现代分析化学实验 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:7-122

作者:姚思童 编

出品人:

页数:178

译者:

出版时间:2008-1

价格:20.00元

装帧:

isbn号码:9787122016768

丛书系列:

图书标签:

• 分析化学
• 化学实验
• 高等教育
• 大学教材
• 实验教学
• 仪器分析
• 化学分析
• 定量分析
• 分离分析
• 现代分析方法

《微观世界的绘制：现代材料科学与结构表征技术》 导言 在二十一世纪的科技前沿，对物质世界深入而精确的理解是所有工程、物理、化学和生物医学突破的基石。材料的宏观性能——无论是强度、导电性、催化活性还是生物相容性——无不根植于其原子和分子层级的结构与组成。然而，要“看清”这些尺度上的细节，需要依赖一系列高度专业化、精妙绝伦的表征技术。《微观世界的绘制：现代材料科学与结构表征技术》正是这样一本系统性、前沿性的专著，旨在为研究人员、工程师以及高年级本科生和研究生提供一幅关于如何探测和理解物质微观结构的全景图。 本书不聚焦于传统的化学分析方法，而是将目光投向那些能够揭示固体、薄膜、纳米结构乃至复杂复合材料内部三维结构、晶体学特征、化学态分布以及界面行为的尖端工具。我们相信，掌握这些表征手段，是推动新材料设计与创新的核心能力。 --- 第一部分：基础理论与信号的起源 本书首先建立理解现代表征技术所必需的物理基础。我们避免了冗长的数学推导，而是侧重于物理图像的建立，阐明信号是如何产生、如何与物质相互作用，以及我们如何从接收到的信号中反演出物质的真实面貌。 第一章：相互作用的几何学与动力学 本章深入探讨了能量（电子、光子、离子等）与物质相互作用的基本原理。详细阐述了弹性散射和非弹性散射的区别，并引入了截面（Cross Section）的概念，解释了为什么不同的探测粒子会对特定的材料属性敏感。重点分析了电子在固体中传输时经历的能量损失机制，为后续的电子显微学奠定理论基石。同时，讨论了X射线和中子的波粒二象性在结构确定中的核心作用。 第二章：信息提取的数学框架 结构表征本质上是一个逆问题（Inverse Problem）。本章概述了傅里叶变换在处理衍射和散射数据中的核心地位。我们详述了如何利用傅里叶反演从衍射强度数据中重构出结构因子和对密度函数（Pair Distribution Function, PDF）。此外，还引入了处理噪声、背景扣除和信号去卷积的基础统计学工具，确保读者能够科学地评估实验数据的可靠性。 --- 第二部分：结构解析的基石——衍射与散射 衍射和散射技术是确定晶体结构、相组成和平均结构特征的黄金标准。本部分全面覆盖了X射线、中子和电子衍射的原理、仪器配置及数据解析。 第三章：X射线衍射（XRD）的精细解读 本书详尽探讨了粉末X射线衍射（PXRD）在相鉴定、晶粒尺寸估计（谢勒公式的局限性与修正）以及晶体结构精修（Rietveld精修）中的应用。不同于侧重于基础定性的概述，本章重点讲解了单晶衍射仪的几何学、数据采集的最佳实践，以及如何处理复杂的衍射峰展宽和形状，以揭示微应变和缺陷。 第四章：中子与电子的结构探测 中子散射因其对轻元素（如氢）的敏感性和磁性探测能力而独树一帜。本章阐述了如何利用飞行时间（Time-of-Flight, TOF）中子衍射进行原位或原场（In Situ/In Operando）研究。随后，重点讨论了透射电子显微镜（TEM）中的衍射模式——选区电子衍射（SAED）和明场/暗场成像，尤其关注如何利用高能电子束在纳米尺度上确定晶格取向和缺陷构型。 第五章：小角散射（SAXS/SANS）与介观结构 对于介于纳米和微米之间的有序或无序结构，如聚合物、胶体或多孔材料，小角散射技术提供了关键的尺寸信息。本章详细分析了Porod区和Guinier区，并介绍了如何通过模型拟合（如球体、圆柱体或截断球体模型）来量化颗粒尺寸分布和介孔/微孔结构，这是材料设计中不可或缺的一环。 --- 第三部分：化学态与表面成像——电子与离子探针 要实现功能导向的材料设计，必须了解材料的化学环境——键合状态、元素价态和表面富集。本部分专注于基于高真空和高能粒子束的表征方法。 第六章：扫描电子显微镜（SEM）的深度表征 SEM是应用最广泛的技术之一。本章着重讲解了背散射电子（BSE）和二次电子（SE）信号背后的物理机制，以及如何通过它们来获得形貌、形貌和原子序敏感性信息。重点阐述了能谱分析（EDS/EDX）的定量分析方法，包括ZAF校正的原理和误差分析，以准确确定局域化学组成。 第七章：透射电子显微镜（TEM）的原子尺度洞察 TEM是解析晶体结构和界面缺陷的终极工具。本章深入讲解了高分辨透射电子显微镜（HRTEM）的成像原理，特别是像差校正如何实现亚埃级分辨率。重点剖析了环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）的原子序敏感性，及其在定位单个重原子掺杂或追踪界面迁移中的决定性作用。 第八章：X射线光电子能谱（XPS）与化学态分析 XPS是研究材料表面化学态和电子结构的非破坏性方法。本章详细解析了光电子的动能、结合能与元素和化学环境的关系。读者将学习如何通过峰形分析（Peak Fitting）来区分不同氧化态的金属离子，以及如何利用俄歇电子能谱（AES）对薄膜的深度剖析（通过离子刻蚀）进行校准和验证。 --- 第四部分：光谱学与激发态的探测 材料的动态行为、电子能带结构以及分子振动模式，需要依赖于能量响应的探测技术。 第九章：拉曼与红外光谱的振动指纹 本章聚焦于分子和晶格振动模式在材料科学中的应用。拉曼光谱在分析碳材料（如石墨烯的G峰和2D峰）、半导体晶格质量和应力状态方面的应用被详尽分析。傅里叶变换红外光谱（FTIR）则用于识别有机官能团和分析聚合物的结晶度与取向。我们特别强调了表面增强拉曼散射（SERS）在痕量分析中的突破。 第十章：光致发光（PL）与电子能带结构 光致发光（Photoluminescence, PL）是评估半导体材料发光效率、缺陷态密度和能带隙宽度的核心技术。本章阐述了吸收光谱与发射光谱之间的斯托克斯位移，并讨论了时间分辨光致发光（TRPL）如何用于测量载流子寿命，这对于光电器件性能的优化至关重要。 --- 结论 《微观世界的绘制：现代材料科学与结构表征技术》旨在构建一个知识桥梁，将复杂的实验物理原理与实际的材料科学问题紧密结合。掌握这些技术，意味着不仅能观察到材料的“是什么”，更能理解材料的“为什么”——即其微观结构如何决定了其宏观功能。本书是材料研发人员从“材料制备”走向“功能设计”的必备工具书。

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