二維X射線衍射

《二維X射線衍射》是化學工業出版社出版圖書。

基本介紹

• 中文名：二維X射線衍射
• 作者：賀保平
• 譯者：程國峰
• 出版時間：2021年4月1日
• 頁數：370 頁
• ISBN：9787122355515
• 開本：16 開
• 裝幀：精裝

內容簡介

本書系統地介紹了二維X射線衍射的原理、實驗方法、套用技術及套用領域。內容涵蓋X射線光源、二維探測器、測角儀和光路，以及衍射數據處理與解析（物相定性、微觀結構分析、殘餘應力分析、織構分析、結晶度測量、薄膜分析、小角散射等），並給出了很多先進材料和藥物等的具體分析實例，如用於檢查各種樣品，包括金屬、聚合物、陶瓷、半導體、薄膜、塗料、生物材料、複合材料等。

本書可供材料、化學、物理、藥學等專業研究人員，從事X射線衍射結構表征相關的研究生、檢測人員、技術人員等參考閱讀。

目錄

第1章緒論001

1.1X射線技術簡史001

1.2晶體幾何學002

1.2.1晶格和對稱性002

1.2.2晶向和晶面003

1.2.3原子在晶體中的排列006

1.2.4晶體結構缺陷007

1.3X射線衍射原理008

1.3.1布拉格定律008

1.3.2衍射圖譜009

1.4倒易空間及衍射010

1.4.1倒易點陣010

1.4.2厄瓦爾德球010

1.4.3衍射錐和衍射矢量錐012

1.5二維X射線衍射012

1.5.1由面探測器測量的衍射圖012

1.5.2利用二維衍射圖進行材料表征013

1.5.3二維X射線衍射系統及其部件015

1.5.4小結015

參考文獻016

第2章衍射幾何和基本原理020

2.1引言020

2.1.1二維衍射與傳統衍射的比較020

2.2衍射空間和實驗室坐標系021

2.2.1實驗室坐標系下的衍射圓錐021

2.2.2實驗室坐標系下的衍射矢量圓錐023

2.3探測器空間和探測器幾何024

2.3.1三維空間衍射花樣的理想探測器024

2.3.2衍射圓錐及其與平板二維探測器的錐截面024

2.3.3探測器位置025

2.3.4衍射空間中的像素位置——平板探測器026

2.3.5衍射空間的像素位置——不在衍射儀平面的平板探測器027

2.3.6衍射空間的像素位置——柱面探測器029

2.4樣品空間和測角儀幾何032

2.4.1歐拉幾何中樣品的旋轉和平移032

2.4.2測角儀幾何的變體034

2.5從衍射空間向樣品空間的轉換035

2.6倒易空間036

2.7小結037

參考文獻039

第3章X射線光源及光學部件040

3.1X射線的產生及特徵040

3.1.1X射線譜及特徵譜線040

3.1.2靶面焦點與取出角041

3.1.3靶面焦點亮度與形狀042

3.1.4吸收和螢光043

3.1.5同步輻射044

3.2X射線光學部件044

3.2.1劉維爾(Liouville)定理與基本原理044

3.2.2傳統衍射儀中的X射線光學部件046

3.2.3二維衍射儀中的X射線光學部件048

3.2.4β濾波片051

3.2.5晶體單色器052

3.2.6多層膜反射鏡054

3.2.7針孔準直器058

3.2.8毛細管光學部件060

參考文獻062

第4章X射線探測器064

4.1X射線探測技術064

4.2常規衍射儀中的點探測器066

4.2.1正比計數器066

4.2.2閃爍計數器067

4.2.3固體探測器067

4.3點探測器的特點068

4.3.1計數統計068

4.3.2探測量子效率和能量範圍069

4.3.3探測器線性度和最大計數率070

4.3.4能量解析度072

4.3.5檢測限和動態範圍073

4.4線探測器074

4.4.1線探測器幾何形狀074

4.4.2線探測器的種類076

4.4.3線探測器的特徵參數077

4.5面探測器的特徵參數079

4.5.1有效面積和角度覆蓋範圍080

4.5.2重量和尺寸083

4.5.3像素角度覆蓋範圍083

4.5.4面探測器的空間解析度085

4.5.5像素數目和角度解析度086

