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材料现代分析方法
材料研究利器,洞见微观世界
ISBN: 9787559877390

出版时间:2025-08-01

定  价:69.00

作  者:邹勇进,夏永鹏,向翠丽 主编

责  编:肖慧敏
所属板块: 科技出版

图书分类: 化学

读者对象: 大众

上架建议: 自然科学/化学
装帧: 平装

开本: 16

字数: 277 (千字)

页数: 208
图书简介

本书共分为8个章节,按照材料研究论文的结构及材料分析测试技术的分类进行组织。每一章都将详细介绍一种分析测试技术,包括其基本原理、实验方法、数据处理和应用案例等方面。具体内容涵盖衍射分析、电子显微分析、光谱分析法、电化学分析法、热分析法等多个方面。本书注重理论与实践相结合,通过大量的实验案例和数据分析,帮助学生更好地理解和掌握相关知识。同时,也介绍了一些最新的研究成果和技术进展,以便学生能够了解材料分析测试技术的最新动态和发展趋势。

作者简介

邹勇进,教授,博士生导师,桂林电子科技大学材料科学与工程学院副院长。于2011年11月加入桂林电子科技大学,2017.8-2018.7 在加拿大多伦多大学访问学者,2012年10月晋升教授,广西杰出青年基金获得者,长期以来主要从事新能源材料的的研究,曾主持和参与多项国内外的科研基金项目。

图书目录

目 录

第1章 X射线衍射.....................................................................................................001

1.1 X射线衍射的工作原理 ..............................................................................002

1.2 X射线衍射仪的构造 ..................................................................................004

1.2.1 X射线发生器 ...................................................................................005

1.2.2 衍射测角仪......................................................................................006

1.2.3 X射线检测器 ...................................................................................009

1.2.4 X射线系统控制装置 .......................................................................011

1.3 其他相关说明.............................................................................................012

1.3.1 德拜-谢乐公式.................................................................................012

1.3.2 小角X射线散射 ...............................................................................014

1.3.3 中子衍射..........................................................................................015

1.3.4 X射线吸收近边结构分析................................................................016

1.3.5 扩展X射线吸收精细结构分析........................................................018

1.4 数据测试及分析.........................................................................................019

1.4.1 样品制备..........................................................................................019

1.4.2 数据处理..........................................................................................021

1.4.3 数据精修..........................................................................................022

1.5 X射线衍射的应用......................................................................................024

1.5.1 应用领域..........................................................................................024

1.5.2 应用实例..........................................................................................025

1.6 习题 ............................................................................................................028

参考文献 .............................................................................................................028

第2章 扫描电子显微镜............................................................................................030

2.1 扫描电镜的基本原理.................................................................................031

2.1.1 加速电压..........................................................................................032

2.1.2 原子序数..........................................................................................033

2.1.3 倾斜..................................................................................................033

2.2 扫描电镜的组成和工作系统 .....................................................................034

2.3 扫描电镜样品制样.....................................................................................036

2.3.1 常规样品的制样 ..............................................................................036

2.3.2 非常规样品的制样 ..........................................................................037

2.4 能谱仪 ........................................................................................................038

2.4 应用 ............................................................................................................039

2.4.1 扫描电镜的应用领域 ......................................................................039

2.4.2 扫描电镜的应用实例 ......................................................................041

2.5 习题 ............................................................................................................043

参考文献 .............................................................................................................044

第3章 透射电子显微镜............................................................................................045

3.1 透射电子显微镜的工作原理及构造..........................................................046

3.1.1 透射电子显微镜的工作原理...........................................................046

3.1.2 透射电子显微镜的构造...................................................................047

3.2 透射电镜的数据处理.................................................................................053

3.2.1 透射电镜的图像处理 ......................................................................053

3.2.2 透射电镜图像的晶格间距计算.......................................................054

3.2.3 高角环形暗场显微分析...................................................................055

3.2.4 选区电子衍射..................................................................................056

3.3 透射电镜的样品制备.................................................................................058

3.3.1 超声分散法......................................................................................058

3.3.2 双喷电解抛光法 ..............................................................................058

3.3.3 离子减薄法......................................................................................059

3.3.4 聚焦离子束技术 ..............................................................................060

3.3.5 超薄切片技术..................................................................................060

3.3.6 负染法..............................................................................................061

3.4 透射电子显微镜的应用实例 .....................................................................062

3.5 习题 ............................................................................................................065

参考文献 .............................................................................................................066

第4章 X射线光电子能谱.........................................................................................067

4.1 X射线光电子能谱的工作原理...................................................................068

4.1.1 表面分析..........................................................................................068

4.1.2 X射线光电子能谱的发展历程.......................................................069

4.1.3 X射线光电子能谱仪的工作原理....................................................071

4.2 X射线光电子能谱仪的结构 ......................................................................075

4.2.1 X射线激发源..................................................................................076

4.2.2 电子能量分析器 ..............................................................................076

