电子束离子束技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:西安交通大学出版社

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页数:0

译者:

出版时间:2002-03-01

价格:28.0

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isbn号码:9787560510859

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• 电子束
• 离子束
• 材料科学
• 表面工程
• 薄膜技术
• 真空技术
• 等离子体
• 纳米技术
• 分析测试
• 微电子学

《先进材料的微观结构表征与性能调控》 内容简介 本书聚焦于现代材料科学研究的核心领域——先进材料的微观结构、成分分布以及由此决定的宏观性能之间的内在联系。全书系统阐述了从宏观尺度到原子尺度的结构表征技术，并深入探讨了如何利用这些表征手段来指导材料的性能优化与功能设计。 第一部分：材料微观结构表征基础理论与技术 本部分是全书的基础，旨在为读者建立一个全面的材料微观结构分析的理论框架和技术视野。 第一章：材料结构的多尺度描述与分析基础 本章首先界定了“先进材料”的概念范畴，包括高性能合金、功能陶瓷、复合材料以及纳米结构材料。随后，详细阐述了材料结构从晶体结构（点阵参数、晶系）、微观组织（晶粒尺寸、晶界特征、相分布）到界面结构（相界面、晶界能、应力场）的多尺度特征。重点介绍了傅里叶变换理论在结构分析中的应用，包括X射线衍射（XRD）的基本原理及其在物相鉴定、晶粒度分析中的应用。同时，对电子衍射（SAED）在确定晶体取向和晶格缺陷方面的作用进行了详尽的讲解。 第二章：电子显微学的核心技术与应用 电子显微镜是当前材料结构表征的“主力军”。本章将透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）的基础原理进行深入对比和解析。 扫描电子显微镜（SEM）部分： 重点讲解了二次电子、背散射电子信号的形成机制及其在形貌观察和成分初步分析中的应用。着重介绍了背散射电子（BSE）衬度与原子序数的关系，以及如何利用能谱仪（EDS）进行区域和点状的元素定性和半定量分析。同时，详细描述了电子背散射衍射（EBSD）技术，阐述其如何实现对晶粒取向、晶界几何特征、应变分布的快速、高精度映射，这是理解材料塑性变形和织构形成的关键技术。 透射电子显微镜（TEM）部分： 深入探讨了高分辨透射电子显微镜（HRTEM）的成像原理，包括晶格像、高斯像的形成与漂移对图像的影响。重点分析了如何通过图像模拟和对比度反演来确定原子层面的结构信息，如晶格错位、层错、堆垛层错的精确识别。此外，详细介绍了电子能量损失谱（EELS）——该技术在确定元素化学态、价态、轨道占有率方面的独特优势，这是分析材料电子结构与电学性能关联的桥梁。 第三章：光谱学与衍射技术在成分与化学态分析中的深化 本部分聚焦于非破坏性或微损耗的分析技术，它们能提供化学键合、电子态等信息。 X射线光电子能谱（XPS）： 详细介绍了光电效应原理，如何利用不同元素的特征峰位和峰形变化来确定材料表层的元素组成、化学价态和化学环境。讨论了峰拟合的方法学在分析复杂氧化物和表面钝化层中的实际操作。 拉曼光谱与红外光谱（FTIR）： 阐述了分子振动、晶格振动与光相互作用的物理基础。重点在于如何利用拉曼散射谱来识别材料的晶体对称性、应力状态（特别是纳米材料中的应力梯度）以及缺陷浓度。 同步辐射技术在结构分析中的前沿应用： 简要介绍了同步辐射光源的优势，尤其是在高压、高温或原位（In-situ）实验中的应用潜力，例如同步辐射小角X射线散射（SAXS）对纳米尺度结构（如孔隙、沉淀相）的无偏好性表征。 第二部分：结构-性能调控的实验范式与案例分析 本部分将前述的表征技术与材料设计、性能优化相结合，展示实际的工程应用和科学研究范例。 第四章：晶界工程与力学性能的关联 晶界是材料性能的决定性因素之一。本章结合EBSD、TEM和HRTEM数据，深入分析了不同晶界类型（高角/低角、共格/非共格）对材料塑性、韧性、蠕变行为的影响。 高熵合金中的晶界强化机制： 利用STEM-HAADF图像分析高熵合金中局域化学排序（Chemical Short-Range Order）的形成，并结合高分辨晶界分析，阐释局部组分偏析如何影响晶界扩散和高低温下的力学响应。 疲劳裂纹的萌生与扩展： 运用TEM和SEM/EBSD的组合技术，追踪材料在循环载荷作用下，位错的动态行为、微裂纹的形核位置（如晶界、夹杂物附近），以及裂纹如何绕过或穿透特定的晶界结构，从而指导晶界工程以提高疲劳寿命。 第五章：纳米结构材料的界面与电子性能 对于具有特定电子、光学或催化性能的纳米材料，界面和表面效应至关重要。 量子点与异质结的界面控制： 重点分析了核壳结构量子点中，核层与壳层晶格失配如何通过界面应力影响载流子的有效分离和光致发光量子效率。利用XPS和EELS来精确量化界面处的电荷转移和能带弯曲情况。 二维材料的缺陷工程： 讨论了石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs）中的本征缺陷（如空位、取代杂质）如何作为电荷陷阱或催化活性位点。通过HRTEM和EELS，识别和量化这些缺陷，并建立缺陷密度与电荷迁移率之间的定量关系，为实现高效光电器件提供结构基础。 第六章：原位表征技术：捕获动态过程 理解材料在真实工作环境下的动态演变是实现精确调控的前提。本章聚焦于“原位”技术。 原位电镜技术： 详细介绍加热、拉伸、电化学反应池在TEM/SEM中的集成方法。例如，原位加热TEM如何追踪材料在相变过程中的形核与长大，以及如何观察高温下晶界的迁移机制。 原位X射线衍射（In-situ XRD）： 阐述如何实时监测材料在升温或应力加载下，晶格常数的变化、织构的演变以及新相的形成动力学，从而揭示热力学驱动力与动力学限制在材料转变中的作用。 结语 本书旨在提供一个整合性的视角，强调现代材料科学研究中，先进表征技术不再仅仅是“验证”结果的工具，而是驱动“理解”和“设计”新材料的根本驱动力。通过对微观结构的精确定量和对动态过程的实时捕捉，读者将能够更有效地制定材料的合成策略，实现性能的精确调控。本书内容深度覆盖了从基础物理原理到尖端实验技术的应用，对从事材料设计、制备及性能研究的科研人员和高年级本科生、研究生具有重要的参考价值。

