晶体材料的X射线衍射原理与应用

第1章晶体学基础
1.1基本概念
1.1.1晶体
1.1.2晶体结构和空间点阵
1.1.3阵胞
1.1.4晶体学平面族、方向和指数
1.1.5晶系的划分
1.2晶体宏观对称及点群
1.2.1晶体的宏观对称元素和对称操作
1.2.2晶体的对称心
1.2.3晶体的对称面
1.2.4晶体的对称轴
1.2.5晶体的旋转反伸轴
1.2.6晶体的旋转反映轴
1.2.7宏观对称元素
1.2.8宏观对称元素的组合
1.2.9晶体的32点群
1.2.10晶体的劳厄群
1.3晶体微观对称
1.3.1单位晶胞的投影及其符号表示
1.3.2平移轴
1.3.3滑移面
1.3.4螺旋轴
1.414种布拉维格子
1.4.1单位格子的选择、初基格子和非初基格子
1.4.214种布拉维点阵
1.5空间群
1.5.1点群和空间群的关系
1.5.2国际晶体学表
1.6常见的晶体结构
1.6.1单质晶体结构
1.6.2AX型化合物
1.6.3AX2型化合物
1.6.4AX3型化合物
1.6.5拓扑密堆型化合物
1.6.6其他复杂结构的化合物

第2章晶体投影和倒易点阵
2.1晶体投影
2.1.1球面投影
2.1.2球坐标和角度测定
2.1.3极射赤面投影
2.1.4极式网和乌尔夫网
2.1.5极射赤面投影图上的操作
2.1.632点群的极射赤面投影
2.2单晶体标准投影图
2.3倒易点阵
2.3.1倒易点阵的定义
2.3.2倒易点阵与晶体点阵的关系
2.3.3倒易点阵的应用

第3章X射线的产生及性质
3.1X射线的本质和X射线源
3.1.1X射线的本质和产生条件
3.1.2X射线管的结构和工作原理
3.1.3连续X射线谱和特征X射线谱
3.2X射线的性质
3.2.1X射线和物质的相互作用
3.2.2X射线在物质中的衰减
3.3X射线衍射实验的条件选择
3.3.1阳极靶和滤波片的选择
3.3.2X射线的防护

第4章X射线衍射原理及基本实验方法
4.1一个电子对X射线的散射
4.1.1偏振光的散射现象
4.1.2非偏振光的散射现象
4.2原子对X射线的散射
4.2.1核外电子的散射
4.2.2电子云的散射
4.3简单晶体的X射线衍射
4.3.1原子群对X射线的散射
4.3.2简单晶体对X射线的散射
4.3.3布拉格方程
4.4复杂晶体对X射线的散射
4.4.1结构因数
4.4.2几种典型晶体结构的结构因数
4.5埃瓦尔德作图法
4.6衍射实验方法
4.6.1单色X射线束照射单晶体
4.6.2多色X射线束照射单晶体(劳厄法)
4.6.3单色发散X射线照射单晶体
4.6.4单色X射线束照射多晶体

第5章多晶体衍射原理及实验方法
5.1多晶体衍射花样的形成
5.2粉末照相法
5.2.1德拜-谢乐法
5.2.2针孔法
5.2.3聚焦法
5.3多晶衍射强度分析
5.3.1衍射峰峰位和峰形
5.3.2衍射峰面积
5.4多晶衍射花样指数化
5.4.1立方晶系指数化
5.4.2六方晶系指数化
5.4.3解析法指数化

第6章多晶体粉末衍射仪
6.1X射线发生器
6.2测角仪
6.2.1测角仪结构
6.2.2测角仪原理
6.2.3测角仪的狭缝系统
6.3探测器
6.3.1正比计数器
6.3.2闪烁计数器
6.3.3硅漂移探测器
6.3.4三种探测器的比较
6.4数据处理系统
6.5多晶衍射仪的进展

第7章单晶衍射技术——劳厄法
7.1劳厄法实验过程
7.2劳厄衍射斑点的形成及晶带曲线
7.2.1劳厄衍射斑点的形成原因
7.2.2劳厄法的晶带曲线
7.3劳厄法的晶带曲线分析
7.3.1晶面取向的确定
7.3.2晶带轴取向的确定
7.3.3格氏网的应用
7.3.4衍射花样的指数化和晶体取向确定
7.4劳厄法的应用
7.4.1劳厄法和同步辐射
7.4.2劳厄法单晶体定向切割
7.4.3滑移面和滑移方向的确定

第8章晶体尺寸与微观应力分析
8.1晶粒尺寸与衍射峰的宽化
8.1.1谢乐公式的由来
8.1.2谢乐公式的应用
8.2微观应力与衍射峰的宽化
8.3卷积与真实衍射峰形
8.3.1实测峰形与真实峰形
8.3.2近似函数法
8.4两种物理因素共同导致的衍射线宽化

第9章晶胞常数的测定
9.1晶胞常数准确测定原理
9.2实验误差的来源
9.2.1实验样品的状态
9.2.2衍射仪的系统误差
9.2.3仪器误差的校正
9.2.4改善精度的方法

第10章材料中的织构
10.1织构的分类
10.2织构的表示方法
10.2.1晶体学指数表示法
10.2.2极图表示法
10.2.3反极图表示法
10.2.4取向分布函数表示法
10.3织构表示方法之间的关系
10.3.1坐标架的转动
10.3.2从极图到ODF
10.3.3从ODF到极图和反极图
10.4织构分析方法
10.4.1ODF分析法
10.4.2极图分析法
10.4.3反极图分析法
10.5织构测试方法
10.5.1透射法
10.5.2反射法
10.5.3透射法和反射法比较
10.5.4标准样品的作用
10.5.5极图的构建
10.6实测织构分析
10.6.1低碳钢板的冷变形织构
10.6.2低碳钢板的再结晶织构

第11章宏观应力测定与分析
11.1宏观应力的测定原理
11.1.1平面应力状态
11.1.2应力与晶面间距的关系
11.1.3应变量与布拉格角的关系
11.1.4主应力的确定
11.2宏观应力的测定方法
11.2.1同倾法
11.2.2侧倾法
11.3宏观应力测定的主要问题

第12章物相分析
12.1物相分析原理
12.2定性分析
12.2.1PDF卡片
12.2.2PDF数据库的应用
12.2.3物相检索方法
12.2.4物相定性分析实例
12.2.5物相分析需注意问题
12.3物相定量分析
12.3.1外标法
12.3.2内标法
12.3.3K值法
12.3.4参比强度法
12.3.5直接比较法
12.3.6参比强度法定量分析实例

第13章薄膜材料的微结构表征
13.1掠入射原理和配置
13.2掠入射条件对吸收因素的影响
13.3穿透深度和信息深度
13.4X射线的折射率与全反射
13.5X射线反射率
13.5.1均匀平板的反射
13.5.2多层膜的镜面反射
13.5.3薄膜反射率曲线和薄膜性质
13.6薄膜晶体取向的测定

附录一32点群及230个空间群对应表
附录二单晶体标准投影图
附录三质量吸收系数和密度
附录四某些元素的特征谱与吸收限波长
附录五原子散射因子f
参考文献