本書是由國內(nèi)三個同步輻射裝置第一線的40多名業(yè)務(wù)骨干共同編纂而成。全面介紹同步輻射的產(chǎn)生、性質(zhì)、加速器、光束線和實驗方法、數(shù)據(jù)分析、應(yīng)用實例以及國際發(fā)展趨勢。全書共分19章：前4章介紹同步輻射裝置，主要包括同步輻射源、同步輻射產(chǎn)生原理、同步輻射裝置光路和同步輻射探測器。第5~19章介紹同步輻射實驗方法，主要包括國內(nèi)三個同步輻射裝置目前已有的部分光束線站、實驗方法及應(yīng)用實例。本書力圖理論聯(lián)系實際、深入淺出，而又不失其先進性、實用性和普適性，既有基礎(chǔ)理論、基本原理深入淺出的介紹，也有實驗裝置和翔實的應(yīng)用實例。
本書可供從事材料科學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、醫(yī)藥學(xué)、地質(zhì)學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域的高等院校和科研院所的教師、科研人員和工程技術(shù)人員以及研究生參考，也可供從事同步輻射應(yīng)用專業(yè)人員和各實驗站管理人員參閱，尤其適合那些計劃到同步輻射實驗站進行實驗的研究人員閱讀和參考。
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麥振洪等所著的《同步輻射光源及其應(yīng)用(下)(精)》是由國內(nèi)三個同步輻射裝置第一線的40多名業(yè)務(wù)骨干共同編纂而成。全面介紹同步輻射的產(chǎn)生、性質(zhì)、加速器、光束線和實驗方法、數(shù)據(jù)分析、應(yīng)用實例以及國際發(fā)展趨勢。既有基礎(chǔ)理論、基本原理深入淺出的介紹，也有實驗裝置和翔實的應(yīng)用實例。力圖理論聯(lián)系實驗、深入淺出，而又不失其先進性、實用性和普適性，全書共分19章。
目錄
序
下冊
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
12.1.1 角分辨光電子能譜的基本原理 553
12.1.2 角分辨光電子能譜的功能 555
12.1.3 角分辨光電子能譜技術(shù)的進展 556
12.1.4 表面敏感性與體效應(yīng) 558
12.1.5 光電子能譜實驗中的空間電荷效應(yīng) 558
12.2 角分辨光電子能譜實驗裝置 559
12.2.1 光源 559
12.2.2 電子能量分析儀 563
12.2.3 超高真空系統(tǒng) 572
12.2.4 溫度可控樣品轉(zhuǎn)角系統(tǒng) 573
12.3 角分辨光電子能譜的理論描述 574
12.3.1 三步模型和單步模型 574
12.3.2 突發(fā)近似和單粒子譜函數(shù) 576
12.3.3 矩陣元效應(yīng) 579
12.4 實驗數(shù)據(jù)分析 581
12.4.1 能量分布曲線和動量分布曲線 581
12.4.2 色散關(guān)系和費米面 582
12.4.3 電子自能分析和最大熵方法 584
12.5 角分辨光屯子能譜的應(yīng)用 586
12.5.1 高溫超導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)和費米面 586
12.5.2 高溫超導(dǎo)體超導(dǎo)能隙 591
12.5.3 高溫超導(dǎo)體中的贗能隙研究 593
12.5.4 高溫超導(dǎo)體中的多體相互作用 595
12.5.5 角分辨光電子能譜對其他材料電子結(jié)構(gòu)的研究 600
12.6 結(jié)束語 609
參考文獻 610
第13章 同步輻射X射線成像 朱佩平 吳自玉 肖體喬 田揚超 余笑寒 儲旺盛 李恩榮 洪友麗 621
13.1 引言 621
13.2 光傳播的物理性質(zhì) 625
13.2.1 光的波粒二象性 625
13.2.2 光束的基本單元波包 626
13.2.3 光的相位和相位探測 630
13.2.4 光的相干性 632
13.2.5 相干光子數(shù)和亮度 636
13.2.6 光的傳播性質(zhì)和成像的關(guān)系 640
13.3 X射線投影成像 644
13.3.1 投影成像模型的建立 645
13.3.2 相位襯度投影成像的原理和方法 650
13.3.3 相位襯度CT 663
13.3.4 同步輻射投影成像應(yīng)用實例 680
13.4 X射線“透鏡”成像 683
13.4.1 X射線“透鏡”的發(fā)展 683
13.4.2 波帶片的光學(xué)性質(zhì) 685
13.4.3 全場X射線顯微鏡成像原理 697
13.4.4 X射線相襯顯微鏡成像原理 699
