本書是主要介紹利用X射線等激發(fā)樣品從而表征材料結構，特別是納米材料晶體結構相關信息的專著�？紤]到納米材料的特殊性，本書分為三個部分：晶體學基礎、X射線衍射理論基礎、X射線實驗裝置和方法等四章為基礎部分；中間部分是X射線衍射分析方法和應用，包括物相定性和定量、晶體學參數(shù)測定、納米材料微結構的衍射線形分析、Rietveld結構精修和小角散射等；最后介紹了化學組成和原子價態(tài)、納米薄膜和介孔材料等的X射線分析。
本書可供從事X射線衍射與散射技術以及X射線譜等分析的專業(yè)人員參考，也可供從事納米材料相關的研究人員、工程技術人員以及高等院校相關專業(yè)的教師和學生閱讀。
第1章晶體幾何學基礎001
1.1晶體點陣/001
1.1.1點陣概念/001
1.1.2晶胞、晶系/003
1.1.3點陣類型/003
1.2晶體的宏觀對稱性和點群/005
1.2.1宏觀對稱元素和宏觀對稱操作/005
1.2.2宏觀對稱性和點群/008
1.3晶體的微觀對稱性和空間群/011
1.3.1微觀對稱要素與對稱操作/011
1.3.2230種空間群/012
1.4倒易點陣/013
1.4.1倒易點陣概念的引入/013
1.4.2正點陣與倒易點陣間的幾何關系/015
1.4.3晶帶、晶帶定律/016
1.5晶體的結合類型/017
1.5.1離子結合/017
1.5.2共價結合/019
1.5.3金屬結合/019
1.5.4分子結合/020
1.5.5氫鍵結合/020
1.5.6混合鍵晶體/020
參考文獻/021
第2章X射線衍射理論基礎022
2.1X射線及X射線譜/022
2.1.1X射線的本質/022
2.1.2X射線譜/022
2.2射線與物質的交互作用/026
2.2.1X射線的吸收/026
2.2.2激發(fā)效應/027
2.2.3X射線的折射/027
2.2.4X射線的反射/027
2.2.5物質對X射線的散射和衍射/028
2.3衍射線的方向/029
2.3.1勞厄方程/029
2.3.2布拉格定律/031
2.4多晶體衍射強度的運動學理論/035
2.4.1單個電子散射強度/035
2.4.2單個原子散射強度/036
2.4.3單個晶胞散射強度/037
2.4.4實際小晶粒積分衍射強度/039
2.4.5實際多晶體衍射強度/040
2.5X射線衍射及相關的研究方法/044
參考文獻/0452
第3章X射線衍射實驗裝置046
3.1X射線衍射儀原理和實驗技術/047
3.1.1一般特點/047
3.1.2光學原理/049
3.1.3衍射儀的準直和角度校準/050
3.1.4衍射儀參數(shù)的選擇/050
3.1.5晶體單色器/050
3.2X射線源/052
3.2.1普通X射線源/052
3.2.2同步輻射光源/054
3.3X射線探測器和記錄系統(tǒng)/060
3.3.1蓋格計數(shù)器、正比計數(shù)器和閃爍計數(shù)器/060
3.3.2能量探測器/063
3.3.3面探測器/064
3.3.4陣列探測器/065
3.3.5記錄系統(tǒng)的發(fā)展/066
3.4工作模式及附件/066
3.4.1粉末衍射儀的工作模式/067
3.4.2X射線粉末衍射儀中的附件/070
參考文獻/073
第4章多晶X射線衍射實驗方法074
4.1測角儀/074
4.2狹縫系統(tǒng)及幾何光學/077
4.3樣品制備/078
4.3.1粉末的要求和制備/079
4.3.2填樣寬度和深度/080
4.3.3樣品的放置位置/083
4.3.4樣品顆粒粗細對數(shù)據(jù)的影響/083
4.4粉末衍射數(shù)據(jù)的獲取/084
4.4.1波長的選擇/084
4.4.2單色化/085
4.4.3功率設定/085
4.4.4步進掃描/086
4.4.5連續(xù)掃描/086
4.4.6掃描范圍/087
4.5實驗方法和數(shù)據(jù)處理方法對實驗結果的影響/087
4.6X射線的安全與防護/088
參考文獻/089
第5章物相定性分析091
5.1物相定性原理和ICDD數(shù)據(jù)庫/091
5.1.1物相定性分析的原理和方法/091
5.1.2粉末衍射卡組(PDF)及其索引/092
5.1.3PDF數(shù)據(jù)庫/96
5.2定性分析的步驟/100
5.2.1實驗獲得待檢測物質的衍射數(shù)據(jù)/100
5.2.2數(shù)據(jù)觀測與分析/101
5.2.3檢索和匹配/101
5.2.4最后判斷/101
5.2.5具體示例/102
5.3定性分析的計算機檢索/104
5.3.1PCPDFWIN定性相分析系統(tǒng)的應用/104
5.3.2Jade 定性相分析系統(tǒng)的應用/109
5.3.3人工檢索和計算機檢索的比較/115
5.4復相分析和無卡相分析/1165
5.4.1復相分析/118
