目錄
序
前言
上冊(cè)
第1章 同步輻射源 劉祖平 1
1.1 同步輻射源的發(fā)展 1
1.1.1 引言——同步輻射的定義和早期的探索 1
1.1.2 同步輻射源的起步階段和同步輻射的優(yōu)良特性 3
1.1.3 同步輻射源發(fā)展的第一波熱潮 8
1.1.4 同步輻射源發(fā)展的第二波熱潮 9
1.1.5 當(dāng)今世界同步輻射源的發(fā)展趨勢(shì) 12
1.2 同步輻射源的工作原理 16
1.2.1 電子儲(chǔ)存環(huán) 16
1.2.2 電子直線加速器 46
1.2.3 增強(qiáng)器 55
1.2.4 束流傳輸線 57
1.3 國外同步輻射源簡介 60
1.3.1 美洲 61
1.3.2 歐洲 63
1.3.3 亞洲 68
1.3.4 大洋洲 71
1.4 北京、合肥、上海光源的特點(diǎn) 71
參考文獻(xiàn) 74
第2章 同步輻射原理 劉祖平 高琛 76
2.1 同步輻射譜的產(chǎn)生 76
2.1.1 來自彎轉(zhuǎn)磁鐵的同步輻射譜 76
2.1.2 來自扭擺器的同步輻射譜 88
2.1.3 來自波蕩器的同步輻射譜 90
2.1.4 同步輻射的脈沖特性 99
2.2 同步輻射譜與物質(zhì)的相互作用 101
2.2.1 介質(zhì)在(軟)X射線波段的折射率 103
2.2.2 (軟)X射線的全反射 104
2.2.3 折射、反射時(shí)(軟)X射線偏振態(tài)的改變 104
2.2.4 (軟)X射線的吸收 106
2.2.5 (軟)X射線引起的熒光和俄歇電子 107
參考文獻(xiàn) 109
第3章 同步輻射光束線 喬山 111
3.1 光束線及前端區(qū)的一般介紹 111
3.1.1 概論 111
3.1.2 前端區(qū) 111
3.1.3 輻射防護(hù)和人身安全聯(lián)鎖系統(tǒng) 112
3.1.4 真空系統(tǒng) 113
3.2 光的聚焦與偏轉(zhuǎn) 113
3.2.1 反射鏡的一般介紹 113
3.2.2 費(fèi)馬原理 115
3.2.3 球面和超環(huán)面反射鏡 119
3.2.4 面形誤差對(duì)聚焦的影響 120
3.2.5 雙反射鏡系統(tǒng) 121
3.2.6 波帶片 123
3.3 光柵單色器及其束線 125
3.3.1 光柵衍射及相應(yīng)的費(fèi)馬原理 125
3.3.2 光柵單色器理論 128
3.3.3 光柵單色器的像差及能量分辨率 129
3.3.4 垂直入射單色器 132
3.3.5 SX-700單色器 133
3.3.6 龍型單色器 134
3.3.7 變線距光柵單色器 135
3.3.8 光柵光束線的設(shè)計(jì) 136
3.3.9 真空紫外光束線的性能評(píng)價(jià) 137
3.4 晶體單色器及其光束線 140
3.4.1 晶體衍射理論簡介 140
3.4.2 平晶單色器 143
3.4.3 彎晶單色器 151
參考文獻(xiàn) 152
第4章 同步輻射探測(cè)器 劉鵬 黎忠 153
4.1 同步輻射實(shí)驗(yàn)與探測(cè)器技術(shù)概述 153
4.2 探測(cè)器在同步輻射應(yīng)用研究中的重要地位 153
4.2.1 同步輻射實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵角色 153
4.2.2 同步輻射實(shí)驗(yàn)效率的瓶頸 154
4.3 同步輻射技術(shù)及發(fā)展對(duì)探測(cè)器的需求 155
4.4 同步輻射實(shí)驗(yàn)中各種主要探測(cè)器的介紹 156
4.4.1 氣體探測(cè)器 156
4.4.2 閃爍探測(cè)器 158
4.4.3 固體探測(cè)器 159
4.4.4 成像板 160
4.4.5 電荷耦合器件探測(cè)器 161
4.4.6 硅微條探測(cè)器 162
4.4 7 像素陣列探測(cè)器 164
4.5 同步輻射光束位置監(jiān)測(cè)器簡介 164
4.5.1 光敏絲型XBPM 165
4.5.2 刀片型xBPM 166
4.6 同步輻射探測(cè)器技術(shù)的發(fā)展 168