4.5.6二維衍射儀的角度解析度087

4.6面探測器的類型089

4.6.1多絲正比（MWPC）探測器089

4.6.2影像板（IP）090

4.6.3電荷耦合（CCD）探測器091

4.6.4互補金屬氧化物半導體（CMOS）探測器094

4.6.5像素陣列（PAD）探測器094

4.6.6電荷積分像素陣列（CPAD）探測器097

4.6.7微隙探測器098

4.6.8面探測器的比較102

參考文獻104

第5章測角儀和樣品台107

5.1測角儀和樣品位置107

5.1.1引言107

5.1.2二圓測角儀107

5.1.3樣品台108

5.1.4測角儀軸序列109

5.2測角儀精度110

5.2.1誤差球110

5.2.2角度準確度和精度112

5.3樣品校準和可視化系統114

5.4環境樣品台115

5.4.1圓頂式高溫台115

5.4.2變溫樣品台校準116

參考文獻118

第6章數據處理120

6.1引言120

6.2非均勻回響校正120

6.2.1校正源121

6.2.2非均勻回響的校正算法122

6.3空間校正123

6.3.1基準板與探測器平面123

6.3.2空間校正算法125

6.4探測器位置精度及校正128

6.4.1探測器位置公差129

6.4.2探測器位置校準130

6.4.3利用衍射環進行探測器旋轉校準131

6.4.4衍射錐的交點133

6.5幀積分136

6.5.1幀積分的定義136

6.5.2幀積分算法——平面圖像138

6.5.3幀積分算法——柱面圖像142

6.6多幀合併143

6.6.1合併多幀143

6.6.2平面二維幀的柱面投影145

6.6.3重疊區域合併148

6.7二維掃描圖像150

6.8洛倫茲、偏振和吸收校正153

6.8.1洛倫茲校正153

6.8.2偏振校正153

6.8.3空氣散射和鈹窗吸收校正156

6.8.4樣品吸收校正158

6.8.5強度校正組合162

參考文獻163

第7章物相鑑定165

7.1引言165

7.2相對強度166

7.2.1多重性因子166

7.2.2電子和原子散射167

7.2.3結構因子168

7.2.4衰減因子168

7.3衍射幾何和解析度169

7.3.1探測器距離和解析度169

7.3.2散焦效應169

7.3.3透射模式衍射172

7.4採樣統計性173

7.4.1有效採樣體積173

7.4.2角窗174

7.4.3虛擬擺動175

7.4.4樣品擺動175

7.5擇優取向效應177

7.5.1有織構時的相對強度177

7.5.2纖維織構的強度校正179

參考文獻183

第8章織構分析184

8.1引言184

8.2極密度和極圖184

8.3基本公式187

8.3.1極角187

8.3.2極密度188

8.4數據採集策略189

8.4.1單次φ掃描189

8.4.2多重φ掃描190

8.4.3φ和ω聯用掃描192

8.4.4測角儀φ旋轉方向192

8.4.5透射模式193

8.4.6與點探測器比較196

8.5織構數據處理196

8.5.1 2θ積分196

8.5.2吸收校正198

8.5.3極圖內插200

8.5.4極圖對稱性200

8.5.5極圖歸一化200

8.6取向分布函式200

8.6.1歐拉角和歐拉空間201

8.6.2ODF計算202

8.6.3從ODF計算極圖203

8.7纖維織構204

8.7.1纖維織構的極圖204

8.7.2纖維織構的ODF206

8.8聚合物織構207

8.8.1聚合物數據採集策略207

8.8.2聚合物薄膜的極圖207

8.9二維衍射測量織構的其他優勢209

8.9.1取向關係209

8.9.2織構的直接觀察210

參考文獻211

第9章應力測量213

9.1引言213

9.1.1應力213

9.1.2應變216

9.1.3彈性和胡克定律217

9.1.4X射線彈性常數和各向異性因子218

9.1.5殘餘應力219

9.2X射線應力分析原理220

