材料科學與工程著作係列：微觀組織的分析電子顯微學錶徵（英文版） [HEP Series in Materials Science and Engineering:Characterization of Microstructures by Analytical Electron Microscopy(AEM)] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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戎詠華 著

圖書標籤:

• 材料科學
• 工程材料
• 電子顯微學
• 分析電子顯微學
• 微觀組織
• 材料錶徵
• TEM
• SEM
• 材料分析
• 微結構

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040300925

版次：1

商品編碼：10903780

包裝：精裝

外文名稱：HEP Series in Materials Science and Engineering:Characterization of Microstructures by Analytical Electron Microscopy(AEM)#

內容簡介

《材料科學與工程著作係列：微觀組織的分析電子顯微學錶徵（英文版）》介紹瞭分析電子顯微學（AEM）的基本概念和操作技術，聚集於相戀和形變中位錯的AEM研究。同時通過大量的例子闡述衍射晶體學的物理概念和數學分析方法，例如相變中位嚮關係的定量預測等，以便讀者加深理解和拓展視野。
《材料科學與工程著作係列：微觀組織的分析電子顯微學錶徵（英文版）》可作為材料科學與工程以及凝聚態物理領域的學者和研究生的參考書。

作者簡介

戎詠華，上海交通大學材料科學與工程學院教授。

目錄

Chapter 1 Analytical Electron Microscope （AEM）
1.1 Brief introduction of AEM history
1.2 Interaction between electrons and specimen and signals used by AEM
1.3 Electron wavelength and electromagnetic lens
1.3.1 Electron wavelength
1.3.2 Electromagnetic lens
1.4 Structure and function of AEM
1.4.1 Illumination system
1.4.2 Specimen holders
1.4.3 Imaging system
1.4.4 Image recording
1.4.5 Power supply system and vacuum system
1.4.6 Computer control '
1.5 The principle of imaging, magnifying and diffracting
1.6 Theoretical resolution limit
1.7 Depth of focus and depth of field
1.8 Spherical aberration-c0rrected TEMs References

Chapter 2 Specimen Preparation
2.1 Traditional techniques
2.1.1 Replica
2.1.2 Preparation of powders
2.1.3 Film preparation for plan view
2.1.4 Film preparation from a bulk metallic sample .
2.1.5 Film preparation from a bulk nonmetaltic sample.
2.2 Special techniques
2.2.1 Cross-sectional specimen preparation
2.2.2 Cleaving and small angle cleavage technique
2.2.3 Ultramicrotomy
2.2.4 Focused ion beam technique References

Chapter 3 Electron Diffraction
3.1 Comparison of electron diffraction with X-ray diffraction
3.2 Conditions of diffraction
3.2.1 Geometric condition
3.2.2 Physical condition
3.2.3 Diffraction deviating from exact Bragg Condition
3.3 Basic equation used for analysis of electron diffraction pattern
3.3.1 Diffraction in an electron diffractometer
3.3.2 Diffraction in a TEM
3.4 Principle and operation of selected area electron diffraction
3.5 Rotation of image relative to diffraction pattern
3.6 Diffraction patterns of polycrystal and their applications
3.6.1 Formation and geometric features of diffraction patterns for polycrystal
3.6.2 Applications of ring patterns
3.7 Geometric features of diffraction patterns of single crystals
3.7.1 Geometric features and diffraction intensity of a single crystal pattern
3.7.2 Indexing methods of single crystal diffraction patterns
3.8 Main applications of single crystal pattern
3.8.1 Identification of phases
3.8.2 Determination of orientation relationship
3.9 Diffraction spot shift by stacking faults and determination of stacking fault probability
3.9.1 Diffraction from planar defect
3.9.2 Determination of stacking fault probability in HCP crystal
3.9.3 Determination of stacking fault probability in FCC crystal
3.10 Systematic tilting technique and its applications
3.10.1 Systematic tilting technique by double tilt holder.
3.10.2 Determination of electron beam direction
……
Chapter 4 Mathematics Analysis in Electron Diffraction and Crystallography
Chapter 5 Diffraction Contrast
Chapter 6 high Resolution and High Spatial Resolution of Analytica electron Microscopy
Appendix
Index

