醉染图书材料的透显微学与衍学9787312037498

译者的话
序
章衍和X线粉末衍仪
1.1衍（1）
1.2X线的产生（10）
1.3X线粉末衍仪（18）
1.4XRD和TEM的X线探测器（24）
1.5粉末X线衍实验数据（31）
1.6拓展阅读（43）
习题（44）
参考文献（48）
第2章TEM及其光学
2.1透显微镜概述（49）
2.2利用透镜和光路图工作（53）
.TEM操作模式（57）
2.4实际TEM光学（68）
2.5玻璃透镜（73）
2.6磁透镜（78）
2.7透镜像差和缺陷（82）
2.8分辨率（89）
2.9拓展阅读（90）
习题（91）
参考文献（96）
第3章中子散
3.1中子和中子散（98）
3.2中子源（100）
3.3中子粉末衍仪（102）
3.4相波（105）
3.5测量较大结构的仪器（108）
3.6非弹散*（111）
3.7准弹散*（115）
3.8磁散*（116）
3.9核散（117）
3.10拓展阅读（118）
习题（119）
参考文献（120）
第4章散
4.1波与散（122）
4.2X线散（129）
4.3相干弹散（136）
4.4拓展阅读（150）
习题（150）
参考文献（152）
第5章非弹散和谱学
5.1非弹散（153）
5.2能量损失谱（EELS）（155）
5.3等离子激发（161）
5.4芯激发（165）
5.5能量过滤TEM成像（EFTEM）（177）
5.6X线能量色散谱（EDS）（183）
5.7定量EDS（191）
5.8拓展阅读（197）
习题（198）
参考文献（201）
第6章晶体衍
6.1原子子波的叠加（203）
6.2倒格子和劳厄条件（208）
6.3点阵衍基础（214）
6.4化学有序结构（221）
6.5晶体形状因子（227）
6.6偏离矢量（偏离参量）（4）
6.7埃瓦尔德球（5）
6.8劳厄区（）
6.9埃瓦尔德球弯曲的影响*（240）
6.10拓展阅读（242）
习题（242）
参考文献（247）
第7章衍和结晶学
7.1衍花样的标定（248）
7.2极赤面投影及操作（255）
7.3菊池线与样品取向（262）
7.4二次衍（270）
7.5会聚束衍*（272）
7.6拓展阅读（295）
习题（296）
参考文献（301）
第8章TEM衍衬度像
8.1TEM像中的衬度（303）
8.2含有缺陷晶体的衍（305）
8.3消光距离（307）
8.4振幅相位图（310）
8.5试样的厚度条纹（311）
8.6TEM像中的弯曲轮廓线（316）
8.7应力场的衍衬度（320）
8.8位错和伯格斯矢量的确定（322）
8.9位错的半定量衍衬度（333）
8.10位错的弱束暗场成像（338）
8.11界面处的条纹（344）
8.12堆垛层错的衍衬度（350）
8.13反相(π)边界和δ边界（359）
8.14沉淀相和缺陷的衬度（361）
8.15拓展阅读（366）
习题（367）
参考文献（372）
第9章衍线形
9.1衍线宽化和卷积（374）
9.2傅里叶变换解卷（383）
9.3同时应变和尺寸宽化（388）
9.4晶体柱列引起的衍线形（393）
9.5衍线形的评论（398）
9.6拓展阅读（400）
习题（401）
参考文献（402）
0章帕特森函数和漫散
10.1帕特森函数（404）
10.2原子位移的漫散（414）
10.3化学无序的漫散（424）
10.4非晶材料*（432）
10.5小角散（441）
10.6拓展阅读（449）
习题（450）
参考文献（453）
1章高分辨TEM像
11.1惠更斯原理（455）
11.2高分辨像的物理光学（466）
11.3实验高分辨像（471）
11.4高分辨TEM像的模拟*（485）
11.5高分辨TEM像的实例（491）
11.6拓展阅读（508）
习题（509）
参考文献（510）
2章高分辨STEM和相关成像技术
12.1高角环形暗场像的特征（512）
12.2沿原子列的通道（515）
1.通道的散（519）
12.4HAADF和HRTEM成像的比较*（521）
12.5原子分辨率的HAADF成像（5）
12.6透镜像差和像差校正*（525）
12.7Cs校正像的实例（530）