5.4.2無卡相分析/120
5.5物相定性分析中應注意的問題/122
參考文獻/124
第6章物相定量分析125
6.1多晶物相定量分析原理/125
6.1.1單相試樣衍射強度的表達式/126
6.1.2多重性因數(shù)/126
6.1.3結構因數(shù)/126
6.1.4溫度因數(shù)/127
6.1.5吸收因數(shù)/128
6.1.6衍射體積/128
6.1.7多相試樣的衍射強度/129
6.2采用標樣的定量相分析方法/130
6.2.1內標法/131
6.2.2增量法/134
6.2.3外標法/142
6.2.4基體效應消除法（K值法）/147
6.2.5標樣方法的實驗比較/151
6.3無標樣的定量相分析方法/152
6.3.1直接比較法/152
6.3.2絕熱法/154
6.3.3Zevin的無標樣法及其改進/156
6.3.4無標樣法的實驗比較/164
6.4定量分析的最新進展和注意的問題/165
6.4.1定量分析的最新進展/165
6.4.2Rietveld定量分析/167
6.4.3X射線物相定量分析中應注意的問題/169
參考文獻/170
第7章指標化和晶胞參數(shù)的測定171
7.1多晶衍射圖的指標化/171
7.1.1 已知精確晶胞參數(shù)時衍射線的指標化/171
7.1.2已知粗略晶胞參數(shù)時衍射線的指標化/171
7.1.3指標立方晶系衍射圖的sin2θ比值法/172
7.1.4指標四方和六方晶系衍射圖的圖解法/172
7.1.5指標未知晶系衍射圖的嘗試法/175
7.1.6指標未知晶系衍射圖的伊藤法(Ito)/175
7.2晶胞參數(shù)的精確測定/177
7.2.1德拜-謝樂照相法/179
7.2.2聚焦相機法/183
7.2.3衍射儀法/184
參考文獻/184
第8章納米材料微結構的X射線表征185
8.1譜線線形的卷積關系/185
8.2微晶寬化與微應力寬化效應/186
8.2.1微晶寬化效應——謝樂公式/186
8.2.2微應力引起的寬化/188
8.3分離微晶和微應力寬化效應的各種方法/188
8.3.1Fourier級數(shù)法/188
8.3.2方差分解法/190
8.3.3近似函數(shù)法/191
8.3.4前述幾種方法的比較/191
8.4堆垛層錯引起的寬化效應/192
8.4.1密堆六方的堆垛層錯效應/192
8.4.2面心立方的堆垛層錯效應/192
8.4.3體心立方的堆垛層錯效應/193
8.4.4分離密堆六方ZnO中微晶-層錯寬化效應的Langford方法/194
8.5分離多重寬化效應的最小二乘法/195
8.5.1分離微晶-微應力寬化效應的最小二乘法/195
8.5.2分離微晶-層錯寬化效應的最小二乘法/196
8.5.3分離微應力-層錯二重寬化效應的最小二乘法/197
8.5.4分離微晶-微應力-層錯三重寬化效應的最小二乘法/198
8.5.5計算程序的結構/200
8.6應用舉例/201
8.6.1MmB5儲氫合金微結構的研究/202
8.6.2納米NiO的制備和微結構的表征/204
8.6.3納米Ni粉的制備和微結構的表征/205
8.6.4V-Ti合金在儲放氫過程中的微結構研究/207
8.6.5β-Ni(OH)2中微結構的研究/209
8.6.6納米ZnO微結構的研究/218
8.6.7Mg-Al合金的微結構研究/220
8.6.8石墨堆垛無序度的研究/222
8.6.9應用小結/227
參考文獻/228
第9章Rietveld結構精修原理與方法230
9.1Rietveld方法的發(fā)展史/231
9.2Rietveld方法的基本原理/232
9.2.1Rietveld方法的算法/233
9.2.2Rietveid方法結果的評價/234
9.3Rietveld方法中衍射峰的線形分析/235
9.3.1峰形函數(shù)分析方法/235
9.3.2峰形函數(shù)擬合/235
9.3.3微結構分析/237
9.4Rietveld分析中的校正/238
9.4.1擇優(yōu)取向校正/238
9.4.2微吸收校正/239
9.4.3背底修正/240
9.5Rietveld方法的晶體結構分析/240
9.6Rietveld方法的相定量分析/241
9.7Rietveld方法的指標化和相分析/242
9.8Rietveld分析的實驗方案/243
9.8.1儀器的選擇/243
9.8.2波長和衍射數(shù)據(jù)范圍選擇/243
9.8.3步進方式選擇/244
9.9Rietveld精修的步驟和策略/245
參考文獻/247
第10章粒度分布和分形結構的小角散射測定250
10.1小角X射線散射理論簡介/250
10.1.1一個電子的散射/250
10.1.2兩個電子的散射/251
10.1.3多電子系統(tǒng)的散射/252
10.1.4多粒子系統(tǒng)的小角X射線散射/253