材料科學與工程著作係列：微觀組織的分析電子顯微學錶徵（英文版） [HEP Series in Materials Science and Engineering: Characterization of Microstructures by Analytical Electron Microscopy (AEM)] 引言 在現代材料科學與工程領域，對材料微觀結構的深入理解是開發和優化新材料、解決工程問題的關鍵。材料的宏觀性能，如強度、韌性、導電性、光學特性等，往往與其微觀組織，即原子排列、晶界、缺陷、相分布、晶粒尺寸和形態等密切相關。因此，能夠精確、全麵地分析和錶徵這些微觀結構特徵的技術至關重要。電子顯微學，特彆是分析電子顯微學（Analytical Electron Microscopy, AEM），已成為研究材料微觀結構的強大工具，它不僅能夠提供極高的空間分辨率的成像，還能進行元素成分、化學態和晶體結構分析。 本書“材料科學與工程著作係列：微觀組織的分析電子顯微學錶徵（英文版）”正是緻力於深入探討如何利用分析電子顯微學技術來錶徵材料的微觀組織。全書係統地闡述瞭AEM的核心原理、儀器設計、成像模式、衍射技術以及各種譜學分析方法，並詳細介紹瞭這些技術在不同類型材料（金屬、陶瓷、聚閤物、復閤材料、半導體等）微觀結構分析中的具體應用。本書的目標讀者包括材料科學、冶金學、物理學、化學、工程學等領域的學生、研究人員和工業工程師，旨在為他們提供一個全麵、深入的AEM理論與實踐指南，幫助他們掌握利用AEM解決實際材料問題的能力。 第一章：電子顯微學的基本原理與發展 本章將從基礎齣發，介紹電子顯微學的起源和發展曆程。我們將探討為什麼電子顯微鏡相比光學顯微鏡能夠實現更高的分辨率，這主要得益於電子的波粒二象性以及電子束的波長遠小於可見光。本章會詳細介紹電子在真空中的産生（如燈絲發射、場發射）、電子束的聚焦和掃描機製，以及電子與材料相互作用後産生的各種信號，包括透射電子、背散射電子、二次電子、俄歇電子、X射綫和電子能量損失等。這些信號是後續分析的基礎。 第二章：透射電子顯微鏡（TEM）的成像技術 透射電子顯微鏡（Transmission Electron Microscopy, TEM）是AEM的核心組成部分，它利用穿過薄樣品材料的電子束來成像。本章將深入講解TEM的主要成像模式。首先是明場（Bright-Field, BF）和暗場（Dark-Field, DF）成像，這兩種模式能夠清晰地顯示晶體結構、位錯、疇壁等缺陷。我們將詳細解釋如何通過選擇不同的衍射束來獲得特定的暗場像，從而突齣顯示特定晶體取嚮的區域或特定的晶界。接著，將介紹高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）技術，它能夠直接觀察到原子排列的晶格圖像，是研究原子尺度結構的關鍵。此外，還會涉及相襯成像（Phase Contrast Imaging）的原理，以及如何通過像差校正技術來進一步提升HRTEM的分辨率。 第三章：電子衍射技術 電子衍射是AEM中用於確定晶體結構、晶取嚮和晶格常數的重要手段。本章將係統介紹在TEM中常用的電子衍射技術。首先是選擇區衍射（Selected Area Diffraction, SAD），它允許在較大的區域內獲取衍射花樣，用於宏觀晶體結構的分析。接著是微區衍射（Microdiffraction）和納米區衍射（Nanodiffraction），這兩種技術能夠對材料中的微小區域甚至納米尺度區域進行衍射分析，對於研究非均勻材料、多相材料或納米材料中的晶體結構至關重要。我們將詳細講解衍射花樣的解析方法，包括如何根據衍射點的位置和對稱性確定晶係、晶帶軸和晶麵指數，以及如何利用衍射花樣分析晶體取嚮和相變。 第四章：掃描電子顯微鏡（SEM）與背散射電子（BSE）和二次電子（SE）成像 掃描電子顯微鏡（Scanning Electron Microscopy, SEM）是另一種常用的電子顯微學技術，它利用聚焦的電子束掃描樣品錶麵，並通過檢測樣品錶麵産生的二次電子（Secondary Electrons, SE）或背散射電子（Backscattered Electrons, BSE）來形成圖像。本章將詳細介紹SEM的成像原理和應用。SE成像主要反映樣品錶麵的形貌信息，提供高分辨率的三維立體感。BSE成像則對樣品中原子序數敏感，原子序數越高的元素産生的BSE越多，因此BSE圖像能夠清晰地顯示材料的相分布和元素成分差異。我們將討論不同檢測器的作用，以及如何通過優化掃描參數和探測器設置來獲得高質量的SEM圖像。 第五章：能量色散X射綫譜學（EDS/EDX）分析 能量色散X射綫譜學（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy, EDS或EDX）是AEM中最普遍的元素成分分析技術。當高能電子束與樣品相互作用時，會激發樣品原子産生特徵X射綫，通過測量這些X射綫的光子能量，可以識彆樣品中存在的元素種類。本章將詳細闡述EDS的原理，包括X射綫産生的機製（特徵X射綫和連續X射綫）、能量分辨率的含義以及探測器的類型（如Si(Li)和SDD）。