13.4.5 X肘線顯微鏡納米CT三維成像原理 702
13.4.6 同步輻射（全場）軟X射線顯微鏡 703
13.4 7 同步輻射（全場）硬X射線顯微鏡 705
13.4.8 X射線顯微鏡應(yīng)用實例 706
13.5 X射線探針掃描成像 711
13.5.1 小孔濾波獲得相干照明方法 712
13.5.2 長距離獲得相干照明的方法 715
13.5.3 增大X射線“透鏡”數(shù)值孔徑的方法 715
13.5.4 軟X射線掃描探針成像應(yīng)用舉例 719
13.5.5 硬X射線顯微譜學(xué)方法 726
13.6 相干X射線無透鏡成像 730
13.6.1 X射線全息成像 731
13.6.2 X射線全息成像對相干性的要求 737
13.6.3 X射線全息成像應(yīng)用和最近發(fā)展 739
13.6.4 X射線相干衍射成像 740
13.6.5 相干衍射成像對相干性的要求 750
13.6.6 X射線相干衍射成像應(yīng)用舉例 751
參考文獻 755
第14章 同步輻射軟X射線顯微術(shù) ——邰仁忠 陳敏 許子健 762
14.1 引言 762
14.2 軟X射線顯微術(shù)的成像機理 763
14.2.1 軟X射線顯微術(shù)的襯度 763
14.2.2 襯度、劑量及輻射損傷 764
14.3 軟X射線顯微術(shù) 765
14.3.1波帶片 765
14.3.2 掃描透射軟X射線顯微鏡 767
14.3.3 透射軟X射線顯微鏡 769
14.3.4 其他軟X射線顯微鏡 771
14.3.5 幾種顯微術(shù)的優(yōu)缺點 773
14.4 上海光源軟X射線譜學(xué)顯微光束線站 773
14.4.1 上海光源軟X射線譜學(xué)顯微光束線布局 773
14.4.2 實驗站布局及實驗方法 775
14.5 TXM和STXM的應(yīng)用 778
14.5.1 在生命科學(xué)中的應(yīng)用 779
14.5.2 在材料科學(xué)和物理學(xué)中的應(yīng)用 791
14.6 結(jié)束語 800
參考文獻 800
第15章 同步輻射材料結(jié)構(gòu)分析高壓技術(shù) 劉景 804
15.1 實驗裝置 804
15.1.1 高壓裝置 804
15.1.2 X射線衍射裝置 809
15.1.3 光束線和微束聚焦系統(tǒng) 812
15.2 實驗方法 814
15.2.1 樣品準備 814
15.2.2 高壓衍射數(shù)據(jù)的獲取 815
15.2.3 能量色散衍射實驗 816
15.2.4 角色散衍射實驗 819
15.2.5 激光加溫DAC實驗 821
15.2.6 徑向X射線衍射 822
15.3 實驗數(shù)據(jù)分析 823
15.3.1 數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換 823
15.3.2 譜峰分析及指派 825
15.3.3 晶胞參數(shù)的確定 826
15.3.4 全譜擬合及Rietveld結(jié)構(gòu)精修 826
15.3.5 狀態(tài)方程擬合 827
15.4 應(yīng)用實例 828
15.4.1 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)PbCr03的等結(jié)構(gòu)相變 828
15.4.2 Ta的準靜水壓狀態(tài)方程 830
15.4.3 非靜水壓下材料彈性模量及強度研究 832
參考文獻 834
第16章 真空紫外光電離質(zhì)譜技術(shù) 齊飛 837
16.1 引言 837
16.2 同步輻射VUV單光子電離技術(shù) 837
16.3 實驗方法和實驗裝置簡介 840
16.3.1 光束線介紹 840
16.3.2 高次諧波的消除 841
16.3.3 實驗站簡介 845
16.4 真空紫外光電離質(zhì)譜的應(yīng)用 846
16.4.1 在化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)研究中的應(yīng)用 846
16.4.2 在燃燒研究中的應(yīng)用 850
16.4.3 大氣氣溶膠的光電離 852
16.4.4 納米粒子的VUV光散射 852
16.4.5 低溫等離子體診斷 852
16.4.6 在分析化學(xué)中的應(yīng)用 853
16.5 結(jié)論與展望 856
參考文獻 857
第17章 同步輻射X射線磁圓二色 閆文盛 郭玉獻 李紅紅 王劫 868
17.1 基本原理 869
17.2 實驗裝置 874
17.2.1 圓偏振X射線源 874
17.2.2 光束線 876
17.2.3 磁鐵系統(tǒng) 878
17.2.4 X射線吸收探測設(shè)備 879
