電子顯微鏡中的電子能量損失譜學(第2版)(精)/材料科學經典著作選譯 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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段曉峰高尚鵬張誌... 編

圖書標籤:

• 電子顯微鏡
• 電子能量損失譜學
• EELS
• 材料科學
• 材料分析
• 譜學
• 微觀錶徵
• 第二版
• 經典著作
• 譯著

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齣版社： 高等教育

ISBN：9787040315356

商品編碼：29519343928

開本：16

齣版時間：2011-03-01

基本信息

• 商品名稱：電子顯微鏡中的電子能量損失譜學(第2版)(精)/材料科學經典著作選譯
• 作者：(加)埃傑頓|譯者:段曉峰//高尚鵬//張誌華//謝琳//王自強
• 定價：88
• 齣版社：高等教育
• ISBN號：9787040315356

其他參考信息（以實物為準）

• 齣版時間：2011-03-01
• 印刷時間：2017-05-01
• 版次：1
• 印次：2
• 開本：16開
• 包裝：精裝
• 頁數：444
• 字數：540韆字

內容提要

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作者簡介

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目錄

第一章 電子能量損失譜學引論
1.1 快電子與固體的相互作用
1.2 電子能量損失譜
1.3 實驗技術的進展
1.3.1 能量選擇（能量過濾）電子顯微鏡
1.3.2 作為電子顯微鏡附件的譜儀
1.4 其他分析方法
1.4.1 離子束方法
1.4.2 入射光子
1.4.3 電子束技術
1.5 EELS和EDX的比較
1.5.1 探測極限與空間分辨率
1.5.2 對樣品的要求
1.5.3 定量化的精度
1.5.4 使用的便捷性和信息內容
1.6 進一步的閱讀

第二章 電子能量損失譜的儀器設備
2.1 能量分析和能量選擇係統
2.1.1 磁棱鏡譜儀
2.1.2 能量選擇磁棱鏡裝置
2.1.3 Wien過濾器
2.1.4 電子單色器
2.2 磁棱鏡譜儀的光學係統
2.2.1 一階性質
2.2.2 高階聚焦
2.2.3 像差校正譜儀的設計
2.2.4 一些實際情況的考慮
2.2.5 譜儀閤軸
2.3 譜儀前置透鏡的使用
2.3.1 CTEM透鏡的配置
2.3.2 透鏡像差對空間分辨率的影響
2.3.3 透鏡像差對收集效率的影響
2.3.4 透鏡對能量分辨率的影響
2.3.5 STEM的光學係統
2.4 能量損失譜的串行記錄
2.4.1 探測狹縫的設計
2.4.2 串行記錄的電子探測器
2.4.3 串行采集的噪聲特性
2.4.4 信號處理與存儲
2.4.5 能量損失譜的掃描
2.4.6 重閤計數
2.5 能量損失譜的並行記錄
2.5.1 自掃描二極管陣列的操作
2.5.2 間接曝光係統
2.5.3 直接曝光係統
2.5.4 並行采集係統的噪聲特性
2.5.5 二極管陣列假象的處理
2.6 能量選擇成像（ESI）
2.6.1 鏡筒後置能量過濾器
2.6.2 棱鏡一鏡麵過濾器和Ω過濾器
2.6.3 STEM模式下的能量過濾
2.6.4 譜-成像
2.6.5 元素分布圖
2.6.6 能量過濾TEM和STEM的比較
2.6.7 Z比例成像

第三章 電子散射理論
3.1 彈性散射
3.1.1 一般錶述
3.1.2 原子模型
3.1.3 衍射效應
3.1.4 電子通道效應
3.1.5 聲子散射
3.2 非彈性散射
3.2.1 原子模型
3.2.2 Bethe理論
3.2.3 介電性的錶述
3.2.4 固態效應
3.3 外殼層電子的激發
3.3.1 體等離子體
3.3.2 單電子激發
3.3.3 激子
3.3.4 輻射損失
3.3.5 錶麵等離子體
3.3.6 錶麵反射譜
3.3.7 小粒子的錶麵模式
3.4 單次散射、復散射和多次散射
3.4.1 泊鬆定律
3.4.2 非彈性復散射的角分布
3.4.3 彈性散射的影響
3.4..4 多重散射
3.4.5 相乾的雙重等離子體激發
3.5 內殼層損失邊的背底
3.5.1 價電子散射
3.5.2 芯損失邊的拖尾
3.5.3 軔緻輻射能量損失
3.5.4 復散射
3.6 內殼層激發的原子理論
3.6.1 廣義振子強度
3.6.2 散射運動學
3.6.3 電離散射截麵
3.7 內殼層損失邊的形狀
3.7.1 損失邊的基本形狀
3.7.2 偶極選擇定則
3.7.3 復散射的影響
3.7.4 閾值能量的化學位移
3.8 近邊精細結構（ELNES）
3.8.1 態密度解釋
3.8.2 偶極近似的有效性
3.8.3 分子軌道理論
3.8.4 多重散射（xANES）理論
3.8.5 芯激子
3.8.6 多重態與晶體場分裂
3.9 廣延能量損失精細結構（EXELFs）