我們將重點介紹如何進行定量元素分析，包括背景扣除、峰識彆、純元素標準法、ZAF校正法等。此外，還將討論EDS的空間分辨率及其在元素分布成像（Mapping）中的應用，從而揭示材料內部元素的微觀分布規律。 第六章：波長色散X射綫譜學（WDS）分析 波長色散X射綫譜學（Wavelength Dispersive X-ray Spectroscopy, WDS）是另一種X射綫譜學分析技術，它利用晶體衍射原理來分離和測量X射綫的波長。相比EDS，WDS具有更高的能量分辨率和更好的譜峰分離能力，尤其適用於分析輕元素和痕量元素，以及區分具有相似能量的X射綫譜峰。本章將介紹WDS的原理，包括Bragg衍射定律、晶體單色器和探測器的選擇。我們將討論WDS在定量分析中的優勢，以及它如何與TEM和SEM結閤使用，提供更精確的元素成分信息。 第七章：電子能量損失譜學（EELS）分析 電子能量損失譜學（Electron Energy Loss Spectroscopy, EELS）是一種基於分析穿過薄樣品電子束能量損失的譜學技術。電子在與樣品相互作用時，會發生非彈性散射，損失一定的能量，這些能量損失與材料的電子結構、化學鍵和元素組成密切相關。本章將詳細介紹EELS的原理，包括能量損失的機製（等離子體激元、帶間躍遷、核心損耗）、譜峰的解析以及與元素組成和化學態的關聯。EELS具有齣色的空間分辨率，可以對納米尺度區域進行化學態分析，是研究材料化學鍵、價態變化、缺陷和電子結構的重要手段。我們將討論EELS在材料錶徵中的應用，例如在半導體材料中的摻雜分析、氧化物中的化學態分析以及碳材料中的結構分析。 第八章：電子顯微學在金屬材料中的應用 金屬材料是AEM最廣泛的應用領域之一。本章將通過具體實例，展示AEM如何用於錶徵金屬材料的微觀結構。我們將探討位錯結構、晶界特性、相界關係、析齣相的尺寸和分布、晶粒尺寸和織構等對金屬材料力學性能（如強度、韌性、疲勞）、塑性變形行為以及熱處理過程的影響。例如，利用HRTEM研究位錯芯結構，利用EDS分析析齣相的成分，利用EELS研究閤金元素的化學態變化，以及利用電子衍射分析晶體取嚮對材料性能的影響。 第九章：電子顯微學在陶瓷與玻璃材料中的應用 陶瓷和玻璃材料通常具有高硬度、高熔點、優異的耐腐蝕性和絕緣性，但其脆性也是一大挑戰。本章將聚焦AEM在這些材料中的應用。我們將討論AEM如何用於分析陶瓷的晶粒形貌、晶界相、孔隙結構、第二相分布以及玻璃網絡的連接方式。例如，利用SEM觀察陶瓷錶麵的微觀形貌，利用TEM研究陶瓷晶界的化學成分和結構，利用EDS分析陶瓷中的雜質元素，以及利用EELS研究陶瓷的化學鍵閤狀態。這些分析有助於理解陶瓷和玻璃的燒結過程、力學性能和失效機製。 第十章：電子顯微學在半導體材料中的應用 半導體材料是現代電子工業的基石，其性能對材料的微觀結構和電子特性高度敏感。本章將詳細介紹AEM在半導體材料研究中的應用。我們將重點關注AEM在異質結、納米結構、缺陷、摻雜分布、界麵特性等方麵的錶徵。例如，利用HRTEM研究量子阱、納米綫和納米帶的原子結構，利用EDS/EELS分析摻雜元素的分布和濃度，利用STEM-EDS/EELS進行納米尺度元素成分和化學態分析，以及利用電子衍射分析半導體薄膜的晶體取嚮和質量。 第十一章：電子顯微學在聚閤物與復閤材料中的應用 聚閤物和復閤材料因其多樣的性能和輕質的特點，在航空航天、汽車、生物醫學等領域得到廣泛應用。本章將探討AEM在這些材料中的錶徵。對於聚閤物，我們將討論AEM如何用於研究鏈結結構、結晶度、相分離、錶麵形貌以及聚閤物的降解過程。對於復閤材料，AEM能夠揭示縴維/基體界麵、填料分布、微裂紋萌生和擴展等關鍵微觀結構特徵。例如，利用SEM觀察聚閤物的錶麵形貌和斷口形貌，利用TEM研究聚閤物的結晶形態和相結構，以及利用EDS分析復閤材料中填料的成分和分布。 第十二章：電子顯微學技術的最新進展與未來展望 隨著科技的不斷發展，電子顯微學技術也在持續進步。本章將介紹AEM領域的最新進展，包括高通量AEM、原位電子顯微學（In-situ TEM/SEM）、人工智能輔助數據分析以及新型探測器和成像技術的齣現。原位電子顯微學能夠實時觀察材料在受力、加熱、電化學反應等條件下的微觀結構演變，為理解材料的動態過程提供瞭前所未有的機會。人工智能在圖像處理、譜圖解析和數據挖掘方麵的應用，也極大地提高瞭AEM研究的效率和深度。最後，本章將對AEM技術的未來發展方嚮進行展望，例如更高分辨率的成像、更強的原位分析能力以及與理論計算的協同作用，以期推動材料科學與工程的進一步發展。 結論 “材料科學與工程著作係列：微觀組織的分析電子顯微學錶徵（英文版）”一書，通過對AEM各個方麵進行係統深入的講解，為讀者提供瞭一個全麵掌握這一強大材料錶徵工具的平颱。本書不僅涵蓋瞭AEM的基本原理和核心技術，更通過大量的實例研究，展現瞭AEM在解決實際材料科學與工程問題中的重要作用。掌握AEM技術，對於理解材料的結構-性能關係，開發高性能新材料，以及優化現有材料的應用，都具有不可估量的價值。本書的齣版，必將為材料科學與工程領域的研究和發展注入新的活力。

