材料晶体衍射结构表征

第1章 晶体结构基础 001
1.1 空间点阵、晶胞和原子坐标 001
1.2 晶面指数和晶向指数 002
1.2.1 三指数法 002
1.2.2 四指数法 003
1.3 晶体学中的对称操作元素 005
1.4 晶系、点群和空间群 007
1.5 倒易点阵及晶体学公式的推导 013
1.5.1 倒易点阵的确定方法和基本性质 013
1.5.2 实际晶体的倒易点阵和实际发生衍射的晶面指数特征 015
1.5.3 倒易点阵的应用 017
参考文献 021 第2章 X 射线衍射分析原理及应用 022
2.1 布拉格衍射定律 022
2.2 X 射线衍射强度理论基础 024
2.2.1 一个电子对X 射线的散射作用 024
2.2.2 一个原子对X 射线的散射作用 025
2.2.3 一个晶胞对X 射线的散射作用 026
2.2.4 一个小单晶对X 射线的散射作用 031
2.2.5 扩展到整个粉晶对X 射线的散射作用 034
2.3 X 射线衍射分析的应用 038
2.3.1 晶粒大小和晶格畸变的分析 038
2.3.2 残余应力分析 039
2.3.3 短波长X 射线应力测试的新技术和新装备 042
2.3.4 结晶度的计算 046
2.3.5 小角X 射线散射（SAXS） 047
2.3.6 人造超晶格的测定 048
2.3.7 薄膜试样的测定 049
2.3.8 物相的定量分析 056
2.3.9 新物相衍射峰的指标化 056
2.4 衍射样品的制备 061
参考文献 061 第3章 粉末衍射晶体结构精修 063
3.1 全谱拟合的理论概述 064
3.1.1 峰形函数 065
3.1.2 峰宽函数Hk 067
3.1.3 背底函数Y ib 069
3.1.4 择优取向校正 069
3.2 粉末衍射全谱拟合实验基础 070
3.3 粉末法从头测定晶体结构 071
3.3.1 X 射线衍射测定单晶结构的一般步骤与传统粉末法的困难 072
3.3.2 粉末衍射测定晶体结构的步骤 072
3.3.3 粉末衍射从头测定晶体结构举例 073
3.3.4 Fullprof 运行演示 075
3.4 全谱拟合法在物相分析中的应用 086
3.4.1 物相定性分析 086
3.4.2 物相定量分析 088
参考文献 091 第4章 X 射线衍射宏观织构表征 092
4.1 极射投影、极氏网、乌尔夫网和标准投影图 092
4.1.1 极射投影原理 092
4.1.2 极氏网与乌尔夫网的绘制原理与应用 092
4.1.3 标准投影图的绘制原理 094
4.2 织构的定义和测试 096
4.2.1 织构的定义 096
4.2.2 织构的测试方法 097
4.3 极图的常规分析 098
4.4 立方晶系中任意织构的理论极图计算及常见织构的标准极图 100
4.4.1 立方晶系任意织构理论极图的计算 100
4.4.2 面心立方常见织构的标准极图 103
4.4.3 钢铁常见织构的标准极图 105
4.4.4 部分理论极图织构的实测验证 106
4.5 六方晶系任意织构的理论极图计算及常见织构的标准极图 107
4.5.1 六方晶系任意织构的理论极图计算 107
4.5.2 钛的常见织构的标准极图 108
4.5.3 锆的常见织构的标准极图 113
4.5.4 锌的常见织构的标准极图 115
4.5.5 镁合金的常见织构的标准极图 118
4.5.6 六方晶体织构理论极图的验证 120
4.6 反极图的定义与分析 121
参考文献 122 第5章 金属材料织构表征应用 123
5.1 立方晶体生长织构 123
5.1.1 化学气相沉积生长Ta 晶体织构 123
5.1.2 离子溅射Ag 织构 125
5.1.3 电镀Au 的织构 126
5.2 立方结构金属的变形织构和退火织构 127
