本教材以晶體衍射結構表征為主線，介紹了X射線衍射、背散電子衍射和透射電子衍射的共性問題。書中運用倒易點陣數學，詳細推導了晶體學結構公式和單晶標準透射電子衍射斑點圖；運用純數學推導和補充了背散電子衍射檢測中的核心晶體學公式，即晶體取向與歐拉空間的關系式，關系式包括了立方晶系、四方晶系、正交晶系和六方晶系等，擴展了TD方向的關系式；建立了一套立方晶系和六方晶系與任意織構對應的標準極圖的繪制方法，給出面心立方和體心立方的常見織構的標準極圖，也給出鈦、鋯、鎂和鋅的部分織構的標準極圖，利用織構信息提出了材料的取向因子和啟動滑移系數目的計算方法；介紹了一種未知新物相利用X射線衍射數據手工計算晶體結構的方法和董成教授編程的晶體指標化軟件分析法，fullpro軟件晶體結構精修方法；介紹了晶體衍射檢測的應用特例。
第1章 晶體結構基礎 001
1.1 空間點陣、晶胞和原子坐標 001
1.2 晶面指數和晶向指數 002
1.2.1 三指數法 002
1.2.2 四指數法 003
1.3 晶體學中的對稱操作元素 005
1.4 晶系、點群和空間群 007
1.5 倒易點陣及晶體學公式的推導 013
1.5.1 倒易點陣的確定方法和基本性質 013
1.5.2 實際晶體的倒易點陣和實際發(fā)生衍射的晶面指數特征 015
1.5.3 倒易點陣的應用 017
參考文獻 021
第2章 X 射線衍射分析原理及應用 022
2.1 布拉格衍射定律 022
2.2 X 射線衍射強度理論基礎 024
2.2.1 一個電子對X 射線的散射作用 024
2.2.2 一個原子對X 射線的散射作用 025
2.2.3 一個晶胞對X 射線的散射作用 026
2.2.4 一個小單晶對X 射線的散射作用 031
2.2.5 擴展到整個粉晶對X 射線的散射作用 034
2.3 X 射線衍射分析的應用 038
2.3.1 晶粒大小和晶格畸變的分析 038
2.3.2 殘余應力分析 039
2.3.3 短波長X 射線應力測試的新技術和新裝備 042
2.3.4 結晶度的計算 046
2.3.5 小角X 射線散射（SAXS） 047
2.3.6 人造超晶格的測定 048
2.3.7 薄膜試樣的測定 049
2.3.8 物相的定量分析 056
2.3.9 新物相衍射峰的指標化 056
2.4 衍射樣品的制備 061
參考文獻 061
第3章 粉末衍射晶體結構精修 063
3.1 全譜擬合的理論概述 064
3.1.1 峰形函數 065
3.1.2 峰寬函數Hk 067
3.1.3 背底函數Y ib 069
3.1.4 擇優(yōu)取向校正 069
3.2 粉末衍射全譜擬合實驗基礎 070
3.3 粉末法從頭測定晶體結構 071
3.3.1 X 射線衍射測定單晶結構的一般步驟與傳統(tǒng)粉末法的困難 072
3.3.2 粉末衍射測定晶體結構的步驟 072
3.3.3 粉末衍射從頭測定晶體結構舉例 073
3.3.4 Fullprof 運行演示 075
3.4 全譜擬合法在物相分析中的應用 086
3.4.1 物相定性分析 086
3.4.2 物相定量分析 088
參考文獻 091
第4章 X 射線衍射宏觀織構表征 092
4.1 極射投影、極氏網、烏爾夫網和標準投影圖 092
4.1.1 極射投影原理 092
4.1.2 極氏網與烏爾夫網的繪制原理與應用 092
4.1.3 標準投影圖的繪制原理 094
4.2 織構的定義和測試 096
4.2.1 織構的定義 096
4.2.2 織構的測試方法 097
4.3 極圖的常規(guī)分析 098
4.4 立方晶系中任意織構的理論極圖計算及常見織構的標準極圖 100
4.4.1 立方晶系任意織構理論極圖的計算 100
4.4.2 面心立方常見織構的標準極圖 103
4.4.3 鋼鐵常見織構的標準極圖 105
4.4.4 部分理論極圖織構的實測驗證 106
4.5 六方晶系任意織構的理論極圖計算及常見織構的標準極圖 107
4.5.1 六方晶系任意織構的理論極圖計算 107
4.5.2 鈦的常見織構的標準極圖 108
4.5.3 鋯的常見織構的標準極圖 113
4.5.4 鋅的常見織構的標準極圖 115
4.5.5 鎂合金的常見織構的標準極圖 118
4.5.6 六方晶體織構理論極圖的驗證 120