評分☆☆☆☆☆

我在材料科學領域的研究方嚮是新型功能材料的開發與應用，其中，材料的微觀結構對其宏觀性能的決定性作用不言而喻。分析電子顯微學（AEM）作為一種強大的錶徵手段，在揭示材料的結構-性能關係方麵發揮著不可替代的作用。我之所以關注這本書，是因為它明確指齣瞭“分析電子顯微學錶徵”這一核心主題。在我看來，一本優秀的AEM專著，應該不僅限於對各種成像和分析技術的簡單介紹，更重要的是能夠深入探討這些技術在不同材料體係中的實際應用，以及如何通過多技術聯用，獲得更全麵的微觀信息。我特彆期待書中能夠詳細闡述如何利用AEM技術來研究材料的疇結構、相界、位錯等缺陷，以及如何錶徵納米顆粒的尺寸、形貌和取嚮。同時，我也希望書中能夠提供一些關於數據處理和定量的指導，例如如何進行定量EDX分析，如何解釋EELS譜圖，以及如何利用衍射花樣進行晶體結構分析。對於我們從事前沿材料研究的學者來說，能夠掌握並熟練運用AEM技術，是取得創新性成果的關鍵。這本書的齣現，對我而言，無疑是一份寶貴的學術財富。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在半導體材料領域工作多年的資深工程師，多年來，我一直緻力於提升芯片的性能和可靠性，而微觀結構的精確錶徵則是實現這一目標的關鍵。特彆是隨著器件尺寸的不斷縮小和新材料的廣泛應用，傳統的錶徵手段已經越來越難以滿足需求，分析電子顯微學（AEM）因此顯得尤為重要。這本書的齣版，我認為對於我們這類需要處理復雜微納結構材料的工程師來說，具有極大的參考價值。我希望書中能夠詳細介紹AEM在半導體材料中的具體應用，例如，如何利用高分辨透射電鏡（HRTEM）觀察晶格缺陷和界麵結構，如何通過能量色散X射綫光譜（EDX）分析摻雜元素的分布，以及如何運用電子能量損失譜（EELS）研究材料的電子結構和化學態。我尤其關注書中是否會探討如何剋服AEM在處理薄膜、多層結構以及錶麵敏感材料時可能遇到的挑戰，例如樣品製備、束流損耗、以及數據解讀的精度問題。一個優秀的工程師，不僅需要掌握儀器操作，更需要理解背後的科學原理，這本書是否能提供足夠深入的理論支持，幫助我們從更本質的層麵理解材料特性，從而優化工藝流程，將是衡量其價值的重要標準。

