本书着重论述各种材料研究方法的基本原理、样品制备及应用，内容简明、实用，尽可能地展现先进的方法。书中的研究方法包括光学显微分析、X射线衍射分析、电子显微分析、热分析、分子与原子光谱分析、核磁共振分析、质谱分析、色谱分析、X射线光电子能谱分析、X射线荧光光谱分析、俄歇电子能谱分析、低能电子衍射分析、扫描隧道显微镜和原子力显微镜分析，以及X射线计算机断层扫描分析。书中融合了编者在科研中的综合应用实例。

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2005.03-2006.03，奥地利维也纳理工大学材料和结构力学研究所博士后； 2003.06-2005.12，同济大学材料科学与工程博士后流动站博士后； 2003.06，获四川大学材料学专业博士学位； 1998.07，获四川大学高分子化工专业学士学位

目录
第二版前言
第一版前言
第1章 绪论 1
1.1 材料研究的意义和内容 1
1.2 材料研究方法分类 2
1.3 材料微观结构及其与组成的关系 4
思考题与习题 6
参考文献 6
第2章 光学显微分析 7
2.1 晶体光学基础 7
2.1.1 光的物理性质 7
2.1.2 光与固体物质的相互作用 9
2.1.3 光在晶体中的传播 10
2.1.4 光率体 11
2.1.5 光率体在晶体中的位置——光性方位 14
2.2 偏光显微镜 14
2.2.1 偏光显微镜的构成 14
2.2.2 单偏光镜下的晶体光学性质 15
2.2.3 正交偏光镜下的晶体光学性质 18
2.2.4 锥光镜下的晶体光学性质 24
2.3 其他光学显微分析法 28
2.3.1 反光显微镜 28
2.3.2 特殊照明术 29
2.3.3 相衬显微术和干涉显微术 30
2.3.4 高温显微分析术 32
2.3.5 光学显微镜的技术参数 32
2.4 光学显微分析样品的制备 35
2.4.1 取样 35
2.4.2 镶嵌 35
2.4.3 磨光 36
2.4.4 抛光 36
2.4.5 浸蚀 36
2.5 光学显微分析在材料科学中的应用 37
2.5.1 透射光显微镜在材料科学中的应用 37
2.5.2 反光显微镜在材料科学中的应用 39
2.5.3 相衬显微镜和干涉显微镜在材料科学中的应用 39
2.6 光学显微分析技术的近期发展 40
2.6.1 体视显微镜与超景深三维显微镜 40
2.6.2 激光扫描共焦显微镜 40
2.6.3 扫描近场光学显微镜 40
2.6.4 超分辨显微分析技术 41
思考题与习题 41
参考文献 42
第3章 X射线衍射分析 43
3.1 X射线的物理基础 43
3.1.1 X射线的性质 43
3.1.2 X射线的产生 44
3.1.3 X射线谱 45
3.1.4 特征X射线 46
3.2 X射线衍射原理 52
3.2.1 X射线的衍射 52
3.2.2 劳厄方程和布拉格方程 53
3.3 X射线衍射束的强度 55
3.3.1 晶体衍射强度 55
3.3.2 X射线粉末衍射累计强度 57
3.3.3 结构因子F(hkl)和衍射消光规律 57
3.4 实验方法及样品制备 58
3.4.1 粉末照相法 58
3.4.2 粉末衍射仪法 61
3.5 X射线粉末衍射物相定性分析 66
3.5.1 物相定性分析国际标准 66
3.5.2 PDF 卡片 67
3.5.3 粉末衍射卡片索引及检索方法 69
3.5.4 物相定性分析应注意的问题 70
3.6 X射线物相定量分析 70
3.6.1 外标法 71
3.6.2 内标法 72
3.6.3 基体冲洗法(K 值法) 74
3.6.4 无标样定量分析法(Rietveld 法) 74
3.7 晶体结构分析 75
3.7.1 X射线结构分析方法 75
3.7.2 X射线晶体衍射花样的指数标定及晶胞参数计算 77
3.7.3 立方晶系 78
3.7.4 四方晶系和六方晶系 79
3.7.5 晶体晶胞中原子数及原子坐标的测定 80
3.7.6 X射线衍射分析的应用 81
思考题与习题 87
参考文献 87
第4章 电子显微分析 88
4.1 电子波长及电子透镜 88
4.2 透射电镜 90
4.2.1 透射电镜的工作原理和特点 90
4.2.2 透射电镜成像系统的作用原理 91
4.2.3 透射电镜样品制备 92
4.2.4 透射电镜像衬度形成 97
4.2.5 透射电镜中的电子衍射 100
4.2.6 透射电镜应用举例 110
4.3 扫描电镜 114
4.3.1 扫描电镜的特点和工作原理 114