4.2.3 检测器..............................................................................................078

4.2.4 真空系统..........................................................................................078

4.2.5 离子枪..............................................................................................078

4.3 X射线光电子能谱的实验技术与数据处理 ...............................................078

4.3.1 XPS样品处理...................................................................................078

4.3.2 X射线光电子能谱解析....................................................................079

4.3.3 X射线光电子能谱数据处理............................................................082

4.3.4 数据分析流程.....................................................................................084

4.4 X射线光电子能谱的应用 ..........................................................................085

4.4.1 X射线光电子能谱的特点及应用....................................................085

4.4.2 X射线光电子能谱的应用................................................................087

4.4.3 X射线光电子能谱的应用实例........................................................088

4.4.4 X射线光电子能谱的发展前景........................................................091

4.5 习题 ............................................................................................................092

参考文献 .............................................................................................................092

第5章 光谱分析 .......................................................................................................094

5.1 紫外-可见光谱 ...........................................................................................094

5.1.1 原理..................................................................................................095

5.1.2 仪器..................................................................................................095

5.1.3 紫外-可见光谱样品的制备 .............................................................099

5.1.4 紫外-可见分光光度计的应用 .........................................................099

5.2 傅里叶变换红外光谱.................................................................................102

5.2.1 原理..................................................................................................102

5.2.2 傅里叶红外光谱仪 ..........................................................................106

5.2.3 样品的制备......................................................................................107

5.2.4 应用..................................................................................................108

5.3 拉曼光谱 ....................................................................................................112

5.3.1 原理和仪器......................................................................................113

5.3.2 拉曼光谱仪......................................................................................117

5.3.3 样品的制备和观察方法...................................................................118

5.3.4 拉曼光谱的应用 ..............................................................................118

5.4 荧光光谱 ....................................................................................................122

5.4.1 荧光原理..........................................................................................122

5.4.2 荧光光谱仪......................................................................................127

5.4.3 样品制备..........................................................................................128

5.4.4 应用..................................................................................................129

5.5 习题 ............................................................................................................130

参考文献 .............................................................................................................133

第6章 热分析 ...........................................................................................................135

6.1 热分析方法.................................................................................................135

6.1.1 热分析分类......................................................................................136

6.1.2 热分析的应用..................................................................................137

6.1.3 热分析仪的构成 ..............................................................................138

6.1.4 热分析相关的国际期刊...................................................................138

6.2 热重分析 ....................................................................................................139

6.2.1 热重分析的原理 ..............................................................................139

6.2.2 热重分析仪的结构 ..........................................................................141

6.2.3 热重分析实验方法 ..........................................................................142

6.2.4 热重分析的应用及实例...................................................................144

6.3 差示扫描量热法.........................................................................................145

6.3.1 差示扫描量热的原理 ......................................................................145

6.3.2 差示扫描量热仪的结构...................................................................148

6.3.3 DSC基线及其校正方法...................................................................150

6.3.4 差示扫描量热的实验方法...............................................................152

6.3.5 差示扫描量热的应用及实例...........................................................157

6.4 热分析联用技术.........................................................................................158

6.5 习题 ............................................................................................................160

参考文献 .............................................................................................................160

第7章 原子力显微镜................................................................................................161

7.1 原子力显微镜的工作原理及构造..............................................................162

7.1.1 原子力显微镜的工作原理...............................................................162

7.1.2 原子力显微镜的构造 ......................................................................163

7.2 原子力显微镜的工作模式 .........................................................................164

7.2.1 接触模式..........................................................................................164

7.2.2 非接触模式......................................................................................165

7.2.3 敲击模式..........................................................................................165

7.2.4 三种模式的比较 ..............................................................................166

7.2.5 其他模式..........................................................................................166

7.3 原子力显微镜制样要求 .............................................................................167

7.4 原子力显微镜的应用.................................................................................167

7.4.1 表面形貌分析..................................................................................168

7.4.2 力学性质测量..................................................................................168

7.4.3 电磁性质研究..................................................................................168

7.4.4 纳米材料研究..................................................................................168

7.4.5 实时动态监测..................................................................................169

7.4.6 与其他技术结合应用 ......................................................................169

7.5 原子力显微镜的应用实例 .........................................................................169

7.6 习题 ............................................................................................................171

参考文献 .............................................................................................................171

第8章 电化学分析 ...................................................................................................173

8.1 电化学基本原理.........................................................................................174

8.1.1 法拉第定律......................................................................................174

8.1.2 能斯特方程......................................................................................175

8.1.3 巴特勒-福尔默方程.........................................................................175

8.2 电化学基本概念.........................................................................................176

8.2.1 电解质与离子移动 ..........................................................................176

