《玻璃分析測試技術》是 2021年化學工業出版社出版的圖書，作者是王振林，本書將現代儀器科學、物理學、化學與玻璃科學相結合，重點介紹現代測試技術在玻璃測試中的套用及其原理和數據分析方法。
基本介紹
- 書名：玻璃分析測試技術
- 作者：王振林
- 出版社：化學工業出版社
- ISBN：9787122379306
內容簡介,圖書目錄,作者簡介,
內容簡介
本書將現代儀器科學、物理學、化學與玻白拜精姜璃科學相結合,重點介紹了現代測試技術在玻璃測試中的套用及其原理和數據分析方法,在保留部分重點玻璃物化性能常規檢測分析的基礎上,主要介紹了玻璃結構、性能、組成相灑戲祖騙關的現代分析測試技術。具體內容包括熱分析、紅外光譜分析、拉曼光譜分析、核磁共振譜、高能射線衍射分析、電子顯微鏡分析、光學光譜分析、電性能測試、微納米壓痕/劃痕試驗以及玻璃缺陷檢測分析等。本書主要特色在於跨試殼將現代儀器分析測試技術套用於玻璃的結構和性能表征,注重這些技術套用於玻璃這種無定形材料測試中的特殊性、個性化特色,強調測試原理的理論分析和實際運用的可操作性,並結合實例介紹測試過程的基本經驗和數據分析方法。本書適合從事玻璃製造、科學研究的人員在測試實踐中套用與借鑑,也適剃循鴉合材料科學與工程專業的教師和學生參考使用。
圖書目錄
0 緒論 / 1
0.1 玻璃組成、結構、性能的相互關係 1
0.1.1 玻璃的組成 1
0.1.2 玻璃的結構理論 2
0.1.3 玻璃的主要性能 3
0.2 玻璃結構的研究方法 5
0.2.1 玻璃結構表征的要素 5
0.2.2 玻璃結構的基本研究方法 7
0.3 玻璃性能主要測試技術 11
0.4 玻璃分析測試數據的可靠性 11
參考文獻 12
1 玻璃的熱分析 / 13
1.1 概述 13
1.2 差示掃描量熱法理論 14
1.3 測試原理 15
1.4 儀器與測試方法 17
1.4.1 差示掃描量熱儀 17
1.4.2 坩堝 18
1.4.3 測試方法 19
1.5 玻璃熱力學參數的分析 24
1.5.1 假想溫度 24
1.5.2 玻璃化轉變溫度 25
1.5.3 析晶和熔化溫度 29
1.5.4 比熱容 30
1.6 玻璃熱動力學分析 32
1.6.1 等溫析晶速率 32
1.6.2 動態(非等溫)析晶速率 34
1.6.3 偽成核速率曲線 36
1.6.4 Avrami參數的計算 37
1.6.5 玻璃形成能力和玻璃穩定性 39
1.7 黏度 41
1.7.1 玻璃黏彈性理論模型 41
1.7.2 玻璃黏度測定方法 45
1.7.3 黏度的擬合計算 51
1.8 套用實例 53
參考文獻 55
2 玻璃紅外光譜分析 / 56
2.1 概述 56
2.2 紅外光譜原理 57
2.2.1 玻璃結構單元的振動模型 57
2.2.2 傅立葉紅外光譜原理 60
2.3 傅立葉變換紅外光譜儀 61
2.3.1 麥可遜干涉儀 62
2.3.2 光源與檢測器 62
2.3.3 動鏡 62
2.3.4 信號平均 63
2.3.5 放大器和數字模擬轉換器 63
2.3.6 計算機系統及軟體 64
2.4 實驗方法 64
2.4.1 制設舟陵樣 65
2.4.2 紅外光譜分析的影響因素 65
2.5 紅外光譜數據分析 66
2.5.1 數據處理 66
2.5.2 分峰、求導與曲線擬合 67
2.5.3 基線校正 68
2.6 玻璃紅外光譜分析實例 68
2.6.1 矽酸鹽玻璃 69
2.6.2 硼酸鹽玻璃 71
2.6.3 磷酸鹽玻璃 75
2.6.4 鉍酸鹽玻璃 76
2.7 紅外光譜的定量分析 79
參考文獻 80
3 玻璃拉曼光譜分析 / 82
3.1 概述 82
3.2 基本原理 83
3.2.1 理論背景 83
3.2.2 選擇定棄悼船則 85