17.3 實驗技術(shù) 880
17.3.1 軌道與自旋磁矩的測量 880
17.3.2 電子產(chǎn)額的飽和效應(yīng) 882
17.3.3 磁矩測量的實驗誤差 883
17.3.4數(shù)據(jù)分析 884
17.4 應(yīng)用實例 887
17.4.1 在磁性多層膜和磁性合金薄膜中的應(yīng)用 887
17.4.2 在自旋電子學(xué)中的應(yīng)用 888
17.4.3 在磁性低維體系中的應(yīng)用 890
17.4.4 磁各向異性的表征 891
17.4.5 元素分辨的磁滯回線測量 893
17.4.6 深度分辨的磁矩圖像 896
17.5 XMCD相關(guān)實驗技術(shù) 898
17.5.1 光電發(fā)射磁圓二色 898
17.5.2 X射線磁線二色 899
參考文獻 901
第18章 同步輻射紫外圓二色光譜 張國斌 陶冶 907
18.1 引言 907
18.2 實驗方法 907
18.2.1 檢測原理 907
18.2.2 同步輻射紫外圓二色裝置組成 909
18.2.3 SRCD相對常規(guī)CD的優(yōu)越性 910
18.2.4 SRCD譜儀性能及其對測試結(jié)果的影響 912
18.2.5 SRCD實驗注意事項 913
18.3 圓二色光譜數(shù)據(jù)分析 915
18.3.1 定性分析 915
18.3.2 定量分析 916
18.3.3 CD的單位 917
18.4 SRCD應(yīng)用 917
18.5 時間分辨SRCD 919
參考文獻 920
第19章 同步輻射微納加工技術(shù) 劉剛 吳衍青 923
19.1 引言 923
19.2 同步輻射微納加工技術(shù)原理 924
19.2.1 LIGA技術(shù) 924
19.2.2 高分辨率X射線曝光技術(shù) 930
19.2.3 X射線干涉光刻技術(shù) 933
19.3 同步輻射微納加工的技術(shù)要求 935
19.3.1 同步輻射深度光刻技術(shù)要求 935
19.3.2 高分辨率X射線光刻技術(shù)要求 944
19.3.3 X射線干涉光刻技術(shù)要求 948
19.4 同步輻射微納加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀及展望 950
19.4.1 LIGA技術(shù) 950
19.4.2 高分辨率X射線曝光技術(shù) 951
19.4.3 X射線干涉光刻技術(shù) 952
參考文獻 954
索引 960
上冊
第1章 同步輻射源 劉祖平 1
1.1 同步輻射源的發(fā)展 1
1.2 同步輻射源的工作原理 16
1.3 國外同步輻射源簡介 60
1.4 北京、合肥、上海光源的特點 71
參考文獻 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
2.2 同步輻射譜與物質(zhì)的相互作用 101
參考文獻 109
第3章 同步輻射光束線 喬山 111
3.1 光束錢及前端區(qū)的一般介紹 111
3.2 光的聚焦與偏轉(zhuǎn) 113
3.3 光柵單色器及其束線 125
3.4 晶體單色器及其光束線 140
參考文獻 152
第4章 同步輻射探測器 劉鵬 黎忠 153
4.1 同步輻射實驗與探測器技術(shù)概述 153
4.2 探測器在同步輻射應(yīng)用研究中的重要地位 153
4.3 同步輻射技術(shù)及發(fā)展對探測器的需求 155
4.4 同步輻射實驗中各種主要探測器的介紹 156
4.5 同步輻射光束位置監(jiān)測器簡介 164
4.6 同步輻射探測器技術(shù)的發(fā)展 168
參考文獻 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 賈全杰 173
5.1 實驗裝置 173
5.2 高分辨X射線衍射 182
5.3 掠入射衍射 197
5.4 異常衍射精細結(jié)構(gòu) 203
參考文獻 216
第6章 同步輻射X射線反射、散射 麥振洪 潘國強 賈全杰 李明 220
6.1 實驗裝置 221
6.2 X射線反射 225
6.3 X射線漫散射 240
6.4 非彈性X射線散射 246
6.5 X射線磁散射 250
6.6 實驗方法 255
參考文獻 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 實驗裝置 274
7.3 實驗方法 281
7.4 實驗數(shù)據(jù)分析 284
7.5 應(yīng)用實例 299
參考文獻 306
第8章 同步輻射X射線生物大分子結(jié)構(gòu)分祈 董宇輝 高增強 309
8.1 引言 309
8.2 實驗方法 310
