《材料現(xiàn)代測試技術》主要內容包括：X 射線衍射分析(X 射線衍射概述與原理、X射線衍射方法與數據、X射線衍射物相分析與應用)，電子顯微分析(電子顯微學基本概念、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、電子探針顯微分析)，熱分析技術(差熱分析與差示掃描量熱法、熱重分析與微商熱重法、其他熱分析方法)，光譜分析(X 射線熒光光譜分析、紫外-可見光譜分析、紅外吸收光譜分析、拉曼光譜分析、核磁共振波譜分析)，材料性能與測試技術(材料的力學性能與測試技術、材料的熱學性能與測試技術、材料的光學性能與測試技術、材料的電學性能與測試技術、材料的磁學性能與測試技術)，其他測試分析方法(質譜分析、表面化學分析、無損檢測)。
本書專業(yè)覆蓋面廣、應用實例多，具有材料類各專業(yè)的普適性與先進性特點，且每章后面均有思考題與練習題。本書可作為高等學校材料科學與工程中無機非金屬材料、金屬材料、高分子材料、生物材料、電子材料、光電材料、功能材料、復合材料等方向本科生、研究生的教材，也可作為教學、科研、實驗實踐、生產管理等相關人員的參考書。
第1篇 X 射線衍射分析
1 X 射線衍射概述與原理002
1.1 概述 002
1.1.1 X射線衍射分析技術的發(fā)展 002
1.1.2 X射線應用技術簡介 003
1.2 X 射線物理基礎 004
1.2.1 X射線的性質 004
1.2.2 X射線的產生 006
1.2.3 X射線的種類 009
1.2.4 X射線與物質的相互作用 014
1.3 X 射線衍射原理 016
1.3.1 X射線在晶體中的衍射 016
1.3.2 X射線衍射方程 017
思考題與練習題 019
參考文獻 020
2 X 射線衍射方法與數據021
2.1 X 射線衍射方法 021
2.1.1 單晶衍射分析方法 021
2.1.2 多晶衍射分析方法 026
2.2 X 射線衍射數據 036
2.2.1 衍射方向 036
2.2.2 衍射強度 036
2.2.3 衍射數據的確定和表示 040
思考題與練習題 042
參考文獻 042
3 X 射線衍射物相分析與應用044
3.1 X 射線物相定性分析 044
3.1.1 標準衍射數據資料簡介 045
3.1.2 物相定性分析方法及步驟 050
3.1.3 計算機自動檢索方法 052
3.2 X 射線物相定量分析 054
3.2.1 物相定量分析原理 054
3.2.2 物相定量分析方法 056
3.3 X 射線衍射分析應用 063
3.3.1 X射線衍射分析的主要應用 063
3.3.2 X射線衍射分析的其他應用 064
思考題與練習題 068
參考文獻 069
第2篇 電子顯微分析
4 電子顯微學基本概念071
4.1 電子顯微鏡發(fā)展簡史 071
4.2 分辨率 071
4.3 電子的基本性質及與物質的相互作用 073
4.3.1 電子的彈性散射 074
4.3.2 電子的非彈性散射 076
4.4 電磁透鏡及其像差 078
4.4.1 球差 079
4.4.2 色差 079
4.4.3 衍射差 079
4.4.4 像散 080
4.5 景深和焦深 080
4.6 衍射 081
思考題與練習題 082
參考文獻 082
5 掃描電子顯微鏡083
5.1 掃描電子顯微鏡的發(fā)展和特點 083
5.2 掃描電子顯微鏡的基本結構和原理 084
5.2.1 基本原理 084
5.2.2 掃描電鏡的工作方式 085
5.2.3 掃描電鏡的結構 086
5.3 掃描電鏡像的襯度形成原理 091
5.3.1 二次電子發(fā)射規(guī)律及其成像襯度 092
5.3.2 背散射電子發(fā)射規(guī)律及其成分襯度 096
5.3.3 吸收電子像的成分襯度 099
5.3.4 掃描透射電子像 099
5.3.5 陰極熒光像 100
5.3.6 電子通道襯度像 100
5.4 掃描電鏡圖像質量與操作要點 101
5.4.1 襯度閾 101
5.4.2 分辨率限度 102