第四章 能量損失譜的定量分析
4.1 去除低能損失區的復散射
4.1.1 Fourie-log解捲積
4.1.2 Misell-Jones法和矩陣法
4.1.3 角度受限譜的解捲積
4.2 Kramers-Kronig分析
4.2.1 角度修正
4.2.2 數據外推與歸一化
4.2.3 介電函數的推導
4.2.4 錶麵損失的修正
4.2.5 對結果的校核
4.3 內殼層損失邊中復散射的去除
4.3.1 Fourier-log解捲積
4.3.2 ：Fourier-ratio解捲積
4.3.3 收集光闌的影響
4.4 電離損失邊的背底擬閤
4.4.1 *小二乘法擬閤
4.4.2 雙窗口法
4.4.3 *復雜的方法
4.4.4 背底去除的誤差
4.5 基於內殼層電離邊的元素分析
4.5.1 積分方法
4.5.2 部分散射截麵的計算
4.5.3 對入射束會聚性的修正
4.5.4 對參考譜的MLS擬閤
4.5.5 能量差分和空間差值技術
4.6 能量損失譜的廣延精細結構分析
4.6.1 數據分析的傅裏葉變換方法
4.6.2 麯綫擬閤步驟

第五章 能量損失譜的應用
5.1 樣品厚度的測量
5.1.1 log-ratio方法
5.1.2 優勢地位厚度的K-K加和定則測量
5.1.3 質量厚度的Bethe加和定則測量
5.2 低能損失譜
5.2.1 用低能損失精細結構鑒定物相
5.2.2 由等離子體能量測閤金的組成
5.2.3 錶麵、界麵和小粒子的錶徵
5.3 能量過濾像和衍射花樣
5.3.1 零損失像
5.3.2 零損失衍射花樣
5.3.3 低能損失像
5.3.4 z比例像
5.3.5 襯度調節與MPL成像
5.3.6 芯損失像和元素分布圖
5.4 利用芯損失譜的元素分析
5.4.1 氫、氦的測量
5.4.2 鋰、鈹和硼的測量
5.4.3 碳、氮和氧的測量
5.4.4 氟和較重元素的測量
5.5 空間分辨率和探測極限
5.5.1 電子光學上的考慮
5.5.2 彈性散射造成的分辨率降低
5.5.3 非彈性散射的離域性
5.5.4 統計上的局限性
5.6 EELS譜的結構信息
5.6.1 電離邊的取嚮依賴性
5.6.2 芯損失衍射花樣
5.6.3 ELNES指紋和原子配位
5.6.4 從白綫比例確定價態
5.6.5 化學位移的應用
5.6.6 廣延精細結構的應用
5.6.7 電子-康普頓（ECOSS）測量
5.7 特定材料體係中的應用
5.7.1 碳基材料
5.7.2 聚閤物與生物樣品
5.7.3 輻照損傷與鑽孔
5.7.4 高溫超導體

附錄A 相對論Bethe理論
附錄B 計算機程序
B.1 矩陣解捲積
B.2 Fourier-log解捲積
B.3 Kramers-Kronig分析法與厚度測量
B.4 Foreier-ratio解捲積
B.5 入射束會聚度的修正
B.6 類氫K殼層散射截麵
B.7 修正後的類氫L殼層散射截麵
B.8 參數化的K，L，M，N和0殼層散射截麵
B.9 Lenz截麵和復散射角分布
B.10 振子強度與散射截麵間的轉換
B.11 平均能量與非彈性散射平均自由程間的轉換
附錄C 一些單質與化閤物的等離子體振蕩能量
附錄D 內殼層能量和損失邊的形狀
附錄E 電子波長和相對論因子基本常數
參考文獻
索引
譯者後記

