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第1章　X射线物理学基础1

1.1　X射线衍射分析发展简史1

1.2　X射线本质及其波谱3

1.2.1 X射线本质3

1.2.2　X射线谱5

1.3 X射线与物质相互作用8

1.3.1　X射线散射9

1.3.2 X射线真吸收10

1.3.3　X射线衰减规律11

1.3.4　X射线吸收效应的应用12

1.4　X射线防护14

练习题14

第2章　X射线衍射方向16

2.1　晶体几何学16

2.1.1 晶体结构16

2.1.2 晶体投影19

2.1.3 倒易点阵22

2.2　布拉格方程24

2.2.1　布拉格方程25

2.2.2　布拉格方程的讨论26

2.2.3 倒易空间中的衍射条件27

2.3　厄瓦尔德图解28

2.3.1 厄瓦尔德图解28

2.3.2 厄瓦尔德图解示例29

练习题31

第3章　X射线衍射强度33

3.1　单个晶胞散射强度33

3.1.1　单个电子散射强度33

3.1.2 单个原子散射强度34

3.1.3 单个晶胞散射强度34

3.2　单个理想小晶体散射强度37

3.2.1 干涉函数37

3.2.2　衍射畴38

3.3　实际多晶体衍射强度39

3.3.1 实际小晶粒积分衍射强度39

3.3.2 实际多晶体衍射强度40

3.3.3 多晶体衍射强度计算方法44

练习题45

第4章　X射线衍射方法47

4.1 照相法47

4.1.1　德拜－谢乐法47

4.1.2 聚焦法49

4.1.3　针孔法49

4.2　衍射仪法50

4.2.1 测角仪50

4.2.2 计数器53

4.2.3 单色器55

4.3　测量条件57

4.3.1 试样要求57

4.3.2 影响测量结果的因素57

4.3.3 测量条件示例60

练习题61

第5章　多晶物相分析62

5.1　标准卡片及其索引62

5.1.1　卡片介绍62

5.1.2 索引方法64

5.2　定性物相分析66

5.2.1 手工检索66

5.2.2　计算机检索67

5.2.3 其他问题70

5.3　定量物相分析70

5.3.1　基本原理71

5.3.2　分析方法71

5.3.3　其他问题75

练习题76

第6章　晶体结构与点阵参数分析78

6.1　晶体结构识别78

6.1.1　基本原理78

6.1.2 立方晶系指标化80

6.1.3 其他问题81

6.2　点阵参数测定82

6.2.1　德拜法误差来源82

6.2.2　衍射仪法误差来源84

6.2.3 消除系统误差方法86

6.3　晶体结构模型分析89

6.3.1　原理与方法90

6.3.2　其他问题90

练习题91

第7章　应力测量与分析92

7.1　测量原理92

7.1.1 内应力分类92

7.1.2　测量原理94

7.2　测量方法96

7.2.1 测量方式97

7.2.2　试样要求98

7.2.3　测量参数99

7.3　数据处理方法101

7.3.1　衍射峰形处理101

7.3.2　定峰方法101

7.3.3　误差分析104

7.4　三维应力及薄膜应力测量105

7.4.1 三维应力测量105

7.4.2 薄膜应力测量106

练习题107

第8章　衍射谱线形分析108

8.1　谱线宽化效应及卷积关系108

8.1.1　几何宽化效应108

8.1.2 物理宽化效应109

8.1.3　谱线卷积关系111

8.2　谱线宽化效应分离112

8.2.1 强度校正与Kα双线分离113

8.2.2 几何宽化与物理宽化的分离114

8.2.3 细晶宽化与显微畸变宽化的分离116

8.3　非晶材料X射线分析118

8.3.1　径向分布函数118

8.3.2　结晶度计算120

8.4　小角X射线散射分析121

8.4.1 基本原理121

8.4.2 吉尼叶公式及应用122

练习题123

第9章　多晶织构测量和单晶定向125

9.1　多晶体织构测量125

9.1.1 织构分类125

9.1.2 极图及其测量126

9.1.3 反极图及其测量130

9.1.4 三维取向分布函数131

9.2 单晶定向133

9.2.1 单晶劳厄相的特点133

9.2.2 单晶定向方法134

练习题136

第10章　薄膜和一维超点阵材料的X射线分析137

10.1 薄膜分析中常用的X射线方法138

10.1.1 低角度X射线散射和衍射138

10.1.2 掠入射X射线衍射138