12.8层析术（533）
12.9拓展阅读（536）
习题（536）
参考文献（537）
3章动力学理论
13.1本章综述（539）
13.2周期势中高能的数学特征*（541）
13.3动力学理论方法——束传播（549）
13.4动力学理论第二方法——布洛赫波和色散面（552）
13.5运动学理论和动力学理论的本质差别（568）
13.6双束动力学理论中的衍偏差sg（571）
13.7晶体缺陷的动力学衍衬度（575）
13.8衍的多束动力学理论*（586）
13.9拓展阅读（588）
习题（589）
参考文献（591）
附录
A.1粉末X线衍花样的指数标定（593）
A.2特征X线Kα-的质量衰减系数（594）
A.3X线的原子（散）形状因子（596）
A.4X线反常散的色散校正（596）
A.5200keV的原子（散）形状因子和压原（散）形状因子的换算方法（603）
A.6单晶衍花样的标定：fcc，bcc，dc，hcp（609）
A.7极赤面投影（619）
A.8傅里叶变换实例（6）
A.9波振幅的Debye-Waller因子（625）
A.10时变势和非弹中子散（626）
A.11位错综述（628）
A.12TEM实验室训练（634）
A.13基本常数和导出常数（643）
索引
后记

布伦特·福尔兹，美国加州理工学院应用物理和材料科学系教授。1982年获加州大学伯克利分校博士。美国总统杰出青年科学家奖和美国TMS学会、磁学及光子材料分会杰出科学家奖得主。美国散裂中子源广角范围斩波器谱仪项目和美国中子散实验分散数据分析软件项目的主要科学家。在利用非弹中子散对材料热力学的基本理解方面作出了突出贡献。
詹姆斯·豪，美国弗吉尼亚大学材料科学与工程系教授。1985年获加州大学伯克利分校博士。美国总统杰出青年科学家奖、德国洪堡不错研究员奖和美国材料信息学会材料科学研究银奖得主。研究领域包括应用高分辨和分析透显微术研究材料的相变、相边界的结构与质等。

序 本书的目标和范围 教书是为以物理科学为背景的高年级大学生和新入学的而写的。其目标是使他们尽可能快地了解透显微学（TEM）和X线衍学的基础概念和一些细节，它们对材料的表征是重要的。本书话题的发展过程是和大多数近代TEM和XRD研究材料的现代水平相协调的。本书的内容也提供了进一步研究的散、衍和显微学课题的基本准备。本书包括许多实际细节和实例，但不包含实验室工作中的一些重要课题，如TEM样品的制备方法等。 从2001年本书版发行以来，衍学和显微学方法又有了快速的进展，它们部分地受纳米科学和材料技术成长的推动。在TEM中近期的重大进展是物镜球差的实际校正。它使图像的高分辨率（小于0.1nm）可以常规地获得，能谱的能量分辨率亦有显著的改进。材料中单个原子定位和鉴定已经从50年来的一个梦想变成今天的实验方法。 X线谱学和衍学的整个领域得益于半导体探测技术的发展。另一方面的进展是广大学者（围绕同步辐的常规用户）的交流团体的形成。强大的新中子源已经提高了中子散研究的领域。大多数用于X线束、中子束和束研究材料的现代仪器，通过国际科学交流愈来愈多地被用户团体按科学的价值被广泛地使用。 第4版增加了透显微学的新进展，其中有层析成像（tomography）和应变分析等。中子散在原有的一章基础上进行了补充，增加了相位、能量和散因子等基础知识的概念。在第3版出版后，许多说明和习题使得本书的核心内容如散、衍和显微学的基础知识更加清晰。 在原理和实际知识的细节方面存在着波和波函数如何与物质相互作用形成的广泛概念，利用它们可以统一审视X线、和中子。相干和波的干涉对X线波和波函数两者概念上是相似的。在探索材料的结构过程中，周期波和波函数分享倒格子、晶体学、无序效应等概念。除了教学效益之外，积分处理更大的好处是其广度——它建立了一个以TEM和XRD两者为共同对象的应用傅里叶变换和卷积的强度。 内容 前三章是散、衍和成像的一般介绍以及XRD，TEM和中子散仪器的结构。随后的第4章和第5章介绍了、X线和原子的相互作用。在的弹散中引入原子的形状因子，在的非弹散中专门引入截面概念，介绍的内容比实际需要深一些，以便理解第6~8章。这三章的重点是衍、晶体学和衍衬度。在倾向衍和显微学的课程系统中，可以进一步改变第4章和第5章中准备进行不错研究的内容。 