.5材料的剖析142
7.5.6動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析評(píng)價(jià)材料的使用性能143
7.5.7動(dòng)態(tài)介電分析評(píng)價(jià)材料的使用性能146
7.6熱分析聯(lián)用技術(shù)153
7.6.1TG-DSC聯(lián)用153
7.6.2TG-FTIR聯(lián)用153
7.6.3TG-MS聯(lián)用155
參考文獻(xiàn)156
第8章表面分析技術(shù)158
8.1X射線光電子能譜158
8.1.1X射線光電子譜基本原理158
8.1.2結(jié)合能160
8.1.3化學(xué)位移161
8.1.4光電子能譜分析方法164
8.1.5X射線光電子能譜儀168
8.2俄歇電子能譜170
8.2.1俄歇電子能譜的基本原理170
8.2.2Auger電子的能量和產(chǎn)額172
8.2.3俄歇電子能譜分析方法174
8.2.4俄歇電子能譜儀177
8.2.5掃描Auger顯微探針179
8.2.6掃描俄歇電子的應(yīng)用179
參考文獻(xiàn)180
第9章掃描電子顯微鏡181
9.1電子與物質(zhì)的相互作用181
9.1.1電子散射181
9.1.2背散射電子182
9.1.3二次電子182
9.2掃描電子顯微鏡結(jié)構(gòu)和成像原理184
9.2.1掃描電子顯微鏡的工作原理184
9.2.2掃描電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)187
9.2.3掃描電子顯微鏡的性能189
9.2.4掃描電子顯微鏡的特點(diǎn)190
9.2.5樣品制備191
9.2.6影響電子顯微鏡影像品質(zhì)的因素191
9.3場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡192
9.3.1場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)192
9.3.2場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡的特點(diǎn)193
9.4電子探針顯微分析193
9.4.1EPMA原理和結(jié)構(gòu)193
9.4.2X射線能譜儀194
9.4.3X射線波譜儀195
9.4.4定性分析196
9.4.5定量分析197
參考文獻(xiàn)198
第10章透射電子顯微鏡199
10.1透射電子顯微鏡簡(jiǎn)介199
10.2電子波與電磁透鏡199
10.2.1光學(xué)顯微鏡的分辨率極限199
10.2.2電子波的波長(zhǎng)201
10.2.3電磁透鏡202
10.2.4電磁透鏡的像差和分辨本領(lǐng)204
10.2.5電磁透鏡的景深和焦長(zhǎng)208
10.3透射電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)209
10.3.1照明系統(tǒng)210
10.3.2成像系統(tǒng)213
10.3.3觀察記錄系統(tǒng)216
10.4透射電鏡樣品制備方法217
10.4.1對(duì)樣品的要求217
10.4.2復(fù)型樣品制備217
10.4.3粉末樣品制備220
10.4.4薄膜樣品制備221
10.4.5聚焦離子束方法225
10.5電子衍射227
10.5.1概述227
10.5.2電子衍射原理228
10.5.3單晶體電子衍射花樣的標(biāo)定232
10.5.4多晶體電子衍射花樣的標(biāo)定236
10.5.5非晶體電子衍射花樣的標(biāo)定238
10.5.6復(fù)雜電子衍射花樣238
10.6透射電子顯微鏡圖像襯度及應(yīng)用244
10.6.1質(zhì)厚襯度244
10.6.2衍射襯度246
10.6.3相位襯度248
10.6.4原子序數(shù)襯度251
參考文獻(xiàn)253
第11章掃描探針顯微鏡254
11.1掃描探針顯微鏡概述254
11.1.1掃描探針顯微鏡的發(fā)展歷程254
11.1.2掃描探針顯微鏡的特點(diǎn)256
11.2掃描探針顯微鏡的工作原理257
11.2.1掃描隧道顯微鏡的工作原理257
11.2.2原子力顯微鏡的工作原理259
11.3工作方式260
11.3.1掃描隧道顯微鏡的成像模式260
11.3.2原子力顯微鏡的成像模式261
11.4圖像偽跡和測(cè)量誤差265
11.4.1探針針尖導(dǎo)致的偽跡和誤差265
11.4.2掃描器導(dǎo)致的偽跡和誤差267
11.4.3其他因素的影響268
11.5掃描探針顯微鏡在現(xiàn)代材料研究中的應(yīng)用269
11.5.1掃描探針顯微鏡在微納技術(shù)和超精密加工中的應(yīng)用269
11.5.2掃描探針顯微鏡在高分子領(lǐng)域的應(yīng)用272
11.5.3掃描探針顯微鏡在能源領(lǐng)域的應(yīng)用275
參考文獻(xiàn)277
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