5.2.1 锻压、挤压和拉拔形成的变形织构和退火织构 127
5.2.2 轧制变形织构和退火织构 128
5.3 织构对抗拉强度的影响 134
5.4 FCC 金属材料织构与滑移系的关系 135
参考文献 137 第6章 EBSD 微观织构的表征 138
6.1 EBSD 分析中常用的术语 138
6.2 EBSD 的菊池花样与晶体结构之间的数理关系 141
6.2.1 面心立方晶体背散射电子衍射菊池花样的特征 143
6.2.2 体心立方晶体背散射电子衍射菊池花样的特性 146
6.2.3 密排六方晶体背散射电子衍射菊池花样的特性 148
6.3 EBSD 样品制备方法 149
6.4 EBSD 分析数据的采集 154
6.5 晶体取向与欧拉角的关系式 169
6.5.1 Roe 法则下晶体取向与欧拉角关系式的推导 170
6.5.2 Bunge 法则下晶体取向与欧拉角关系式的推导 177
6.5.3 ODF 分析结果的验算及ODF 截面图的特征 180
6.6 EBSD 分析实例 185
参考文献 190 第7章 透射电子衍射斑点花样分析 191
7.1 透射电子衍射原理 191
7.2 衍射花样特征 193
7.3 多晶电子衍射谱的标定 194
7.4 单晶带或零阶劳厄带（zero order Laue zone）花样的指数标定 195
7.5 单晶标准透射电子衍射斑点图的绘制 197
7.5.1 立方晶体单晶的标准电子衍射斑点花样的绘制 198
7.5.2 四方晶系单晶标准透射电子衍射斑点图的绘制 203
7.5.3 正交晶体单晶标准透射电子衍射斑点花样的绘制 205
7.5.4 密排六方晶体单晶标准透射电子衍射斑点花样的绘制 212
7.5.5 菱方晶体单晶标准透射电子衍射斑点花样的绘制 213
7.5.6 单斜晶系和三斜晶系单晶标准透射电子衍射斑点花样的绘制 215
7.6 电镜操作与新相晶体结构表征 216
7.7 多晶带、高阶劳厄带（higher order Laue zone）衍射花样的标定 219
7.8 透射电镜电子衍射花样的应用 221
参考文献 229 第8章 晶体衍射数据分析总结与展望 230
8.1 各种晶体衍射的共同理论基础 230
8.2 粉末晶体衍射指标化软件的设计 230
8.3 EBSD 实验数据分析软件的设计 231
8.4 四元单晶衍射数据分析方法 232
8.5 透射电镜电子衍射应用的新展望 234 第9章 X 射线衍射仪 235
9.1 衍射仪产品的介绍 235
9.1.1 TD-3500 型衍射仪 237
9.1.2 TD-3700 型X 射线衍射仪 238
9.1.3 TD-5000 X 射线单晶衍射仪 240
9.2 衍射仪常用的附件 242
9.2.1 高低温附件 242
9.2.2 织构和应力测试附件 243
9.3 衍射实验数据采集系统和分析系统 243
9.3.1 数据采集软件 244
9.3.2 数据处理软件 248
9.4 特殊应用实例—外延生长晶体的结构表征 250
9.4.1 简易的织构因子测量 251
9.4.2 薄膜倾斜角测定 251
9.5 X 射线衍射仪的关键硬件 253
9.5.1 射线管靶材 253
9.5.2 X 射线发生器 254
9.5.3 测角仪 255
9.5.4 X 射线单色化 257
9.5.5 探测器 257
9.6 TD 系列衍射仪常见故障诊断方法 258 附录 260
附录1 在Roe 系统中立方晶系的织构与欧拉角的对应关系表260
附录2 体心立方点阵的倒易点阵平面基本数据 275
附录3 面心立方点阵的倒易点阵平面的基本数据 277
附录4 六方密堆晶体（轴比c/a=1.63）倒易点阵平面的基本数据 280
附录5 标准电子衍射花样 283