4.6.1 高靈敏度大面積探測(cè)器 168
4.6.2 高效探測(cè)元的發(fā)展 169
4.6.3 快速成像相機(jī)技術(shù) 169
4.6.4 時(shí)間分辨復(fù)合型像素計(jì)數(shù)探測(cè)器 170
4.6.5 能量分辨二維探測(cè)器 170
參考文獻(xiàn) 171
第5章 同步輻射X射線衍射、異常衍射 麥振洪 吳忠華 潘國強(qiáng) 賈全杰 173
5.1 實(shí)驗(yàn)裝置 173
5.1.1 光束線配置 173
5.1.2 光束線指標(biāo) 177
5.1.3 實(shí)驗(yàn)站設(shè)備 179
5.1.4 實(shí)驗(yàn)站參數(shù) 181
5.2 高分辨X射線衍射 182
5.2.1 X射線衍射理論概述 182
5.2.2 X射線衍射實(shí)驗(yàn)方法 187
5.2.3 測(cè)量分辨率分析 189
5.2.4 粉末衍射實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 193
5.2.5 應(yīng)用實(shí)例 195
5.3 掠入射衍射 197
5.3.1 掠入射衍射理論概述 197
5.3.2 實(shí)驗(yàn)方法 200
5.3.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 201
5.3.4 應(yīng)用實(shí)例 201
5.4 異常衍射精細(xì)結(jié)構(gòu) 203
5.4.1 異常衍射精細(xì)結(jié)構(gòu)理論概述 203
5.4.2 DAFS實(shí)驗(yàn)方法 210
5.4.3 DAFS譜線分析方法 211
5.4.4 應(yīng)用實(shí)例 212
參考文獻(xiàn) 216
第6章 同步輻射X射線反射、散射 麥振洪 潘國強(qiáng) 賈全杰 李明 220
6.1 實(shí)驗(yàn)裝置 221
6.1.1 光束線的配置 221
6.1.2 實(shí)驗(yàn)站設(shè)備 223
6.2 X射線反射 225
6.2.1 X射線反射理論概述 225
6.2.2 實(shí)驗(yàn)方法 228
6.2.3 實(shí)驗(yàn)曲線分析和理論擬合應(yīng)用實(shí)例 229
6.3 X射線漫散射 240
6.4 非彈性X射線散射 246
6.4.1 簡介 246
6.4.2 非彈性X射線散射理論基礎(chǔ) 247
6.5 X射線磁散射 250
6.5.1 非共振磁X射線散射理論 250
6.5.2 磁共振X射線散射 254
6.6 實(shí)驗(yàn)方法 255
6.6.1 同步輻射非彈性X射線散射實(shí)驗(yàn)方法 255
6.6.2 超高分辨非彈性X射線散射實(shí)驗(yàn) 256
6.6.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 257
6.6.4 應(yīng)用實(shí)例 262
參考文獻(xiàn) 269
第7章 同步輻射小角X射線散射 董寶中 274
7.1 引言 274
7.2 實(shí)驗(yàn)裝置 274
7.2.1 光束線的配置 274
7.2.2 實(shí)驗(yàn)站設(shè)備 275
7.3 實(shí)驗(yàn)方法 281
7.3.1 樣品的制備 281
7.3.2 實(shí)驗(yàn)方法 282
7.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 284
7.4.1 數(shù)據(jù)的初處理 284
7.4.2 小角散射原理 286
7.4.3 粒子形狀和大小 291
7.4.4 相邊界 296
7.4.5 分形 297
7.4.6 相關(guān)函數(shù)和距離分布函數(shù) 298
7.5 應(yīng)用實(shí)例 299
參考文獻(xiàn) 306
第8章 同步輻射X射線生物大分子結(jié)構(gòu)分析 董宇輝 高增強(qiáng) 309
8.1 引言 309
8.2 實(shí)驗(yàn)方法 310
8.2.1 同晶置換法 312
8.2.2 反常散射法 315
