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上册1

第1章 同步辐射源&刘祖平1

1.1同步辐射源的发展1

1.1.1引言——同步辐射的定义和早期的探索1

1.1.2同步辐射源的起步阶段和同步辐射的优良特性3

1.1.3同步辐射源发展的第一波热潮8

1.1.4同步辐射源发展的第二波热潮9

1.1.5当今世界同步辐射源的发展趋势12

1.2同步辐射源的工作原理16

1.2.1电子储存环16

1.2.2电子直线加速器46

1.2.3 增强器55

1.2.4束流传输线57

1.3国外同步辐射源简介60

1.3.1美洲61

1.3.2欧洲63

1.3.3亚洲68

1.3.4大洋洲71

1.4北京、合肥、上海光源的特点71

参考文献74

第2章 同步辐射原理&刘祖平 高琛76

2.1同步辐射谱的产生76

2.1.1来自弯转磁铁的同步辐射谱76

2.1.2来自扭摆器的同步辐射谱88

2.1.3来自波荡器的同步辐射谱90

2.1.4同步辐射的脉冲特性99

2.2同步辐射谱与物质的相互作用101

2.2.1介质在（软）X射线波段的折射率103

2.2.2（软）X射线的全反射104

2.2.3折射、反射时（软）X射线偏振态的改变104

2.2.4（软）X射线的吸收106

2.2.5（软）X射线引起的荧光和俄歇电子107

参考文献109

第3章 同步辐射光束线&乔山111

3.1光束线及前端区的一般介绍111

3.1.1概论111

3.1.2前端区111

3.1.3辐射防护和人身安全联锁系统112

3.1.4真空系统113

3.2光的聚焦与偏转113

3.2.1反射镜的一般介绍113

3.2.2费马原理115

3.2.3球面和超环面反射镜119

3.2.4面形误差对聚焦的影响120

3.2.5双反射镜系统121

3.2.6波带片123

3.3光栅单色器及其束线125

3.3.1光栅衍射及相应的费马原理125

3.3.2光栅单色器理论128

3.3.3光栅单色器的像差及能量分辨率129

3.3.4垂直入射单色器132

3.3.5 SX-700单色器133

3.3.6龙型单色器134

3.3.7变线距光栅单色器135

3.3.8光栅光束线的设计136

3.3.9真空紫外光束线的性能评价137

3.4晶体单色器及其光束线140

3.4.1晶体衍射理论简介140

3.4.2平晶单色器143

3.4.3弯晶单色器151

参考文献152

第4章 同步辐射探测器&刘鹏 黎忠153

4.1同步辐射实验与探测器技术概述153

4.2探测器在同步辐射应用研究中的重要地位153

4.2.1同步辐射实验的关键角色153

4.2.2 同步辐射实验效率的瓶颈154

4.3同步辐射技术及发展对探测器的需求155

4.4同步辐射实验中各种主要探测器的介绍156

4.4.1气体探测器156

4.4.2闪烁探测器158

4.4.3固体探测器159

4.4.4成像板160

4.4.5电荷耦合器件探测器161

4.4.6硅微条探测器162

4.4.7像素阵列探测器164

4.5同步辐射光束位置监测器简介164

4.5.1光敏丝型XBPM165

4.5.2刀片型XBPM166

4.6同步辐射探测器技术的发展168

4.6.1高灵敏度大面积探测器168

4.6.2高效探测元的发展169

4.6.3快速成像相机技术169

4.6.4时间分辨复合型像素计数探测器170

4.6.5能量分辨二维探测器170

参考文献171

第5章 同步辐射X射线衍射、异常衍射&麦振洪 吴忠华 潘国强 贾全杰173

5.1实验装置173

5.1.1光束线配置173

5.1.2光束线指标177

5.1.3实验站设备179

5.1.4实验站参数181

5.2高分辨X射线衍射182

5.2.1 X射线衍射理论概述182

5.2.2 X射线衍射实验方法187

5.2.3测量分辨率分析189

5.2.4粉末衍射实验数据分析193

5.2.5 应用实例195

5.3掠入射衍射197

5.3.1掠入射衍射理论概述197

5.3.2 实验方法200

5.3.3实验数据分析201

5.3.4应用实例201

5.4异常衍射精细结构203

5.4.1异常衍射精细结构理论概述203

5.4.2 DAFS实验方法210

5.4.3 DAFS谱线分析方法211

5.4.4应用实例212

参考文献216

第6章 同步辐射X射线反射、散射&麦振洪 潘国强 贾全杰 李明220

6.1实验装置221

6.1.1光束线的配置221

6.1.2 实验站设备223

6.2 X射线反射225

6.2.1 X射线反射理论概述225

6.2.2实验方法228

6.2.3实验曲线分析和理论拟合应用实例229

6.3 X射线漫散射240