4.3.2 扫描电镜成像的物理信号 115
4.3.3 扫描电镜的构造 116
4.3.4 扫描电镜的主要性能 117
4.3.5 扫描电镜样品制备 119
4.3.6 扫描电镜像衬度形成 119
4.3.7 扫描电镜应用举例 121
4.4 电子探针仪 124
4.4.1 电子探针仪的特点和工作原理 124
4.4.2 特征X射线的检测 125
4.4.3 电子探针仪的实验方法 127
4.5 电镜的近期发展 131
4.5.1 衍衬像 131
4.5.2 高分辨像 133
4.5.3 超高压电镜 135
4.5.4 扫描透射电镜 135
4.5.5 分析电镜 136
4.5.6 低真空扫描电镜 137
4.5.7 冷冻电镜 139
4.5.8 多维电镜 140
4.5.9 电镜附件 141
思考题与习题 141
参考文献 141
第5章 热分析 142
5.1 热分析技术的分类 142
5.2 差热分析 143
5.2.1 差热分析原理 143
5.2.2 差热曲线的影响因素 146
5.3 差示扫描量热分析法 149
5.3.1 差示扫描量热分析的原理 149
5.3.2 差示扫描量热曲线及其影响因素 151
5.4 热重分析 152
5.4.1 热重分析仪 153
5.4.2 热重曲线 153
5.4.3 影响热重曲线的因素 154
5.5 热机械分析 158
5.5.1 热膨胀分析 158
5.5.2 静态热机械分析 159
5.5.3 动态热机械分析 160
5.6 热分析技术的应用 162
5.6.1 差热分析及差示扫描量热分析法的应用 162
5.6.2 热重分析的应用 170
5.6.3 热膨胀分析的应用 171
5.6.4 热机械分析的应用 171
5.7 热分析技术的近期发展 172
5.7.1 调制温度式差示扫描量热分析 172
5.7.2 其他热分析技术 173
5.7.3 热分析联用技术 174
思考题与习题 175
参考文献 175
第6章 分子与原子光谱分析 176
6.1 光谱分析技术分类及基本原理 176
6.2 紫外光谱分析 177
6.2.1 紫外光谱的产生 177
6.2.2 发色基团、助色基团和吸收带 178
6.2.3 紫外光谱仪 180
6.2.4 谱图解析步骤 182
6.2.5 紫外光谱的应用 182
6.3 红外光谱分析 184
6.3.1 红外光谱的产生条件 184
6.3.2 分子振动频率 185
6.3.3 分子振动的形式 186
6.3.4 红外光谱的吸收强度和表示方法 188
6.3.5 红外光谱的特征性及基团频率 189
6.3.6 影响基团频率的因素 192
6.3.7 红外光谱定性分析 193
6.3.8 红外光谱定量分析 195
6.3.9 傅里叶变换红外光谱仪 195
6.3.10 试样的制备 197
6.3.11 红外光谱在材料分析中的应用 198
6.3.12 红外光谱在材料表界面结构分析中的应用 201
6.4 激光拉曼光谱分析 202
6.4.1 拉曼散射光谱的产生 202
6.4.2 实验设备和实验技术 204
6.4.3 拉曼光谱在材料研究中的应用 204
6.5 原子吸收光谱分析 206
6.5.1 原子吸收光谱分析的基本原理 207
6.5.2 原子吸收光谱谱线特征 208
6.5.3 原子吸收光谱仪的结构 210
6.5.4 原子吸收光谱的实验技术 211
6.5.5 原子吸收光谱在材料分析中的应用 213
6.5.6 原子吸收光谱技术的进展 214
6.6 原子发射光谱分析 215
6.6.1 原子发射光谱分析的基本原理 215
6.6.2 原子发射光谱谱线特征 216
6.6.3 原子发射光谱仪的结构 216
6.6.4 原子发射光谱的实验技术 217
6.6.5 原子发射光谱分析法在材料分析中的应用 219
6.6.6 原子发射光谱技术的进展 219
思考题与习题 220
参考文献 222
第7章 核磁共振分析 223
7.1 核磁共振的基本原理 223
7.1.1 原子核的自旋 224
7.1.2 核磁共振现象 224
7.1.3 弛豫 227
7.2 质子的化学位移 228
7.2.1 屏蔽效应和化学位移 228
7.2.2 影响质子化学位移的因素 229
7.3 自旋耦合 231
7.3.1 自旋耦合和自旋裂分 231
7.3.2 质子耦合常数与分子结构的关系 232
7.4 核磁共振的信号强度 233
7.5 图谱解析 233
7.6 仪器构造和样品制备 235
7.6.1 核磁共振波谱仪的构造 235