3.2.3 拉曼光譜的退偏振 86
3.3 儀器與數據分析 86
3.3.1 光源 87
3.3.2 樣品室 88
3.3.3 分光儀 88
3.3.4 檢測器 89
3.3.5 顯微拉曼光譜儀 89
3.3.6 解析度 90
3.3.7 數據測試分析 91
3.4 套用實例 93
3.4.1 矽酸鹽玻璃 93
3.4.2 硼矽酸鹽玻璃 97
3.4.3 磷酸鹽玻璃 100
參考文獻 102
4 玻璃核磁共振譜 / 104
4.1 概述 104
4.2 理論基礎 105
4.2.1 塞曼效應 105
4.2.2 局域相互作用 108
4.3 核磁共振儀 114
4.3.1 磁體 114
4.3.2 探頭 115
4.3.3 射頻組件 116
4.3.4 計算機 116
4.4 實驗 116
4.4.1 實驗基本過程 116
4.4.2 魔角旋轉 118
4.4.3 一維實驗 120
4.4.4 多維實燥汗驗 120
4.4.5 檢測不確定性 121
4.5 數據分析與玻璃結構解釋 122
4.5.1 化學位移歸屬 123
4.5.2 四極效應的結構信息 125
4.5.3 低γ 核 126
4.5.4 順磁效應 126
4.5.5 同核與異核實驗 127
4.6 套用實例 128
4.6.1 矽酸鹽玻璃 128
4.6.2 鋁矽酸鹽玻璃 129
4.6.3 硼酸鹽玻璃 131
4.6.4 硼矽酸鹽玻璃 133
4.6.5 磷酸鹽玻璃 135
參考文獻 139
5 玻璃高能射線衍射分析 / 140
5.1 概述 140
5.2 理論背景 141
5.3 高能X 射線衍射 144
5.3.1 測試原理 144
5.3.2 試驗影響因素修正 146
5.3.3 高能X射線儀器裝置 148
5.3.4 數據分析及有用信息的提取 150
5.4 非晶態固體的中子散射 156
5.4.1 中子衍射試驗原理 156
5.4.2 核反應堆中子源 157
5.4.3 中子探測器 158
5.4.4 飛行時間中子衍射 159
5.4.5 小角中子散射 160
5.5 套用實例 161
5.5.1 氧化矽玻璃 161
5.5.2 氧化硼玻璃 162
5.5.3 低Q 特徵峰 164
參考文獻 164
6 玻璃電子顯微鏡分析 / 166
6.1 概述 166
6.2 電子束測試技術 166
6.2.1 電子束與物質的相互作用 166
6.2.2 光學顯微鏡和電子顯微鏡之間的關係 167
6.2.3 掃描電子顯微鏡 168
6.2.4 透射電子顯微鏡 170
6.2.5 掃描透射電子顯微鏡 171
6.2.6 環境掃描電子顯微鏡/透射電子顯微鏡 172
6.3 玻璃的透射電子顯微鏡分析 173
6.3.1 粉末試樣 173
6.3.2 離子減薄試樣 174
6.3.3 化學減薄試樣 174
6.3.4 復型試樣 176
6.4 玻璃掃描電子顯微鏡和電子探針 179
6.5 電子探針微區分析 181
6.5.1 能量色散譜和波長色散譜 182
6.5.2 電子能量損失譜 184
6.5.3 定量與定性分析技術 185
參考文獻 186
7 玻璃的光學光譜分析 / 188
7.1 玻璃的光吸收 188
7.1.1 玻璃的本徵吸收 188
7.1.2 光吸收的量子力學描述 191
7.1.3 過渡金屬摻雜玻璃的吸收光譜 196
7.1.4 玻璃透光性能的測定 205
7.2 玻璃的色散及其測定 210
7.2.1 色散與光的折射 210
7.2.2 玻璃光學常數測定 215
7.3 玻璃的發光性能及其測定 217
7.3.1 激發光譜與發射光譜 217
7.3.2 螢光光譜儀 220
7.3.3 稀土摻雜玻璃的發光性能 222
7.3.4 發光效率 225