8.2.2 氧化还原反应..................................................................................177

8.2.3 电极电位..........................................................................................177

8.2.4 化学电池..........................................................................................177

8.2.5 过电位..............................................................................................178

8.2.6 速率控制步骤..................................................................................178

8.3 常用的电化学测试方法 .............................................................................179

8.3.1 循环伏安法......................................................................................179

8.3.2 线性扫描伏安法 ..............................................................................182

8.3.3 电化学阻抗谱..................................................................................185

8.4 电化学测试过程.........................................................................................188

8.4.1 原理..................................................................................................189

8.4.2 三电极体系......................................................................................189

8.4.3 仪器设备..........................................................................................190

8.4.4 常见的电化学测试过程...................................................................190

8.5 电化学技术的应用实例 .............................................................................191

8.6 习题 ............................................................................................................195

参考文献 .............................................................................................................196

序言/前言/后记

材料现代分析方法在科学研究和工业领域发挥着重要作用,作为材料科学与

工程领域的基础和核心,它对于新材料的研发、性能优化、质量控制等均具有重

要意义。随着科技的进步,新材料不断涌现,对材料性能的要求也越来越高。要

满足这一需求,就需要更加精确和高效的分析测试技术来支撑。因此,掌握现代

材料分析测试技术的基本原理、方法和应用,对于从事材料科学与工程领域的研

究和开发工作具有重要意义。

本教材旨在帮助学生全面了解现代材料分析测试技术的基本知识、方法和应

用,培养学生的独立思考能力和实验技能。通过本课程的学习,学生能够掌握各

种材料分析测试技术的基本原理和方法,了解不同技术的优缺点和适用范围,熟

悉常用材料分析测试仪器的操作和维护,具备独立进行材料分析测试的能力。

本教材共分为 8 章,按照材料研究论文的结构及材料分析测试技术的分类进

行组织。每一章都将详细介绍一种分析测试技术,包括其基本原理、实验方法、

数据处理和应用案例等方面。具体内容涵盖衍射分析、电子显微分析、光谱分析、

电化学分析、热分析等多个方面。本教材注重理论与实践相结合,通过大量的实

验案例和数据分析,帮助学生更好地理解和掌握相关知识。同时,本教材将介绍

一些最新的研究成果和技术进展,以便学生能够了解材料分析测试技术的最新动

态和发展趋势。

本教材具有以下特色和价值。

(1)内容丰富全面。本教材涵盖了现代材料分析测试技术的多个方面,包括

基本原理、实验方法、数据处理和应用案例等,旨在为学生提供全面的知识体系。

(2)理论与实践相结合。本教材注重理论与实践相结合,通过大量的实验案

例和数据分析,帮助学生更好地理解和掌握相关知识。

(3)引入最新研究成果。本教材将介绍一些最新的研究成果和技术进展,以

便学生能够了解材料分析测试技术的最新动态和发展趋势。

(4)强调独立思考和实验技能。本教材培养学生的独立思考能力和实验技能,

使学生具备独立进行材料分析测试的能力。本书的第 1 章为 X 射线衍射,由张晨晨编写 ;第 2 章为扫描电子显微镜,由

韦思跃编写 ;第 3 章为透射电子显微镜,由向翠丽编写 ;第 4 章为 X 射线光电子

能谱,由夏永鹏编写 ;第 5 章为光谱分析,由韦思跃编写 ;第 6 章为热分析,由

夏永鹏编写 ;第 7 章为原子力显微镜,由向翠丽编写 ;第 8 章为电化学分析,由

罗玉梅编写 ;全书由邹勇进统稿。

本教材以编者团队在教学实践中的思路为基础编写,旨在引导学生了解当前

的研究热点,掌握基本的原理知识。受限于教材定位与篇幅,内容难以全面覆盖 ;

加之材料测试与分析技术日新月异,书中所述亦难免存在疏漏与不足之处。学识

所限,不当之处,恳请读者不吝批评指正。

编 者

2025 年 3 月

编辑推荐

材料科学的核心在于“结构-性能-应用”的关联,而揭示这一切的钥匙,正是现代分析测试技术。

本书《材料现代分析方法》正是这样一把为您开启材料微观世界大门的金钥匙。

精彩预览

扫描电镜是一种具有多种功能的先进仪器,主要用于观察材料的表面结构,

能够获得高质量的粒子详细视觉图像,空间分辨率为 1 nm,仪器的放大倍数可

达 30 万倍。扫描电镜能够提供样品的一些定性信息,包括形态、形貌、成分和

晶体学信息。换言之,它提供了关于样品表面颗粒的表面特征和纹理、形状、大

小和排列的信息,样品所包含的元素和化合物的类型及其相互关系,以及单晶颗

粒中原子的排列及其有序程度。因此,扫描电镜能够对材料进行高分辨率的检测

和分析。

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