7.6.2 核磁共振实验样品的制备 235
7.7 13C 核磁共振波谱 236
7.8 核磁共振技术的进展 238
7.8.1 核磁共振波谱图分析的辅助技术 238
7.8.2 固体高分辨NMR 谱图 238
7.8.3 二维NMR 技术及其基本原理 239
7.9 核磁共振波谱在材料分析研究中的应用 240
7.9.1 材料的定性鉴别 240
7.9.2 化合物数均分子量的测定 242
7.9.3 共聚物组成的测定 243
7.9.4 硅酸盐水泥基材料相结构和组分分析 243
思考题与习题 245
参考文献 246
第8章 质谱分析 247
8.1 质谱技术基本原理 247
8.1.1 质谱仪的基本工作原理 247
8.1.2 质谱仪的种类和技术指标 251
8.1.3 质谱图的表示和解释方法 253
8.2 离子的类型 254
8.3 离子化方法 258
8.4 质谱定性分析及图谱解析 261
8.4.1 分子量的测定 261
8.4.2 分子式的确定 262
8.4.3 根据裂解模型鉴定化合物和确定结构 263
8.5 质谱定量分析 264
8.6 质谱联用技术 265
8.7 质谱分析在材料研究中的应用 270
8.7.1 质谱分析在高分子材料分析中的应用 270
8.7.2 质谱分析在无机材料分析中的应用 274
思考题与习题 276
参考文献 277
第9章 色谱分析 278
9.1 气相色谱 278
9.1.1 气相色谱仪的构造 278
9.1.2 气相色谱检测器 278
9.1.3 气相色谱的应用 279
9.2 高效液相色谱 281
9.2.1 高效液相色谱仪的结构原理和分析方法的建立 281
9.2.2 高效液相色谱的应用 282
9.3 凝胶渗透色谱 282
9.3.1 凝胶渗透色谱的工作原理 283
9.3.2 凝胶渗透色谱仪的主要构成 283
9.3.3 凝胶渗透色谱谱图和校正原理 285
9.3.4 凝胶渗透色谱的应用 287
9.4 色谱分析在材料研究中的应用 287
9.4.1 气相色谱分析在材料研究中的应用 288
9.4.2 高效液相色谱分析在材料研究中的应用 290
9.4.3 凝胶渗透色谱分析在材料研究中的应用 291
9.5 色谱技术新进展 293
9.5.1 气相色谱的新进展 293
9.5.2 高效液相色谱的新进展 294
9.5.3 凝胶渗透色谱的新进展 294
思考题与习题 295
参考文献 296
第10章 其他分析方法 297
10.1 X射线光电子能谱分析 297
10.1.1 X射线光电子能谱分析理论基础 297
10.1.2 仪器结构和工作原理 298
10.1.3 实验技术 300
10.1.4 离子束溅射技术 300
10.1.5 荷电校准 300
10.1.6 采样深度 300
10.1.7 谱图分析技术 301
10.2 X射线荧光光谱分析 305
10.2.1 X射线荧光光谱原理 305
10.2.2 荧光产额 305
10.2.3 X射线荧光分析 306
10.2.4 X射线荧光光谱分析的特点 306
10.2.5 X射线荧光光谱仪的结构和原理 306
10.2.6 X射线荧光光谱分析方法 308
10.2.7 X射线荧光光谱分析制样方法 309
10.3 俄歇电子能谱分析 310
10.3.1 方法原理 311
10.3.2 仪器结构 312
10.3.3 实验技术 313
10.3.4 俄歇电子能谱图的分析技术 313
10.3.5 元素沿深度方向的分布分析 315
10.3.6 微区分析 316
10.4 低能电子衍射分析 317
10.4.1 LEED基础理论 318
10.4.2 低能电子衍射仪 319
10.4.3 低能电子衍射应用 319
10.5 扫描隧道显微镜和原子力显微镜分析 320
10.5.1 扫描隧道显微镜 320
10.5.2 原子力显微镜 321
10.6 X射线计算机断层扫描分析 324
10.6.1 基本原理 324
10.6.2 X射线计算机断层扫描设备主要构成 325
10.6.3 X-CT在材料研究领域中的应用 326
思考题与习题 328
参考文献 328
第11章 材料测试方法的综合应用 329
11.1 面向水化机理的水泥基材料的微观结构测试 329
11.2 铌碲酸盐玻璃结构失稳及控制机理 336
11.3 无溶剂二硫化钼纳米粒子流体的结构和性能表征 338
11.4 水泥水化产物参与砂浆泛白的辨识 341
11.5 材料剖析 342
思考题与习题 344
参考文献 344