9.2.1應變和布拉格定律220

9.2.2應變測量221

9.2.3應力測量222

9.2.4不用d0的應力測量224

9.2.5ψ傾角和測角儀226

9.2.6使用面探測器的sin2ψ法228

9.3二維衍射應力分析原理229

9.3.1應力測量的二維基本方程229

9.3.2傳統理論與二維理論的關係232

9.3.3不同應力狀態下的二維方程233

9.3.4零應力時的真實晶面間距236

9.3.5衍射圓錐扭曲模擬237

9.3.6測角儀旋轉方向240

9.4二維衍射測量應力的步驟241

9.4.1儀器要求與配置241

9.4.2數據採集策略243

9.4.3數據積分和峰位測定245

9.4.4應力測量248

9.4.5織構和大晶粒尺寸的影響249

9.4.6強度加權最小二乘法250

9.4.7零應力樣品和標樣251

9.4.8動態樣品高度調整252

9.4.9用零應力樣品校正252

9.4.10應力標樣校正254

9.5實例255

9.5.1二維方法與傳統方法的比較255

9.5.2樣品擺動和虛擬擺動256

9.5.3焊件應力的面掃描257

9.5.4薄膜的殘餘應力260

9.5.5用多個{hkl}衍射環測量殘餘應力262

9.5.6單傾角法266

9.5.7重複性和重現性研究272

附錄9.1從應力張量計算主應力274

附錄9.2應力測量參數275

參考文獻276

第10章小角X射線散射280

10.1引言280

10.1.1小角X射線散射理論280

10.1.2小角散射通式及參數280

10.1.3X射線光源和光學部件281

10.2二維小角散射系統283

10.2.1小角散射附屬檔案283

10.2.2專用小角散射系統285

10.2.3探測器校正和系統校準285

10.2.4數據採集和積分287

10.3套用實例288

10.3.1溶液中的顆粒288

10.3.2掃描小角散射和透射測量289

10.4二維小角散射的創新289

10.4.1同時測量透射和小角散射289

10.4.2垂直小角散射系統292

參考文獻294

第11章組合篩選297

11.1引言297

11.1.1組合化學297

11.1.2高通量篩選297

11.2用於高通量篩選的二維衍射系統297

11.2.1反射幾何中的篩選技術298

11.2.2自動伸縮阻光刀300

11.2.3透射幾何的篩選303

11.3二維衍射和拉曼的組合篩選306

參考文獻308

第12章其他套用311

12.1結晶度311

12.1.1簡介311

12.1.2傳統衍射與二維衍射的對比312

12.1.3散射校正312

12.1.4內部法和外部法314

12.1.5完全法315

12.2晶粒尺寸316

12.2.1簡介316

12.2.2晶粒尺寸引起的衍射線展寬317

12.2.3利用γ方向線形分析計算晶粒尺寸318

12.3殘餘奧氏體324

12.4晶體取向326

12.4.1相對樣品的取向326

12.4.2晶面夾角327

12.4.3單晶片的斜切角328

12.5薄膜分析329

12.5.1掠入射X射線衍射329

12.5.2使用二維探測器的反射法333

12.5.3倒易空間面掃描334

參考文獻339

第13章創新與發展342

13.1引言342

13.2用於二維衍射的掃描線探測器342

13.2.1工作原理342

13.2.2線探測器掃描的優勢343

13.3三維探測器346

13.3.1探測器的第三維度346

13.3.2三維探測器幾何346

13.3.3三維探測器和倒易空間348

13.4像素直接衍射分析348

13.4.1概念348

13.4.2像素衍射矢量和像素計數349

13.4.3物相鑑定、織構和應力的PDD分析349

13.5高分辨二維X射線衍射儀351

13.5.1背景351

13.5.2倒易空間的高分辨二維衍射352

13.5.3高分辨二維衍射的新配置353

參考文獻357

附錄A常用參數值358

附錄B符號361

索引367