5.4.3 電子束斑直徑與電流的關系 105
5.4.4 操作要點 105
5.5 低真空與環(huán)境掃描電鏡 109
5.5.1 低真空掃描電鏡原理與特點 109
5.5.2 儀器 110
5.5.3 操作 111
5.5.4 環(huán)境掃描電鏡概念 112
5.6 低電壓技術 116
5.6.1 優(yōu)點 116
5.6.2 限度 118
5.6.3 儀器 119
5.6.4 操作 120
5.7 電子背散射衍射技術 121
5.7.1 原理 122
5.7.2 裝置 122
5.7.3 應用 123
5.7.4 限度與措施 124
5.7.5 幾種衍射技術的比較 125
思考題與練習題 126
參考文獻 126
6 透射電子顯微鏡127
6.1 透射電子顯微鏡的基本結構 127
6.1.1 照明系統(tǒng) 128
6.1.2 成像系統(tǒng) 135
6.1.3 像的觀察與記錄系統(tǒng) 141
6.1.4 真空系統(tǒng)和樣品桿 146
6.2 透射顯微術電子像襯度原理 150
6.2.1 質厚襯度 151
6.2.2 衍射襯度 152
6.2.3 相位襯度 153
6.2.4 TEM 中的電子衍射 156
6.2.5 倒易點陣 161
6.2.6 衍射花樣與晶體幾何關系 162
6.2.7 選區(qū)電子衍射 163
6.2.8 選區(qū)衍射的操作 164
6.2.9 電子衍射的計算機分析 164
6.2.10 電子衍射譜 165
6.3 新型分析電子顯微術及其應用 167
6.3.1 掃描透射電子顯微術 167
6.3.2 電子能量損失譜及其分析 171
6.3.3 原位透射電子顯微分析 175
6.3.4 三維重構的原理及其應用 179
6.3.5 冷凍電鏡技術 182
思考題與練習題 184
參考文獻 185
7 電子探針顯微分析187
7.1 X 射線能譜儀基礎知識 187
7.2 X 射線的產生和與物質的相互作用 187
7.2.1 臨界激發(fā)能Ec 188
7.2.2 特征X射線輻射 188
7.2.3 特征X射線的能量和波長 188
7.2.4 電子殼層與躍遷 189
7.2.5 特征X射線的命名和譜線系 189
7.2.6 譜線的權重 189
7.2.7 特征X射線產額 191
7.2.8 連續(xù)譜X射線輻射 191
7.2.9 X射線吸收與二次發(fā)射 192
7.3 X 射線能譜儀 192
7.3.1 儀器結構 192
7.3.2 工作原理 193
7.4 X 射線能譜儀應用軟件 196
7.5 X 射線分析限度 196
7.6 X 射線能譜儀分析技術 198
7.6.1 與采譜有關的參數 198
7.6.2 定性分析 201
7.6.3 定量分析 205
7.6.4 能譜儀與波譜儀的比較 209
思考題與練習題 211
參考文獻 212
第3篇 熱分析技術
8 差熱分析與差示掃描量熱法214
8.1 差熱分析的基本原理 214
8.2 差熱分析曲線的術語及幾何要素 216
8.3 影響DTA 曲線的因素 218
8.4 差熱分析的應用 224
8.5 差示掃描量熱法 228
思考題與練習題 229
參考文獻 229
9 熱重分析與微商熱重法230
9.1 熱重分析與微商熱重法的定義 230
9.2 熱重曲線及影響因素 231
9.2.1 熱重曲線及其幾何要素 231
9.2.2 影響熱重曲線的主要因素 232
9.3 熱重分析方法的應用 233
思考題與練習題 237
參考文獻 237
10 其他熱分析方法238
10.1 熱膨脹分析法 238
10.2 熱機械分析法 240
10.3 熱釋光法 242
10.4 熱分析的聯(lián)用技術 243
10.5 綜合熱分析技術在材料研究中的應用（數字內容） 244
10.5.1 部分綜合熱分析規(guī)律與樣品物理化學變化的對應關系 244
10.5.2 在制定燒成制度方面的應用 244
10.5.3 在礦物合成中的應用 244
10.5.4 在解析干燥、脫脂和排膠過程中的應用 244