10.2小角Ｘ射線散射實驗裝置/255
10.2.1三狹縫系統(tǒng)/255
10.2.2針狀狹縫系統(tǒng)/256
10.2.3錐形狹縫系統(tǒng)/256
10.2.4Kratky狹縫系統(tǒng)/257
10.2.5多重晶反射系統(tǒng)/257
10.2.6同步輻射SAXS裝置/257
10.2.7小角X射線散射的實驗配置/258
10.3小角散射的實驗技術和方法/258
10.3.1試樣制備技術/258
10.3.2光路的校準/259
10.3.3散射數(shù)據(jù)的前處理/259
10.4異常小角X射線散射和二維小角X射線散射/260
10.4.1異常小角X射線散射/260
10.4.2二維小角X射線散射/262
10.5納米材料顆粒大小及其分布的測定/263
10.5.1一些常用的計算方法/263
10.5.2小角散射與其他方法的比較/264
10.6納米材料分形結構研究/265
10.6.1分形/265
10.6.2來自質量和表面尺冪度體的小角散射/267
10.6.3散射強度與尺冪度體維度的關系/268
參考文獻/269
第11章化學組分和原子價態(tài)的X射線分析270
11.1X射線發(fā)射譜/270
11.1.1激發(fā)Ｘ射線/270
11.1.2X射線發(fā)射譜化學分析/272
11.1.3X射線發(fā)射譜的精細結構/273
11.2X射線吸收譜/274
11.2.1吸收限/274
11.2.2用X射線吸收譜的化學定性定量分析/275
11.3俄歇電子能譜/275
11.3.1俄歇電子的能量和強度/276
11.3.2用俄歇電子譜的元素定性定量分析/277
11.3.3用俄歇譜的化學價態(tài)研究/278
11.4光電子能譜/278
11.4.1光電子譜的能量和強度/278
11.4.2X射線光電子能譜化學分析/280
11.4.3價態(tài)研究/280
11.4.4價態(tài)研究實例/282
11.5軟X射線磁圓二色譜/283
11.5.1X射線磁圓二色的基本原理/283
11.5.2軟X射線磁圓二色譜實例/284
參考文獻/286
第12章納米薄膜和一維超晶格材料的X射線分析287
12.1概述/287
12.2薄膜分析中常用的X射線方法/288
12.2.1低角度X射線散射和衍射/288
12.2.2掠入射X射線衍射/288
12.2.3粉末衍射儀和薄膜衍射儀/289
12.2.4雙晶衍射儀和多重晶衍射儀/289
12.3原子尺度薄膜的研究/290
12.4納米薄膜和多層膜的研究/291
12.4.1膜的厚度測定/291
12.4.2厚度漲落的研究/295
12.4.3薄膜組分測定/298
12.4.4薄膜的相分析和相變/299
12.4.5薄膜晶粒大小和嵌鑲塊大小的測定/300
12.4.6單晶膜完整性的觀測/301
12.5薄膜材料中的應力測定/302
12.5.1單晶薄膜的應變和彎曲度的測定/302
12.5.2多晶膜的應力測定/304
12.5.3納米薄膜材料應力測定的特征/307
12.6一維超晶格材料的Ｘ射線分析/307
12.6.1非晶超點陣的研究/308
12.6.2多晶超點陣的研究/309
12.6.3單晶超點陣的研究/312
12.7超點陣界面粗糙度的X射線散射理論/318
12.7.1一般介紹/318
12.7.2來自不同粗糙界面的散射/322
12.8不完整性和應變的衍射空間或倒易空間圖研究/323
12.8.1衍射空間繪制/323
12.8.2倒易空間測繪/323
參考文獻/326
第13章介孔材料的X射線表征327
13.1介孔材料的分類/327
13.2介孔材料的X射線表征/328
13.2.1X射線表征的特點和實驗要求/328
13.2.2孔結構參數(shù)的計算/329
13.3介孔氧化硅材料的X射線表征/329
13.3.1二維六方結構/329
13.3.2立方孔道結構/332
13.3.3三維六方-立方共生結構/334
13.4金屬氧化物介孔材料的X射線表征/336
13.4.1金屬氧化物介孔材料的結構特征/336
13.4.2氧化鈦介孔材料/336
13.4.3介孔氧化鐵的X射線表征/337
13.4.4介孔Co3O4和Cr2O3的X射線表征/339
13.4.5介孔NiO的X射線表征/339
13.4.6介孔MnO2的X射線表征/341
13.4.7介孔稀土氧化物的X射線表征/341
13.5介孔碳材料的X射線表征/342
13.6介孔聚合物和高分子材料的X射線表征/346
13.6.1以介孔氧化硅為模板制備的高分子介孔材料/346
13.6.2以Pluronic F127為模板制備的高分子介孔材料/347
13.7介孔材料的分形結構SAXS研究/349
參考文獻/351
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