電子顯微鏡技術與材料結構解析 在微觀世界的探索中，電子顯微鏡以其無與倫比的分辨能力，為我們揭示瞭原子尺度上物質的奧秘。而在這強大的成像工具之上，能量損失譜學（Electron Energy Loss Spectroscopy, EELS）的引入，更是為材料科學的研究打開瞭一扇通往物質化學成分、電子結構乃至原子鍵閤狀態的窗口。本書旨在深入淺齣地闡釋電子顯微鏡的成像原理，並重點聚焦於EELS技術如何與透射電子顯微鏡（TEM）相結閤，對材料的微觀結構進行精細的解析。 第一章：電子顯微鏡的基礎成像原理 本章將從根本上剖析電子顯微鏡的工作機製。我們將首先迴顧光學顯微鏡的基本原理，以引齣電子作為波粒二象性粒子的獨特優勢，即其極短的波長能夠實現遠超可見光的空間分辨率。接著，詳細介紹透射電子顯微鏡（TEM）的核心組件，包括電子槍（提供高能電子束）、透鏡係統（匯聚、聚焦和放大電子束）、樣品室（容納待測樣品）以及探測器（記錄穿過樣品的電子信息）。 電子束在與樣品相互作用的過程中，會發生多種散射現象。本章將重點闡述彈性散射和非彈性散射。彈性散射是指電子的動量發生改變，但能量幾乎不變，這是形成傳統TEM圖像（明場、暗場像）的基礎，反映瞭樣品的形貌、晶體結構以及原子序數襯度。而本章的另一核心內容是非彈性散射，即電子在與樣品原子相互作用時，能量發生損失。正是這些能量損失所攜帶的信息，構成瞭EELS技術分析的基礎。我們將深入討論非彈性散射的物理機製，例如Plasmon共振（集體激發）、單電子激發（能帶躍遷、芯能級躍遷）以及聲子激發等。理解這些相互作用的微觀過程，對於後續理解EELS譜圖的形成至關重要。 此外，本章還將介紹影響TEM成像質量的關鍵因素，包括像差（球差、色差）、衍射效應（布拉格衍射）、樣品厚度以及電子束的能量和穩定性等。通過對這些基礎原理的透徹理解，讀者將能夠更好地把握後續EELS分析的理論依據，並對所獲得的譜圖信息進行準確的解讀。 第二章：電子能量損失譜學（EELS）的基本原理與技術 本章將全麵介紹EELS技術的核心概念和實驗操作。我們將從非彈性散射過程中電子能量損失的本質齣發，詳細闡述EELS的測量原理。當高能入射電子束穿過薄樣品時，部分電子會與樣品中的原子發生非彈性碰撞，損失一部分能量，並將這部分能量轉化為激發樣品內的電子（例如，價帶電子被激發到導帶，芯能級電子被激發到空帶）。通過對損失能量的精確測量，我們可以獲得關於樣品成分和電子結構的信息。 EELS譜圖是EELS技術的直接産物，它錶示在特定能量損失範圍內，探測到的電子信號強度。本章將詳細解析EELS譜圖的各個區域及其所代錶的物理信息： 零損失峰 (Zero Loss Peak, ZLP)：這是未發生能量損失的入射電子的信號，是EELS譜圖的基準。其形狀和寬度對其他譜峰的分析至關重要。 低損失區 (Low Loss Region)：這部分能量損失通常在0 eV至50 eV之間，主要反映瞭樣品中自由電子的集體激發（等離子體激元共振，Plasmon Resonance）以及價帶電子的低能躍遷。通過分析等離子體激元峰的位置、強度和半高寬，可以獲得關於材料導電性、費米能級、載流子濃度以及錶麵等離子體的信息。 中損失區 (Intermediate Loss Region)：能量損失範圍大緻在50 eV至200 eV之間，該區域主要由價帶電子的單電子激發和形變的等離子體激元共振引起。 高損失區 (High Loss Region) / 芯損失區 (Core Loss Region)：能量損失超過200 eV的區域，對應於樣品中內層電子（芯能級電子）被激發到導帶或空能帶的躍遷。每個元素在其芯損失區都有其特徵性的吸收邊，這些吸收邊（如K邊、L邊、M邊等）的位置與元素的種類直接相關，而吸收邊的形狀和精細結構（如白綫、邊緣精細結構，EXELFS/ELNES）則提供瞭關於原子價態、化學環境以及局部原子結構的信息。 本章還將深入探討EELS的實驗裝置，包括能量過濾器（用於分離不同能量損失的電子）、探測器（如二極管陣列、CCD相機）以及相關的電子光學設計。同時，我們將討論不同EELS收集模式（如全角收集、有限角收集）對譜圖質量和信息獲取的影響。 第三章：EELS譜圖的定量分析與解析 本章將聚焦於如何從EELS譜圖中提取定量信息，並將其轉化為有意義的材料性質。定量分析是EELS技術應用的核心環節，它使得EELS成為一種強大的材料成分錶徵手段。 我們將首先介紹EELS譜圖的背景扣除方法。由於低損失區譜峰的能量分辨率較低，容易被其他區域的信號（特彆是長拖尾的芯損失峰）所乾擾，因此準確的背景扣除是獲得可靠譜圖數據的關鍵。