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最让我印象深刻的是书中对历史脉络的梳理和前瞻性的洞察。它没有将当前的技术视为凭空出现的奇迹，而是花了相当的篇幅，追溯了这项技术从诞生之初的每一次关键性突破，包括那些曾经被淘汰的早期设计理念。这种历史的纵深感，使得我们能够更好地理解现有架构的合理性，以及为什么某些看似更优越的替代方案最终未能成为主流。书中关于未来技术展望的部分也极具启发性，作者并未给出那些空泛的、不切实际的愿景，而是基于当前物理极限和工程可行性，描绘了几条清晰可见的升级路径，比如对下一代高亮度源的材料需求分析，以及在微米尺度下实现更精细束斑控制的潜在方法。这种脚踏实地又充满远见的态度，让人在合上书本时，不仅仅是收获了知识，更激发了一种想要投身其中、推动未来发展的强烈热情。

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我接触了不少关于材料科学和微纳加工的书籍，但坦率地说，很多都陷入了概念的泥潭，读完后仍感觉云里雾里。然而，这本著作的叙事逻辑简直是教科书级别的流畅。它没有急于抛出最前沿的理论，而是循序渐进地从最基础的粒子加速原理讲起，仿佛领着读者进行了一次结构清晰的工厂参观。作者的文字功底非常扎实，尤其擅长用类比来解释那些抽象的能量转换和束流控制问题。比如，在描述聚焦透镜阵列时，他没有简单地堆砌数学公式，而是巧妙地将其比作精密的光学显微镜，瞬间就让人抓住了其功能核心。更令人称道的是，它在章节之间的过渡自然得像是精心编排的交响乐，前一个章节的遗留问题总能在下一个章节得到完美的解答和延伸，形成一个紧密闭合的知识体系。读完后，我感觉自己对整个技术链条的理解不再是零散的知识点，而是有了一个完整的、可以自我循环的知识网络。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，那种沉稳又不失科技感的配色，加上封面上简洁有力的线条，一看就知道内容非同一般。我原本以为这会是一本枯燥的教科书，没想到它的排版和图示设计得如此精良。每一页的留白处理得恰到好处，既保证了信息的密度，又让人阅读起来毫不费力。尤其是那些复杂的物理原理图，设计师显然是下了一番功夫，用不同粗细和颜色的线条将光束的路径、粒子间的相互作用描绘得清晰透彻，即便是初次接触这个领域的人，也能大致把握住核心概念。书中对不同实验装置的剖面图绘制得尤为细致，从真空腔体的结构到离子源的工作原理，那种对工程细节的尊重感扑面而来。我特别喜欢它在引用外部资料时所采用的那种精致的小图标，体现出一种严谨的学术态度，让人觉得作者不仅学识渊博，连细节控的特质都融入了这本书的每一个角落。这种对视觉呈现的极致追求，让原本高深的科学主题变得触手可及，极大地提升了阅读体验。

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这本书的深度和广度着实令人惊叹。我原本以为它会侧重于某一个特定的应用方向，比如半导体制造或者生物医学成像，但它所覆盖的范围之广，让人不得不佩服作者的知识储备和信息整合能力。从基础的静电加速器设计，到复杂的磁场偏转系统，再到针对不同材料的刻蚀效率对比，几乎涵盖了所有关键技术分支。我尤其欣赏其中对“局限性与挑战”部分的论述。很多书籍只是一味地歌颂技术的进步，但这本书却毫不避讳地指出了当前技术在空间分辨率、束流稳定性以及成本控制上存在的瓶颈，并且还给出了未来可能的研究方向。这种客观、辩证的分析角度，体现了作者对该领域发展现状的深刻洞察，而不是停留在对现有成果的简单罗列上。对于一个希望从事前沿研究的读者来说，了解“不知道什么”和“不知道怎么解决”往往比知道“已经解决了什么”更为重要。

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这本书的语言风格，与其说是学术著作，不如说更像是一位资深专家在与你进行一对一的深度交流。它不像某些翻译腔过重的教材那样僵硬晦涩，而是充满了生命力和一种近乎于“匠人精神”的温度。作者在阐述一些关键参数的优化过程时，会不经意地透露出一些个人在实验中踩过的“坑”和总结出的“经验之谈”。比如，在调试高电流束流时，他会提到一个关于温度漂移的微妙现象，并给出了一套结合了经验判断的快速校正流程，这部分内容是任何纯粹的公式推导都无法提供的宝贵财富。这种“手把手”的传授感，极大地增强了阅读的代入感。它让我感觉，我不仅仅是在学习理论，更像是在一位经验丰富的大师身边进行长期的学徒训练，很多原本需要多次试错才能领悟的诀窍，通过文字轻松地传递了过来，极大地缩短了我的学习曲线。

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