10.1.3　粉末衍射仪和薄膜衍射仪139

10.1.4 双晶衍射仪和多重晶衍射仪140

10.1.5　其他方法140

10.2　原子尺度薄膜的研究140

10.3　工程薄膜和多层膜的研究141

10.3.1　膜的厚度测定141

10.3.2　厚度涨落的研究143

10.3.3　薄膜组分测定146

10.3.4 薄膜的相分析和相变147

10.3.5 晶粒大小和嵌镶块尺度的测定148

10.3.6 单晶膜完整性的观测149

10.4　一维超点阵材料的分析150

10.4.1 非晶超点阵的研究150

10.4.2 多晶超点阵的研究151

10.4.3 单晶超点阵的研究154

10.5　不完整性和应变的衍射空间或倒易空间图研究160

10.5.1 衍射空间绘制160

10.5.2　倒易空间测绘162

练习题164

第11章　聚合物和高分子材料的X射线分析165

11.1 聚合物材料的结构特征和X射线分析范畴165

11.2　聚合物实际物相分析方法166

11.3　聚合物结晶度的测定168

11.3.1 结晶度测定的一般原理168

11.3.2 获得晶态和非晶态参考样的方法169

11.3.3　联立方程法171

11.3.4 无标样情况下的方法172

11.3.5　计算机分峰法175

11.4　聚合物材料的取向分布和取向度测定177

11.4.1 单轴取向178

11.4.2 双轴取向183

11.5　高分子材料的长周期的小角散射测定186

练习题188

第12章　纳米材料的X射线分析189

12.1　结晶纳米材料的相分析189

12.2　非晶纳米材料的局域结构测定190

12.3　测定微结构时各有关参数的获得191

12.4　纳米晶大小、微应力及层错概率的测定192

12.4.1　AB5储氢合金微晶大小、微应力的测定192

12.4.2 六方β－Ni（OH）2中的微结构的研究193

12.4.3 密堆六方ZnO中的微结构的研究198

12.5　纳米材料小角X射线散射分析原理200

12.5.1 粒子的形状、大小完全相同时小角散射强度及其分布—Guinier近似201

12.5.2 样品中粒子形状相同但大小不同时的强度202

12.6　纳米材料颗粒大小及其分布的测定203

12.7　纳米材料分形结构研究205

12.7.1 分形205

12.7.2 来自质量和表面尺幂度体的小角散射207

12.7.3 散射强度与尺幂度体维度的关系208

练习题209

第13章　介孔材料的X射线分析210

13.1 概述210

13.1.1 介孔材料的分类210

13.1.2 介孔材料的结构特征211

13.1.3　介孔材料应用212

13.1.4　介孔材料X射线表征方法的特点213

13.1.5 孔结构参数的计算213

13.2　介孔氧化硅材料的合成和X射线表征214

13.2.1 介孔氧化硅材料合成原理和典型的孔径214

13.2.2 二维六方结构的介孔氧化硅——MCM-41和SBA-15215

13.2.3　立方孔道结构217

13.2.4 三维六方－立方共生结构——SBA-2，SBA-12和FDU-1219

13.3　金属氧化物介孔材料220

13.3.1　介孔氧化物材料的制备方法220

13.3.2 金属氧化物介孔材料的结构特征221

13.3.3　氧化钛介孔材料222

13.3.4 纳米浇铸法合成的氧化铁介观结构223

13.3.5 介孔Co3O4和Cr2O3的制备及X射线表征225

13.3.6 介孔NiO的制备和X射线表征226

13.3.7 介孔MnO2的制备和表征226

13.3.8　介孔稀土氧化物的制备和表征227

13.4　介孔碳材料228

13.5　介孔聚合物和高分子材料231

13.5.1 以介孔氧化硅为模板制备高分子介孔材料231

13.5.2 有机－有机自组装制备的高分子介孔材料233

13.5.3　硫酸脱除模板法合成高分子介孔材料236

13.6　介孔材料的分形结构SAXS研究238

练习题239

附录240

附录1　分离多重宽化效应的最小二乘方法和计算程序240

附录2　常用物理常数248

附录3　元素物理性质与点阵类型248

附录4　元素标识谱线及吸收极限250

附录5　K系及L标识谱线的激发电压252

附录6　质量吸收系数253

附录7　原子散射因子254

附录8　点阵几何255

附录9　结构因子257

附录10　多重因子257

附录11　温度因子258

附录12　应力常数258

参考文献260