8.2.3 反常散射解決相位問題的原理 317
8.3 應(yīng)用實(shí)例 320
8.4 新的方法 324
8.4.1 與其他方法的結(jié)合 324
8.4.2 基于自由電子激光的結(jié)構(gòu)解析方法 331
參考文獻(xiàn) 332
第9章 同步輻射X射線吸收譜精細(xì)結(jié)構(gòu) 韋世強(qiáng) 孫治湖 李媛媛 吳自玉 潘志云 閏文盛 謝亞寧 胡天斗 335
9.1 引言 335
9.2 XAFS基本原理 336
9.2.1 單散射理論 336
9.2.2 多重散射理論 338
9.2.3 EXAFS數(shù)據(jù)分析 340
9.3 XAFS實(shí)驗(yàn)技術(shù) 344
9.3.1 透射XAFS測(cè)量法 346
9.3.2 熒光XAFS測(cè)量法 348
9.3.3 電子產(chǎn)額測(cè)量法 350
9.4 XAFS的應(yīng)用 351
9.4.1 納米結(jié)構(gòu)材料 351
9.4.2 半導(dǎo)體材料 353
9.4.3 磁性材料 355
9.4.4 高溫超導(dǎo)和巨磁阻材料 360
9.4.5 催化劑和太陽能電池材料 362
9.4.6 金屬蛋白質(zhì) 364
9.5 XAFS新技術(shù) 367
9.5.1 原位XAFS 367
9.5.2 時(shí)間分辨XAFS 369
9.5.3 微區(qū)XAFS 372
9.6 展望 374
參考文獻(xiàn) 375
第10章 同步輻射X射線熒光分析 黃宇營 魏向軍 381
10.1 同步輻射X射線熒光分析原理 381
10.1.1 同步輻射X射線熒光分析發(fā)展簡述 381
10.1.2 國內(nèi)外SR-XRF裝置簡要進(jìn)展 382
10.1.3 X射線熒光分析原理簡述 382
10.1.4 同步輻射光源及SR-XRF特色 387
10.2 同步輻射微束熒光分析方法 388
10.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置 388
10.2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 394
10.2.3 應(yīng)用實(shí)例 395
10.3 同步輻射TXRF分析方法 399
10.3.1 同步輻射TXRF簡介 399
10.3.2 TXRF理論 401
10.3.3 SR-TXRF分析方法及其特點(diǎn) 404
10.3.4 SR-TXRF的最新進(jìn)展及展望 407
10.3.5 SR-TXRF實(shí)驗(yàn)裝置及應(yīng)用簡介 408
10.3.6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 413
10.4 同步輻射XRF相關(guān)三維分析方法 415
10.4.1 X射線熒光CT 415
10.4.2 X射線熒光全場(chǎng)成像 416
10.4.3 共聚焦X射線分析 419
10.4.4 掠出射X射線熒光 421
10.5 小結(jié) 423
參考文獻(xiàn) 424
第11章 同步輻射光電發(fā)射技術(shù) 徐彭壽 奎熱西·依布拉欣 徐法強(qiáng) 朱俊發(fā) 429
11.1 光電子能譜技術(shù) 429
11.1.1 引言 429
11.1.2 光電子能譜的原理 433
11.1.3 軟X射線光電子能譜 444
11.1.4 硬X射線光電子能譜 453
11.1.5 光電子能譜實(shí)驗(yàn)裝置 460
11.2 光電子衍射技術(shù) 462
11.2.1 引言 462
11.2.2 光電子衍射的基本原理 463
11.2.3 光電子衍射的實(shí)驗(yàn)方法 469
11.2.4 光電子衍射技術(shù)的應(yīng)用 475
11.3 光電子顯微技術(shù) 483
11.3.1 引言 483
11.3.2 基本原理 483
11.3.3 PEEM儀器和工作模式 487
11.3.4 光電發(fā)射電子顯微鏡在磁性材料研究中的應(yīng)用 490
11.4 在半導(dǎo)體表面和界面研究中的應(yīng)用 495