6.4非弹性X射线散射246

6.4.1简介246

6.4.2非弹性X射线散射理论基础247

6.5 X射线磁散射250

6.5.1非共振磁X射线散射理论250

6.5.2 磁共振X射线散射254

6.6实验方法255

6.6.1同步辐射非弹性X射线散射实验方法255

6.6.2超高分辨非弹性X射线散射实验256

6.6.3实验数据分析257

6.6.4应用实例262

参考文献269

第7章 同步辐射小角X射线散射&董宝中274

7.1引言274

7.2实验装置274

7.2.1光束线的配置274

7.2.2实验站设备275

7.3实验方法281

7.3.1样品的制备281

7.3.2实验方法282

7.4实验数据分析284

7.4.1数据的初处理284

7.4.2 小角散射原理286

7.4.3粒子形状和大小291

7.4.4相边界296

7.4.5分形297

7.4.6相关函数和距离分布函数298

7.5应用实例299

参考文献306

第8章 同步辐射X射线生物大分子结构分析&董宇辉 高增强309

8.1引言309

8.2 实验方法310

8.2.1同晶置换法312

8.2.2反常散射法315

8.2.3反常散射解决相位问题的原理317

8.3 应用实例320

8.4新的方法324

8.4.1与其他方法的结合324

8.4.2基于自由电子激光的结构解析方法331

参考文献332

第9章 同步辐射X射线吸收谱精细结构335

韦世强 孙治湖 李媛媛 吴自玉 潘志云 闫文盛 谢亚宁 胡天斗335

9.1引言335

9.2 XAFS基本原理336

9.2.1单散射理论336

9.2.2多重散射理论338

9.2.3 EXAFS数据分析340

9.3 XAFS实验技术344

9.3.1透射XAFS测量法346

9.3.2 荧光XAFS测量法348

9.3.3电子产额测量法350

9.4 XAFS的应用351

9.4.1纳米结构材料351

9.4.2半导体材料353

9.4.3磁性材料355

9.4.4高温超导和巨磁阻材料360

9.4.5催化剂和太阳能电池材料362

9.4.6金属蛋白质364

9.5 XAFS新技术367

9.5.1原位XAFS367

9.5.2 时间分辨XAFS369

9.5.3微区XAFS372

9.6展望374

参考文献375

第10章 同步辐射X射线荧光分析&黄宇营 魏向军381

10.1同步辐射X射线荧光分析原理381

10.1.1同步辐射X射线荧光分析发展简述381

10.1.2国内外SR-XRF装置简要进展382

10.1.3 X射线荧光分析原理简述382

10.1.4同步辐射光源及SR-XRF特色387

10.2同步辐射微束荧光分析方法388

10.2.1实验装置388

10.2.2实验数据分析394

10.2.3应用实例395

10.3同步辐射TXRF分析方法399

10.3.1同步辐射TXRF简介399

10.3.2 TXRF理论401

10.3.3 SR-TXRF分析方法及其特点404

10.3.4 SR-TXRF的最新进展及展望407

10.3.5 SR-TXRF实验装置及应用简介408

10.3.6 实验数据分析413

10.4同步辐射XRF相关三维分析方法415

10.4.1 X射线荧光CT415

10.4.2 X射线荧光全场成像416

10.4.3共聚焦X射线分析419

10.4.4掠出射X射线荧光421

10.5小结423

参考文献424

第11章 同步辐射光电发射技术&徐彭寿 奎热西@依布拉欣 徐法强 朱俊发429

11.1光电子能谱技术429

11.1.1引言429

11.1.2光电子能谱的原理433

11.1.3软X射线光电子能谱444

11.1.4硬X射线光电子能谱453

11.1.5光电子能谱实验装置460

11.2光电子衍射技术462

11.2.1引言462

11.2.2光电子衍射的基本原理463

11.2.3光电子衍射的实验方法469

11.2.4光电子衍射技术的应用475

11.3光电子显微技术483

11.3.1引言483

11.3.2基本原理483

11.3.3 PEEM仪器和工作模式487

11.3.4光电发射电子显微镜在磁性材料研究中的应用490

11.4在半导体表面和界面研究中的应用495

11.4.1引言495

11.4.2 SiC表面的重构和氧化496

11.4.3 Au/GaN（0001）界面500

11.4.4 ZnO/SiC异质界面的形成506

11.5在表面分子吸附和催化中的应用513

11.5.1表面吸附与催化513

11.5.2同步辐射光电子能谱技术在表面吸附和催化研究中的优势515

11.5.3同步辐射光电子能谱在表面吸附及催化研究中的应用举例517

11.5.4展望532

参考文献534