常用的背景模型包括指數函數衰減模型、冪律函數衰減模型等。 隨後，我們將詳細講解EELS的定量成分分析方法。芯損失峰的積分強度與樣品中相應元素的原子密度和EELS的收集截麵（cross-section）成正比。通過測量不同元素的芯損失峰積分強度，並利用已知的元素特定收集截麵（這些截麵通常可以從理論計算或實驗數據庫中獲得），我們可以計算齣樣品中各元素的原子百分比。本章將討論不同元素、不同芯能級（K、L、M邊）的收集截麵差異，以及如何根據具體情況選擇閤適的譜峰進行定量分析。 除瞭成分分析，本章還將深入探討EELS譜圖的化學態分析。芯損失峰的精細結構，特彆是吸收邊之前的白綫（white lines）和邊緣精細結構（ELNES），對原子的化學環境和價態非常敏感。我們將介紹如何通過分析這些精細結構來確定元素的氧化態、配位環境以及化學鍵的性質。例如，在分析氧化物時，氧的K邊精細結構可以反映其與金屬陽離子的配位幾何和電子轉移情況。 最後，本章還將簡要介紹EELS的空間分辨率限製以及如何通過掃描透射電子顯微鏡（STEM）與EELS相結閤（STEM-EELS），實現納米尺度的化學成分和電子結構映射。這為材料的局部區域分析提供瞭強大的工具。 第四章：EELS在材料科學中的典型應用 本章將通過一係列具體的案例研究，展示EELS技術在不同材料體係中的廣泛應用。這些案例將幫助讀者更好地理解EELS所提供信息的價值，並啓發他們在自己的研究中應用EELS。 半導體材料：EELS可用於精確測定半導體材料的摻雜濃度和分布，分析其能帶結構的變化，例如在異質結界麵處的能帶錯配。通過分析特定元素的芯損失峰，可以識彆材料中的雜質，並評估其對器件性能的影響。 氧化物材料：氧化物材料在催化、電池、磁性材料等領域具有重要應用。EELS能夠精確地確定氧化物中金屬元素的價態，例如Fe2+與Fe3+的比例，氧的配位環境等，這些信息對於理解氧化物的電學和磁學性質至關重要。 納米材料：對於納米顆粒、納米綫、量子點等納米材料，EELS能夠提供納米尺度的成分信息和電子結構分析。例如，可以研究納米顆粒錶麵的化學環境變化，或者分析量子點中的電子躍遷特性。 閤金與復閤材料：在閤金中，EELS可以分析不同元素的局部濃度分布，揭示閤金相的形成機理。對於復閤材料，EELS能夠錶徵界麵處的化學成分和電子結構，理解界麵相互作用對材料整體性能的影響。 生物材料與有機材料：雖然EELS在高能電子束下可能對敏感樣品造成損傷，但經過優化實驗條件，EELS也可用於分析生物樣品（如細胞、組織）中的元素分布，以及有機材料的化學鍵信息。 通過這些豐富的應用實例，本章將充分展示EELS技術作為一種多功能的錶徵手段，在推動材料科學前沿研究中的重要作用。 總結 本書緻力於為讀者提供一個全麵而深入的視角，理解電子顯微鏡及其強大的能量損失譜學技術。從電子顯微鏡的基礎成像原理，到EELS的物理機製與實驗操作，再到譜圖的定量分析與解析，以及最終在材料科學中的實際應用，本書力求將復雜的理論概念以清晰易懂的方式呈現。通過掌握EELS技術，研究人員將能夠以前所未有的精度和深度，洞察材料的微觀世界，從而為新材料的設計與開發提供堅實的科學基礎。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，一本好的技術書籍，不僅僅在於內容的深度，更在於它能否激發讀者的學習興趣和解決實際問題的能力。這本《電子顯微鏡中的電子能量損失譜學（第2版）》在這方麵做得尤為齣色。我是一名在納米材料領域工作的研究者，經常需要對納米顆粒的形貌、成分和電子結構進行深入分析。之前，我主要依賴於EDS（能量色散X射綫譜學）等傳統技術，但隨著研究的深入，我發現EELS在分析輕元素、低維材料以及材料的電子態方麵具有不可替代的優勢。這本書的齣現，為我打開瞭新世界的大門。它係統地講解瞭EELS技術的基本原理，並詳細介紹瞭如何利用各種EELS模式來錶徵材料的物理化學性質。我特彆關注瞭書中關於“亮點”的討論，即那些能提供獨特信息的技術手段，以及如何優化實驗參數以獲得最佳數據。書中提供的許多案例研究，都非常貼近實際科研需求，例如如何利用EELS分析二維材料的缺陷，如何錶徵量子點的電子結構等等，這些都給我帶來瞭很多啓發。閱讀過程中，我能夠清晰地感受到作者對EELS技術的深刻理解和豐富的實踐經驗，他不僅講解瞭“是什麼”，更重要的是講解瞭“為什麼”以及“如何做”。這本書絕對是EELS領域內的一部權威著作，值得我反復研讀和參考。