11.4.1 引言 495
11.4.2 SiC表面的重構(gòu)和氧化 496
11.4.3 Au/GaN(0001)界面 500
11.4.4 ZnO/SiC異質(zhì)界面的形成 506
11.5 在表面分子吸附和催化中的應(yīng)用 513
11.5.1 表面吸附與催化 513
11.5.2 同步輻射光電子能譜技術(shù)在表面吸附和催化研究中的優(yōu)勢(shì) 515
11.5.3 同步輻射光電子能譜在表面吸附及催化研究中的應(yīng)用舉例 517
11.5.4 展望 532
參考文獻(xiàn) 534
下冊(cè)
第12章 同步輻射角分辨光電子能譜 周興江 劉國東 孟建橋 趙林 551
12.1 角分辨光電子能譜的工作原理 553
12.2 角分辨光電子能譜實(shí)驗(yàn)裝置 559
12.3 角分辨光電子能譜的理論描述 574
12.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 581
12.5 角分辨光電子能譜的應(yīng)用 586
12.6 結(jié)束語 609
參考文獻(xiàn) 610
第13章 同步輻射X射線成像 朱佩平 吳自玉 肖體喬 田揚(yáng)超 余笑寒 儲(chǔ)旺盛 李恩榮 洪友麗 622
13.1 引言 622
13.2 光傳播的物理性質(zhì) 626
13.3 X射線投影成像 645
13.4 X射線“透鏡”成像 684
13.5 X射線探針掃描成像 712
13.6 相干X射線無透鏡成像 732
參考文獻(xiàn) 756
第14章 同步輻射軟X射線顯微術(shù) 邰仁忠 陳敏 許子健 764
14.1 引言 764
14.2 軟X射線顯微術(shù)的成像機(jī)理 765
14.3 軟X射線顯微術(shù) 767
14.4 上海光源軟X射線譜學(xué)顯微光束線站 775
14.5 TXM和STXM的應(yīng)用 780
14.6 結(jié)束語 802
參考文獻(xiàn) 802
第15章 同步輻射材料結(jié)構(gòu)分析高壓技術(shù) 劉景 806
15.1 實(shí)驗(yàn)裝置 806
15.2 實(shí)驗(yàn)方法 816
15.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 825
15.4 應(yīng)用實(shí)例 830
參考文獻(xiàn) 836
第16章 真空紫外光電離質(zhì)譜技術(shù) 齊飛 839
16.1 引言 839
16.2 同步輻射VUV單光子電離技術(shù) 839
16.3 實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)裝置簡介 842
16.4 真空紫外光電離質(zhì)譜的應(yīng)用 848
16.5 結(jié)論與展望 858
參考文獻(xiàn) 859
第17章 同步輻射X射線磁圓二色 閏文盛 郭玉獻(xiàn) 李紅紅 王劼 870
17.1 基本原理 871
17.2 實(shí)驗(yàn)裝置 876
17.3 實(shí)驗(yàn)技術(shù) 882
17.4 應(yīng)用實(shí)例 889
17.5 XMCD相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù) 900
參考文獻(xiàn) 903
第18章 同步輻射紫外圓二色光譜 張國斌 陶冶 909
18.1 引言 909
18.2 實(shí)驗(yàn)方法 909
18.3 圓二色光譜數(shù)據(jù)分析 917
18.4 SRCD應(yīng)用 919
18.5 時(shí)間分辨SRCD 921
參考文獻(xiàn) 922
第19章 同步輻射微納加工技術(shù) 劉剛 吳衍青 925
19.1 引言 925
19.2 同步輻射微納加工技術(shù)原理 926
19.3 同步輻射微納加工的技術(shù)要求 937
19.4 同步輻射微納加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀及展望 952
參考文獻(xiàn) 956
索引 960