8.3 應(yīng)用實例 320
8.4 新的方法 324
參考文獻 332
第9章 同步輻射X射線吸收譜精細結(jié)構(gòu) 韋世強 孫治湖 李媛媛 吳自玉 潘志云 閆文盛 謝亞寧 胡天斗 335
9.1 引言 335
9.2 XAFS基本原理 336
9.3 XAFS實驗技術(shù) 344
9.4 XAFS的應(yīng)用 351
9.5 XAFS新技術(shù) 367
9.6 展望 374
參考文獻 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
10.2 同步輻射微束熒光分析方法 388
10.3 同步輻射TXRF分析方法 399
10.4 同步輻射XRF相關(guān)三維分析方法 415
10.5 小結(jié) 423
參考文獻 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 朱俊發(fā) 429
11.1 光電子能譜技術(shù) 429
11.2 光電子衍射技術(shù) 462
11.3 光電子顯微技術(shù) 483
11.4 在半導(dǎo)體表面和界面研究中的應(yīng)用 495
11.5 在表面分子吸附和催化中的應(yīng)用 513
參考文獻 534
第12章同步輻射角分辨光電子能譜
先進材料,包括關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)和復(fù)雜材料、磁性材料和自旋電子學(xué)材料、納米結(jié)構(gòu)和納米材料等,是現(xiàn)代凝聚態(tài)物理領(lǐng)域異常活躍的前沿課題研究材料.一方面,這些材料的應(yīng)用將直接在能源、信息技術(shù)和環(huán)境等與國計民生密切相關(guān)的領(lǐng)域產(chǎn)生巨大影響,如對新興的自旋電子學(xué)的研究,將對研發(fā)新一代的信息技術(shù)具有至關(guān)重要的意義;另一方面,這些新材料和新的物理現(xiàn)象本身也為新的科學(xué)突破提供了契機,如在強關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)中,因為電子?電子的強相互作用,尤其是電荷、自旋、軌道以及晶格之間的相互關(guān)聯(lián)(圖12.1),導(dǎo)致一系列奇異的量子現(xiàn)象[1],如銅氧化合物中的高溫超導(dǎo)電性、錳氧化合物中的龐磁電阻特性等.這些新奇的量子現(xiàn)象對傳統(tǒng)的理論提出了挑戰(zhàn),超越傳統(tǒng)固體理論的新的理論亟待建立.盡管高溫超導(dǎo)電性自從發(fā)現(xiàn)已被研究了二十多年,但導(dǎo)致高溫超導(dǎo)的機理目前仍不清楚,成為凝聚態(tài)物理研究中的最重要物理問題之一.
光電子能譜技術(shù)正是研究高溫超導(dǎo)體等先進材料微觀電子結(jié)構(gòu)的最直接和最有力的實驗手段.由于任何材料的宏觀物理性質(zhì)都由其微觀的電子運動過程所支配,所以要了解、控制和利用先進材料中眾多的新奇物理現(xiàn)象,就必須首先研究它們的電子結(jié)構(gòu).眾所周知,如果要完全描述材料中電子的狀態(tài),需要獲得三個基本的參量：能量(E)、動量(k)和自旋(s).光電子能譜技術(shù)能夠?qū)@些參量進行直接的測量,所以它在強關(guān)聯(lián)電子體系和其他先進材料的研究及理論發(fā)展中處于非常突出的地位.美國能源部2006年的研究報告《和超導(dǎo)相關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)》[2] 中選出的幾個和超導(dǎo)物理研究相關(guān)的關(guān)鍵實驗手段中,角分辨光電子能譜技術(shù)(angle-resolvedphotoemissionspectroscopy,ARPES)就名列前茅.
正因為如此,光電子能譜技術(shù)受到廣泛的重視,在過去二十多年中更是取得突飛猛進的發(fā)展.一方面,這得益于光源的不斷改善,特別是一批先進的第三代同步輻射光源的投入使用,使得光源的強度和分辨率得到顯著的提升.新的紫外激光光源的使用,為提升光電子能譜技術(shù)提供了一個新的途徑.另一方面,先進的電子探測技術(shù)的引入,大大提高了光電子能譜的分辨率和探測效率,在光電子能譜技術(shù)的發(fā)展中起著關(guān)鍵的作用.光電子能譜技術(shù)的進展,其原動力在于科學(xué)研究的需要,歸根結(jié)底是一些深刻的科學(xué)問題,對實驗技術(shù)的精度不斷提出新要求.而實驗手
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