7.3.5 斯托克斯位移和反斯托克斯位移 226
7.3.6 時間分辨螢光 227
參考文獻 231
8 玻璃的電性能測試 / 233
8.1 概述 233
8.2 導電性能測試 234
8.2.1 載流子輸運理論 234
8.2.2 玻璃的導電性能 241
8.2.3 玻璃導電性能測量 242
8.3 介電性能測試 249
8.3.1 玻璃中的電極化 249
8.3.2 玻璃介電性 251
8.3.3 檢測方法 252
8.3.4 介電性能測定的影響因素 258
8.4 套用實例 259
8.4.1 硫系玻璃的電導 259
8.4.2 氧化物玻璃電性能 261
參考文獻 262
9 玻璃微納米壓痕/劃痕試驗 / 263
9.1 概述 263
9.2 接觸力學 264
9.2.1 球形壓痕法 264
9.2.2 錐形壓痕法 265
9.2.3 接觸剛度 266
9.3 納米壓痕儀器 267
9.3.1 納米壓痕試驗儀規格 267
9.3.2 儀器構造 269
9.4 納米壓痕試驗技術 275
9.4.1 儀器結構與安裝 275
9.4.2 壓頭 275
9.4.3 樣品安裝 276
9.4.4 工作距離和初始壓痕 276
9.4.5 試驗周期 277
9.5 納米壓痕分析方法 277
9.5.1 Oliver & Pharr法 278
9.5.2 Field & Swain法 279
9.5.3 任意形狀壓頭 280
9.5.4 能量法 281
9.6 玻璃微納米力學性能 282
9.6.1 硬度 282
9.6.2 彈性模量 283
9.6.3 斷裂韌性 284
9.6.4 脆性指數 286
9.6.5 摩擦磨損性能 287
9.6.6 殘餘應力 289
9.6.7 強度威布爾統計分析 295
9.7 納米壓痕試驗的影響因素 298
9.7.1 熱漂移 298
9.7.2 初始壓入深度 299
9.7.3 儀器柔度 300
9.7.4 壓頭幾何形狀 302
9.7.5 堆積與下陷 302
9.7.6 壓痕尺寸效應 304
9.7.7 表面粗糙度 305
9.7.8 修圓 306
9.7.9 塑性深度 307
9.7.10 殘留應力 308
9.7.11 摩擦和黏附 309
9.7.12 樣品製備 309
9.8 套用實例 310
參考文獻 312
10 玻璃的缺陷檢測 / 313
10.1 概述 313
10.2 玻璃的不均勻性缺陷 313
10.2.1 氣泡 313
10.2.2 條紋和結瘤 314
10.2.3 結石 315
10.3 玻璃缺陷的檢測 316
10.3.1 氣泡的檢測 316
10.3.2 結石的檢測 317
10.3.3 條紋和結瘤 318
10.4 光學不均勻性檢測 320
10.5 內應力引起的光學不均勻 323
10.5.1 應力光學常數的測定 323
10.5.2 雙折射的檢測 324
10.6 玻璃缺陷的線上檢測 324
參考文獻 326
作者簡介
王振林，博士，重慶理工大學材料科學與工程學院高級實驗師，碩士研究生導師。一直以來從事特種無機非金屬材料、材料分析測試技術的教學與科學研究工作。主持或參與省部級以上項目12 項，以通訊作者發表學術論文30 余篇，其中SCI 收錄12 篇，EI 收錄7 篇。
2.2.2 傅立葉紅外光譜原理 60
2.3 傅立葉變換紅外光譜儀 61
2.3.1 麥可遜干涉儀 62
2.3.2 光源與檢測器 62
2.3.3 動鏡 62
2.3.4 信號平均 63
2.3.5 放大器和數字模擬轉換器 63
2.3.6 計算機系統及軟體 64
2.4 實驗方法 64
2.4.1 制樣 65
2.4.2 紅外光譜分析的影響因素 65
2.5 紅外光譜數據分析 66
2.5.1 數據處理 66