本书的核心部分是劳厄公式下的运动学衍理论，可用来处理无序度逐步增加的晶态材料。在第8章中，重点利用相位振幅图分析缺陷的TEM图像的衍衬度。在第9章中处理完衍线宽。随后，在0章中利用帕特森（Patterson）函数处理短程序现象、热漫散和非晶态材料。在1章中介绍了高分辨TEM图像和像模拟。在2章中介绍了多种现代显微学方法。在3章中描述了衍动力学理论的主体内容。 对动力学理论中有效消光长度和有效偏离参量进行讨论后，我们尽可能沿着衍的方向扩展运动学理论。我们认为，对一教书来说这是一种正确的方法，因为运动学理论已经建立了衍和材料结构间清楚、协调的关系。例如，相位振幅图是解释缺陷衬度的实用图形，并且是实验室工作中顺手的、能启发新设想的工具。不仅如此，熟悉傅里叶变换在衍学和显微学领域以外的一些应用也是有价值的。傅里叶变换在本书的前面就已提出，但它的认真推演却在第5，6，8章中。第9章讲述了卷积。0章介绍了帕特森函数。建议读者在阅读1~13章高分辩TEM和动力学理论之前熟悉本书中所涉及的傅里叶变换。高分辩TEM和动力学理论需要较高的数学水平，它们的基础是波函数的量子力学。 教学 本书由1/4学年课程“衍理论及其应用”（MS/APh 122）的一组笔记扩展而成，是加州理工学院和高年级大学生的教材，也是弗吉尼亚大学1/2学年课程“透显微学”（MSE 703）和“高等TEM”（MSE 706）笔记的扩展。这些课程的大多数学生的专业是材料科学和应用物理，并且他们有一定的元素晶体学和量子力学基础。 讲课内容、深度、速度是课程教师尝试、判断的结果。为了帮课程内容的选定，本书作者把比较专门的章节标上“*”号。带有双剑号“”的章节需要较高的数学、物理、晶体学知识水平。每一章有几个或多个习题用来阐明原理。一些习题的内容包含某些现象的解释（它们放在正文中显得有些特殊）。习题解是一个在线手册，它包含不少深入的背景知识。此手册只提供给上课教师，欢迎和作者联系（抱歉的是不能广泛提供给热心的同学）。 选择概念的讲解程度时我们也面临严格、透彻和清楚、简明之间的矛盾。我们的一般处理方案不是直接引用规则，而是提供这些概念包含的物理概念的解释。数学推导的各个步骤的高度是相当的，我们要把注意力集中于核心窍门，即使它们需要复习基本的概念。我们感谢过去的学生对一些解释和计算所做的澄清和修订。 在1/4学年，或者更长些的1/2学年内读完本书是不现实的。我们提出利用此书的建议如下：作为“材料物理”课程（内容为显微学和材料对波的散理论），本书作者之一讲解的章节次序是：章,第章,.1~3.4节,第4章,5.1~5.4节,5.6节,第6章,7.1~7.3节,第8章,第9章,10.1~10.3节,11.1节,11.2节,12.1节,12.2节,13.1节,13.5节。用1周完成习题，用1周做TEM实验。这些内容在一共10周的1/4学年内完成。实验室的入门练习见本书附录A.12。 本书另一作者的1/2学年课程讲解的章节次序是：1.1节,1.2节,2.1节，2.8节,4.1节,4.3节,5.1~5.7节,6.1~6.9节,7.1~7.5节,8.1~8.14节。此课程包括附录A.12的实验，但其中的“用MoO3进行束转动校正”改为“物镜像散的校正”。 致谢 C. C. Ahn, D. H. Pearson, H. Frase, U. Kriplani, N. R. Good, C. E. Krill 各位博士，L. Anthony, L. Nagel, M. Sarikaya各位教授提出了建议和意见，P. S. Albertson帮准备了书稿，N. R. Good, J. Graetz完成了许多数学公式的打印。我们感谢他们的细心工作。P. Rez教授建议过一个统一处理动力学衍的方法，感谢他和A. Minor教授对后来的版本增加的新内容的建议。感谢R. Gronsky, A. Graeve教授对习题解手册的更新。我们还要感谢SpringerVerlag出版社的物理编辑C. Ascheron博士的帮。我们要感谢美国科学会对我们进行显微学和衍研究的支持。 Brent Fultz Pasadena James Howe Charlottesville