評分☆☆☆☆☆

作為一名初入材料科學研究領域的博士生，麵對浩瀚的知識海洋，如何精準地選擇適閤自己的學習資源，一直是我比較頭疼的問題。我所在的實驗室恰好配備瞭先進的電子顯微鏡設備，而導師也一直強調微觀組織錶徵的重要性。在一次學術會議上，我偶然聽到瞭關於“材料科學與工程著作係列：微觀組織的分析電子顯微學錶徵”這本書的介紹，雖然當時並沒有機會翻閱，但“分析電子顯微學”這個詞語立刻引起瞭我的興趣。我理解，電子顯微鏡不僅僅是放大圖像的工具，更重要的是它承載瞭豐富的分析能力，能夠揭示材料的“內在秘密”。我希望能通過閱讀這本書，係統地學習AEM的基礎理論，包括電子與物質的相互作用、成像機製、各種衍射和譜學分析的原理，以及如何根據不同的研究目的選擇閤適的AEM技術。同時，我也期待書中能提供一些實際案例分析，展示如何在具體的材料體係中應用AEM技術解決科學問題，比如如何錶徵納米材料的形貌和結構、如何分析閤金的相結構和成分分布、如何研究陶瓷的晶界和缺陷等。我希望這本書能幫助我快速掌握AEM的研究方法，為我的畢業論文打下堅實基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡潔大氣，書名本身就帶著一股嚴謹而專業的學術氣息，讓人一看就知道這是一本硬核的專業著作。作為一名對材料科學充滿好奇心的“硬核”愛好者，我平時閱讀瞭大量的科普讀物和一些入門級的材料書籍，但總是覺得自己在微觀層麵上的理解不夠深入。我對電子顯微鏡，尤其是那些能夠進行“分析”的電子顯微鏡，充滿瞭敬畏和好奇。我理解，它們能夠“看”到我們肉眼無法企及的世界，並能揭示物質的組成和結構。這本書的標題“微觀組織的分析電子顯微學錶徵”精準地概括瞭我一直想深入瞭解的領域。我期望這本書能夠以一種相對容易理解的方式，為我闡述電子顯微鏡的成像原理，比如電子束是如何與樣品相互作用産生各種信號的，以及如何利用這些信號來描繪齣材料的微觀世界。更重要的是，我希望它能深入淺齣地解釋“分析”的含義，即如何通過AEM技術來獲取材料的化學信息、晶體結構信息、甚至是一些電子性質的信息。我希望能在這本書裏找到答案，瞭解AEM是如何成為揭示材料奧秘的強大工具的，哪怕隻是能讓我對這個領域有一個更清晰、更具象的認識，我也感到非常滿足。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題讀起來就相當有分量，一看就是那種能夠深入鑽研某個細分領域、幫助真正想在這個方嚮上有所建樹的研究者打下堅實基礎的著作。我個人在材料領域摸爬滾打多年，深知理論與實踐相結閤的重要性，尤其是在微觀組織錶徵這一塊，沒有紮實的理論功底和對儀器原理的深刻理解，很多實驗數據都隻能停留在“看圖說話”的層麵，無法挖掘其深層含義。這本書的英文原名“Characterization of Microstructures by Analytical Electron Microscopy (AEM)”直接點齣瞭核心技術——分析電子顯微學。這個領域包含瞭TEM、SEM以及各種先進的分析技術，比如EDX、EELS等，它們是揭示材料內部原子結構、化學成分、晶體缺陷以及相分布的關鍵手段。這本書的齣版，恰恰填補瞭市場上一部分對AEM理論和應用進行係統性、深度性闡述的空白。我期待它能為我提供更精妙的實驗設計思路，幫助我更準確地解讀那些肉眼無法看到的微觀世界，從而在我的研究項目中取得突破。同時，我也好奇它是否會對AEM技術的發展趨勢，比如新的成像模式、更高效的譜學分析方法，有所前瞻性的探討，這將對我們未來的儀器選擇和技術路綫規劃提供寶貴的參考。

評分☆☆☆☆☆

主要看看分析原理和術語怎麼錶達，原版和翻譯的感覺完全不一樣

評分☆☆☆☆☆

英文版，好書值得一讀

評分☆☆☆☆☆

當參考書。。。。。。。。。。。。。。。。

評分☆☆☆☆☆

書很好，但最好先看一下相關的中文資料較好

評分☆☆☆☆☆

當參考書。。。。。。。。。。。。。。。。

評分☆☆☆☆☆

英文版，好書值得一讀

評分☆☆☆☆☆

很不錯的專業書

評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

不錯的。。。。。。。。。。。。。。。。。