10.5.5 判定脫水反應具體過程 244
思考題與練習題 245
參考文獻 245
第4篇 光譜分析
11 X 射線熒光光譜分析248
11.1 工作原理 248
11.1.1 X射線與物質的相互作用 248
11.1.2 莫塞萊定律 250
11.1.3 影響熒光強度的因素 250
11.1.4 允許躍遷及譜線命名 251
11.2 儀器結構 253
11.2.1 X射線光源 253
11.2.2 波長色散譜儀 254
11.2.3 能量色散譜儀 256
11.2.4 X射線探測器的種類 256
11.2.5 全反射X射線熒光光譜儀 257
11.2.6 濾光片 258
11.2.7 準直器和通道面罩 258
11.2.8 信號采集及處理系統(tǒng) 258
11.2.9 附屬設備 258
11.3 樣品制備 258
11.3.1 固體樣品 259
11.3.2 液體樣品 260
11.4 X 射線熒光光譜分析概述 260
11.4.1 定性及半定量分析 260
11.4.2 定量分析 262
11.4.3 X射線熒光成像 265
11.4.4 全反射X射線熒光分析 265
思考題與練習題 267
參考文獻 267
12 紫外-可見光譜分析268
12.1 紫外-可見光譜測試原理 268
12.1.1 紫外-可見吸收光譜中的電子躍遷方式 268
12.1.2 紫外-可見光譜中的常用術語 273
12.1.3 影響因素 276
12.1.4 比爾-朗伯定律 278
12.2 紫外-可見分光光度計及樣品制備 278
12.2.1 儀器結構 278
12.2.2 紫外-可見分光光度計的種類 279
12.2.3 樣品制備 280
12.2.4 測量條件的選擇 280
12.2.5 參比的選擇 281
12.2.6 共存離子干擾的消除 281
12.3 紫外-可見光譜的應用 281
12.3.1 結構分析 282
12.3.2 定量分析 282
12.3.3 在半導體材料研究中的應用 285
12.3.4 紫外-可見漫反射譜 286
思考題與練習題 288
參考文獻 288
13 紅外吸收光譜分析289
13.1 紅外吸收光譜概論 289
13.2 紅外吸收光譜的基本原理 289
13.2.1 紅外光譜的產生和紅外光譜區(qū)間的劃分 289
13.2.2 分子運動能級 290
13.2.3 分子的轉動光譜 291
13.2.4 分子的振動光譜 292
13.2.5 振動模式 292
13.2.6 振動頻率、基團頻率和指紋頻率 296
13.2.7 倍頻峰與合頻峰 296
13.2.8 振動耦合 296
13.2.9 費米共振 297
13.2.10 誘導效應 297
13.2.11 共軛效應 299
13.2.12 氫鍵效應 300
13.2.13 稀釋劑效應 301
13.3 紅外吸收光譜儀 301
13.3.1 FTIR光譜儀的基本組成 301
13.3.2 FTIR光譜儀的光學系統(tǒng) 302
13.3.3 紅外光譜儀的分辨率 305
13.3.4 近紅外光譜儀和近紅外光譜 305
13.3.5 遠紅外光譜儀和遠紅外光譜 306
思考題與練習題 306
參考文獻 308
14 拉曼光譜分析309
14.1 拉曼光譜概論 309
14.2 拉曼光譜分析的基本原理 310
14.3 拉曼光譜儀 314
14.4 拉曼光譜樣品的制備 318
思考題與練習題 319
參考文獻 319
15 核磁共振波譜分析320
15.1 核磁共振波譜分析的概論 320
15.2 核磁共振波譜的基本原理 321
15.2.1 原子核的自旋和磁矩 321
15.2.2 自旋核在磁場中的取向和能級 322
15.2.3 核的回旋和核磁共振 322
15.2.4 核的自旋弛豫 323
15.3 核磁共振儀和核磁共振譜 324
15.3.1 連續(xù)波核磁共振譜儀 324
15.3.2 脈沖傅里葉變換核磁共振譜儀 325
15.3.3 樣品的處理 325
15.3.4 核磁共振圖譜 326
15.3.5 核磁共振譜圖的分類 326
15.3.6 1H的化學位移 327