2.5.2 分峰、求導與曲線擬合 67
2.5.3 基線校正 68
2.6 玻璃紅外光譜分析實例 68
2.6.1 矽酸鹽玻璃 69
2.6.2 硼酸鹽玻璃 71
2.6.3 磷酸鹽玻璃 75
2.6.4 鉍酸鹽玻璃 76
2.7 紅外光譜的定量分析 79
參考文獻 80
3 玻璃拉曼光譜分析 / 82
3.1 概述 82
3.2 基本原理 83
3.2.1 理論背景 83
3.2.2 選擇定則 85
3.2.3 拉曼光譜的退偏振 86
3.3 儀器與數據分析 86
3.3.1 光源 87
3.3.2 樣品室 88
3.3.3 分光儀 88
3.3.4 檢測器 89
3.3.5 顯微拉曼光譜儀 89
3.3.6 解析度 90
3.3.7 數據測試分析 91
3.4 套用實例 93
3.4.1 矽酸鹽玻璃 93
3.4.2 硼矽酸鹽玻璃 97
3.4.3 磷酸鹽玻璃 100
參考文獻 102
4 玻璃核磁共振譜 / 104
4.1 概述 104
4.2 理論基礎 105
4.2.1 塞曼效應 105
4.2.2 局域相互作用 108
4.3 核磁共振儀 114
4.3.1 磁體 114
4.3.2 探頭 115
4.3.3 射頻組件 116
4.3.4 計算機 116
4.4 實驗 116
4.4.1 實驗基本過程 116
4.4.2 魔角旋轉 118
4.4.3 一維實驗 120
4.4.4 多維實驗 120
4.4.5 檢測不確定性 121
4.5 數據分析與玻璃結構解釋 122
4.5.1 化學位移歸屬 123
4.5.2 四極效應的結構信息 125
4.5.3 低γ 核 126
4.5.4 順磁效應 126
4.5.5 同核與異核實驗 127
4.6 套用實例 128
4.6.1 矽酸鹽玻璃 128
4.6.2 鋁矽酸鹽玻璃 129
4.6.3 硼酸鹽玻璃 131
4.6.4 硼矽酸鹽玻璃 133
4.6.5 磷酸鹽玻璃 135
參考文獻 139
5 玻璃高能射線衍射分析 / 140
5.1 概述 140
5.2 理論背景 141
5.3 高能X 射線衍射 144
5.3.1 測試原理 144
5.3.2 試驗影響因素修正 146
5.3.3 高能X射線儀器裝置 148
5.3.4 數據分析及有用信息的提取 150
5.4 非晶態固體的中子散射 156
5.4.1 中子衍射試驗原理 156
5.4.2 核反應堆中子源 157
5.4.3 中子探測器 158
5.4.4 飛行時間中子衍射 159
5.4.5 小角中子散射 160
5.5 套用實例 161
5.5.1 氧化矽玻璃 161
5.5.2 氧化硼玻璃 162
5.5.3 低Q 特徵峰 164
參考文獻 164
6 玻璃電子顯微鏡分析 / 166
6.1 概述 166
6.2 電子束測試技術 166
6.2.1 電子束與物質的相互作用 166
6.2.2 光學顯微鏡和電子顯微鏡之間的關係 167
6.2.3 掃描電子顯微鏡 168
6.2.4 透射電子顯微鏡 170
6.2.5 掃描透射電子顯微鏡 171
6.2.6 環境掃描電子顯微鏡/透射電子顯微鏡 172
6.3 玻璃的透射電子顯微鏡分析 173
6.3.1 粉末試樣 173
6.3.2 離子減薄試樣 174
6.3.3 化學減薄試樣 174
6.3.4 復型試樣 176
6.4 玻璃掃描電子顯微鏡和電子探針 179
6.5 電子探針微區分析 181
6.5.1 能量色散譜和波長色散譜 182
6.5.2 電子能量損失譜 184
6.5.3 定量與定性分析技術 185
參考文獻 186
7 玻璃的光學光譜分析 / 188
7.1 玻璃的光吸收 188
7.1.1 玻璃的本徵吸收 188