4.6 反極圖的定義與分析 121
參考文獻 122
第5章 金屬材料織構表征應用 123
5.1 立方晶體生長織構 123
5.1.1 化學氣相沉積生長Ta 晶體織構 123
5.1.2 離子濺射Ag 織構 125
5.1.3 電鍍Au 的織構 126
5.2 立方結構金屬的變形織構和退火織構 127
5.2.1 鍛壓、擠壓和拉拔形成的變形織構和退火織構 127
5.2.2 軋制變形織構和退火織構 128
5.3 織構對抗拉強度的影響 134
5.4 FCC 金屬材料織構與滑移系的關系 135
參考文獻 137
第6章 EBSD 微觀織構的表征 138
6.1 EBSD 分析中常用的術語 138
6.2 EBSD 的菊池花樣與晶體結構之間的數理關系 141
6.2.1 面心立方晶體背散射電子衍射菊池花樣的特征 143
6.2.2 體心立方晶體背散射電子衍射菊池花樣的特性 146
6.2.3 密排六方晶體背散射電子衍射菊池花樣的特性 148
6.3 EBSD 樣品制備方法 149
6.4 EBSD 分析數據的采集 154
6.5 晶體取向與歐拉角的關系式 169
6.5.1 Roe 法則下晶體取向與歐拉角關系式的推導 170
6.5.2 Bunge 法則下晶體取向與歐拉角關系式的推導 177
6.5.3 ODF 分析結果的驗算及ODF 截面圖的特征 180
6.6 EBSD 分析實例 185
參考文獻 190
第7章 透射電子衍射斑點花樣分析 191
7.1 透射電子衍射原理 191
7.2 衍射花樣特征 193
7.3 多晶電子衍射譜的標定 194
7.4 單晶帶或零階勞厄帶（zero order Laue zone）花樣的指數標定 195
7.5 單晶標準透射電子衍射斑點圖的繪制 197
7.5.1 立方晶體單晶的標準電子衍射斑點花樣的繪制 198
7.5.2 四方晶系單晶標準透射電子衍射斑點圖的繪制 203
7.5.3 正交晶體單晶標準透射電子衍射斑點花樣的繪制 205
7.5.4 密排六方晶體單晶標準透射電子衍射斑點花樣的繪制 212
7.5.5 菱方晶體單晶標準透射電子衍射斑點花樣的繪制 213
7.5.6 單斜晶系和三斜晶系單晶標準透射電子衍射斑點花樣的繪制 215
7.6 電鏡操作與新相晶體結構表征 216
7.7 多晶帶、高階勞厄帶（higher order Laue zone）衍射花樣的標定 219
7.8 透射電鏡電子衍射花樣的應用 221
參考文獻 229
第8章 晶體衍射數據分析總結與展望 230
8.1 各種晶體衍射的共同理論基礎 230
8.2 粉末晶體衍射指標化軟件的設計 230
8.3 EBSD 實驗數據分析軟件的設計 231
8.4 四元單晶衍射數據分析方法 232
8.5 透射電鏡電子衍射應用的新展望 234
第9章 X 射線衍射儀 235
9.1 衍射儀產品的介紹 235
9.1.1 TD-3500 型衍射儀 237
9.1.2 TD-3700 型X 射線衍射儀 238
9.1.3 TD-5000 X 射線單晶衍射儀 240
9.2 衍射儀常用的附件 242
9.2.1 高低溫附件 242
9.2.2 織構和應力測試附件 243
9.3 衍射實驗數據采集系統(tǒng)和分析系統(tǒng) 243
9.3.1 數據采集軟件 244
9.3.2 數據處理軟件 248
9.4 特殊應用實例—外延生長晶體的結構表征 250
9.4.1 簡易的織構因子測量 251
9.4.2 薄膜傾斜角測定 251
9.5 X 射線衍射儀的關鍵硬件 253
9.5.1 射線管靶材 253
9.5.2 X 射線發(fā)生器 254
9.5.3 測角儀 255
9.5.4 X 射線單色化 257
9.5.5 探測器 257
9.6 TD 系列衍射儀常見故障診斷方法 258
附錄 260
附錄1 在Roe 系統(tǒng)中立方晶系的織構與歐拉角的對應關系表260
附錄2 體心立方點陣的倒易點陣平面基本數據 275
附錄3 面心立方點陣的倒易點陣平面的基本數據 277
附錄4 六方密堆晶體（軸比c/a=1.63）倒易點陣平面的基本數據 280
附錄5 標準電子衍射花樣 283
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