15.3.7 自旋偶合和自旋裂分 329
15.3.8 自旋系統(tǒng)及圖譜分類 331
15.3.9 核磁共振氫譜的解析 332
15.3.10 核磁共振碳譜 333
15.3.11 核磁共振碳譜的測定方法 334
15.3.12 固體NMR在聚合物結構研究中的應用 337
15.3.13 二維核磁共振譜 338
15.3.14 聚合物的NMR成像技術 340
思考題與練習題 340
參考文獻 341
第5篇 材料性能與測試技術
16 材料的力學性能與測試技術343
16.1 材料的力學性能概述 343
16.2 材料彈性階段的力學性能指標 344
16.3 材料塑性階段的力學性能指標 346
16.4 材料斷裂的力學性能指標 347
16.4.1 材料的靜態(tài)斷裂韌性 347
16.4.2 材料的動態(tài)斷裂韌性（沖擊韌性） 350
16.4.3 材料的時間相關的斷裂性能 351
16.5 覆蓋層的膜基附著力（結合力）（數字內容） 360
16.6 材料的摩擦磨損性能（數字內容） 360
16.7 典型力學性能的主要測試技術簡介 360
16.7.1 彈性模量、泊松比、內耗的動態(tài)試驗方法 360
16.7.2 靜載拉伸性能及測試方法 364
16.7.3 靜載壓縮性能及測試方法（數字內容） 368
16.7.4 靜載扭轉性能及測試方法（數字內容） 368
16.7.5 靜載彎曲性能及測試方法（數字內容） 368
16.7.6 靜載剪切性能及測試方法（數字內容） 368
16.7.7 材料的硬度及測試方法（數字內容） 368
16.7.8 材料的斷裂韌度及測試方法（數字內容） 368
16.7.9 材料的蠕變性能與測試方法（數字內容） 368
16.7.10 材料的疲勞性能與測試方法（數字內容） 368
思考題與練習題 368
參考文獻 369
17 材料的熱學性能與測試技術370
17.1 材料的熱學性能概述 370
17.2 材料的熱學性能指標 370
17.2.1 材料的熱容 370
17.2.2 材料的熱膨脹 371
17.2.3 材料的熱傳導 371
17.2.4 材料的熱穩(wěn)定性 371
17.3 典型熱學性能的主要測試技術簡介 371
17.3.1 材料熱容的測量 371
17.3.2 材料熱膨脹的測量 373
17.3.3 材料熱導率的測量 375
17.3.4 材料熱穩(wěn)定性的測量 376
思考題與練習題 377
參考文獻 377
18 材料的光學性能與測試技術378
18.1 材料的光學性能概述 378
18.2 常用的光譜分析方法 378
18.2.1 熒光分光光度計的結構 378
18.2.2 熒光發(fā)射光譜和熒光激發(fā)光譜 379
18.2.3 熒光分析法的應用 380
思考題與練習題 381
參考文獻 381
19 材料的電學性能與測試技術382
19.1 材料的電學性能概述 382
19.2 典型電學性能的主要測試技術簡介 382
19.2.1 材料導電性的測量 382
19.2.2 材料介電性的測試 386
19.2.3 壓電性的測量 390
19.2.4 鐵電體電滯回線的測量 390
思考題與練習題 391
參考文獻 391
20 材料的磁學性能與測試技術392
20.1 材料的磁學性能指標 392
20.1.1 磁場強度 392
20.1.2 磁感應強度 392
20.1.3 磁導率 393
20.1.4 復數磁導率 393
20.1.5 磁矩 394
20.1.6 磁化強度 394
20.1.7 磁化率 394
20.1.8 最大磁能積、矯頑力、剩磁 395
20.2 材料靜態(tài)磁性能的測量 395
20.3 材料動態(tài)（交流） 磁性能的測量 397
思考題與練習題 399
參考文獻 399
第6篇 其他測試分析方法
21 質譜分析401
21.1 質譜儀的構造與質譜圖 401
21.1.1 質譜儀的基本原理與構造 401
21.1.2 質譜圖及基本名詞 402
21.2 質譜儀的定性鑒定與高靈敏檢測能力 402