7.1.2 光吸收的量子力學描述 191
7.1.3 過渡金屬摻雜玻璃的吸收光譜 196
7.1.4 玻璃透光性能的測定 205
7.2 玻璃的色散及其測定 210
7.2.1 色散與光的折射 210
7.2.2 玻璃光學常數測定 215
7.3 玻璃的發光性能及其測定 217
7.3.1 激發光譜與發射光譜 217
7.3.2 螢光光譜儀 220
7.3.3 稀土摻雜玻璃的發光性能 222
7.3.4 發光效率 225
7.3.5 斯托克斯位移和反斯托克斯位移 226
7.3.6 時間分辨螢光 227
參考文獻 231
8 玻璃的電性能測試 / 233
8.1 概述 233
8.2 導電性能測試 234
8.2.1 載流子輸運理論 234
8.2.2 玻璃的導電性能 241
8.2.3 玻璃導電性能測量 242
8.3 介電性能測試 249
8.3.1 玻璃中的電極化 249
8.3.2 玻璃介電性 251
8.3.3 檢測方法 252
8.3.4 介電性能測定的影響因素 258
8.4 套用實例 259
8.4.1 硫系玻璃的電導 259
8.4.2 氧化物玻璃電性能 261
參考文獻 262
9 玻璃微納米壓痕/劃痕試驗 / 263
9.1 概述 263
9.2 接觸力學 264
9.2.1 球形壓痕法 264
9.2.2 錐形壓痕法 265
9.2.3 接觸剛度 266
9.3 納米壓痕儀器 267
9.3.1 納米壓痕試驗儀規格 267
9.3.2 儀器構造 269
9.4 納米壓痕試驗技術 275
9.4.1 儀器結構與安裝 275
9.4.2 壓頭 275
9.4.3 樣品安裝 276
9.4.4 工作距離和初始壓痕 276
9.4.5 試驗周期 277
9.5 納米壓痕分析方法 277
9.5.1 Oliver & Pharr法 278
9.5.2 Field & Swain法 279
9.5.3 任意形狀壓頭 280
9.5.4 能量法 281
9.6 玻璃微納米力學性能 282
9.6.1 硬度 282
9.6.2 彈性模量 283
9.6.3 斷裂韌性 284
9.6.4 脆性指數 286
9.6.5 摩擦磨損性能 287
9.6.6 殘餘應力 289
9.6.7 強度威布爾統計分析 295
9.7 納米壓痕試驗的影響因素 298
9.7.1 熱漂移 298
9.7.2 初始壓入深度 299
9.7.3 儀器柔度 300
9.7.4 壓頭幾何形狀 302
9.7.5 堆積與下陷 302
9.7.6 壓痕尺寸效應 304
9.7.7 表面粗糙度 305
9.7.8 修圓 306
9.7.9 塑性深度 307
9.7.10 殘留應力 308
9.7.11 摩擦和黏附 309
9.7.12 樣品製備 309
9.8 套用實例 310
參考文獻 312
10 玻璃的缺陷檢測 / 313
10.1 概述 313
10.2 玻璃的不均勻性缺陷 313
10.2.1 氣泡 313
10.2.2 條紋和結瘤 314
10.2.3 結石 315
10.3 玻璃缺陷的檢測 316
10.3.1 氣泡的檢測 316
10.3.2 結石的檢測 317
10.3.3 條紋和結瘤 318
10.4 光學不均勻性檢測 320
10.5 內應力引起的光學不均勻 323
10.5.1 應力光學常數的測定 323
10.5.2 雙折射的檢測 324
10.6 玻璃缺陷的線上檢測 324
參考文獻 326
作者簡介
王振林，博士，重慶理工大學材料科學與工程學院高級實驗師，碩士研究生導師。一直以來從事特種無機非金屬材料、材料分析測試技術的教學與科學研究工作。主持或參與省部級以上項目12 項，以通訊作者發表學術論文30 余篇，其中SCI 收錄12 篇，EI 收錄7 篇。