21.2.1 質譜儀的定性功能 402
21.2.2 質譜儀分析混合物的功能 403
21.2.3 質譜儀的高靈敏檢測能力 403
21.3 質譜分析技術與基本原理 403
21.3.1 電子電離 405
21.3.2 化學電離 405
21.3.3 快速原子轟擊原理 406
21.3.4 激光解吸電離與基質輔助激光解吸電離 406
21.3.5 大氣壓化學電離與大氣壓光致電離 406
21.3.6 電噴霧電離 406
21.3.7 常壓敞開式電離 407
21.3.8 二次離子質譜 407
21.3.9 電感耦合等離子體質譜 408
21.4 離子化方法的選擇 408
21.4.1 樣品的物理性質 408
21.4.2 所要得到的定性信息 408
21.4.3 待分析分子的分子特性 409
21.4.4 與質譜聯(lián)用的色譜 409
21.4.5 定量分析的需求 409
21.5 質量分析器（數字內容） 410
21.5.1 扇形磁場質量分析器 410
21.5.2 傅里葉變換離子回旋共振質量分析器 410
21.5.3 飛行時間質量分析器 410
21.5.4 四極桿與四極離子阱質量分析器 410
21.5.5 軌道阱質量分析器 410
21.5.6 質量分析器的選擇與應用 410
21.6 串聯(lián)質譜分析（數字內容） 410
21.7 質譜與分離技術聯(lián)用（數字內容） 410
21.8 真空、檢測與控制系統(tǒng)（數字內容） 410
21.8.1 真空系統(tǒng) 410
21.8.2 離子檢測器 410
21.8.3 無增益式離子檢測器 410
21.8.4 增益式離子檢測器 410
21.8.5 儀器控制系統(tǒng) 410
21.8.6 電源控制系統(tǒng) 410
21.8.7 同步與時序控制系統(tǒng) 411
21.8.8 數據采集系統(tǒng) 411
21.8.9 計算機輔助質譜圖解析 411
思考題與練習題 411
參考文獻 411
22 表面化學分析412
22.1 材料表面 412
22.1.1 表面的重要性 412
22.1.2 表面分析 413
22.2 電子能譜技術 416
22.2.1 電子能譜學 416
22.2.2 電子能譜儀構造 418
22.2.3 光電子能譜儀的發(fā)展歷程 423
22.2.4 XPS工作原理和實驗技術 424
22.2.5 XPS譜圖分析 430
22.2.6 XPS的應用 434
22.3 二次離子質譜 435
22.3.1 概況 435
22.3.2 離子濺射基本規(guī)律 436
22.3.3 二次離子發(fā)射的基本規(guī)律 438
22.3.4 二次離子的能量分布和角分布 440
22.3.5 SIMS分析模式 440
22.3.6 二次離子質譜儀 442
22.4 掃描隧道顯微鏡 449
22.4.1 掃描隧道顯微鏡概況 449
22.4.2 掃描隧道顯微鏡的基本原理 450
22.4.3 超高真空變溫STM 裝置 451
22.4.4 STM 的工作模式 454
思考題與練習題 454
參考文獻 455
23 無損檢測457
23.1 無損檢測的基本原理 457
23.1.1 無損檢測的定義 457
23.1.2 無損檢測的目的 457
23.1.3 無損檢測的本質 457
23.1.4 無損檢測技術的應用 458
23.2 常用的無損檢測方法及選擇 459
23.2.1 常用的無損檢測方法 459
23.2.2 無損檢測方法的選擇 460
23.3 無損檢測技術（數字內容） 461
23.3.1 利用聲學特性（機械振動波）的無損檢測技術 461
23.3.2 利用放射性輻射特性的無損檢測技術 461
23.3.3 利用電、磁和電磁特性的無損檢測技術 461
23.3.4 利用滲透現(xiàn)象的無損檢測技術 461
思考題與練習題 461
參考文獻 462
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