評分☆☆☆☆☆

這本《電子顯微鏡中的電子能量損失譜學（第2版）》簡直是材料科學領域的寶藏！我一直對高分辨率的材料分析技術很感興趣，而EELS（電子能量損失譜學）無疑是其中的翹楚。本書深入淺齣地介紹瞭EELS的原理、技術細節以及在各種材料體係中的應用。初次接觸EELS時，我被它強大的微觀結構和化學成分分析能力深深吸引，但對其背後的物理機製和數據處理方法卻感到一絲睏惑。這本書恰好填補瞭我的知識空白。從最基礎的電子-物質相互作用，到復雜的能量損失機製，再到如何從譜圖中提取有用的信息，作者都進行瞭詳盡的闡述。特彆是關於利用EELS進行元素定量分析和化學態分析的部分，我學到瞭很多實用的技巧和注意事項，這對於我今後的科研工作將有極大的幫助。書中豐富的圖示和案例分析也讓抽象的理論變得生動易懂，我仿佛能親身感受到在顯微鏡下探索材料微觀世界的樂趣。雖然書中的內容相當專業，但對於有一定物理和材料學基礎的讀者來說，完全可以駕馭。我尤其喜歡它關於EELS空間分辨率和能量分辨率的討論，這直接關係到我們能否獲得足夠精細的分析結果。總而言之，這本書不僅是一本技術手冊，更是一本激發我探索欲的引路書。

評分☆☆☆☆☆

作為一名剛剛接觸電子顯微鏡和EELS技術的博士生，我必須說，這本書是我的“救星”。在實驗室裏，我經常聽師兄師姐們討論EELS數據，但對其原理和操作總是似懂非懂。在導師的推薦下，我開始閱讀這本《電子顯微鏡中的電子能量損失譜學（第2版）》，驚喜地發現它完全符閤我這種初學者的需求。書中的語言清晰流暢，邏輯性強，從最基礎的物理概念入手，逐步深入到復雜的EELS譜圖分析。我尤其喜歡書中關於EELS信號産生的微觀過程的詳細描述，這幫助我理解瞭為什麼不同的能量損失對應著不同的電子躍遷和相互作用。而且，這本書並沒有迴避EELS技術中的一些挑戰和難點，例如如何處理譜圖中的噪聲，如何區分不同信號的來源等等，它提供瞭許多實用的解決方案和建議。我曾經花費大量時間去理解一些EELS數據處理的軟件和算法，但通過閱讀這本書，我發現自己對這些工具的理解更上瞭一層樓。書中還提供瞭大量的圖例和示意圖，幫助我直觀地理解EELS數據中的各種特徵峰，以及如何將它們與材料的微觀結構和化學性質聯係起來。這本書不僅教會瞭我EELS的“是什麼”，更重要的是教會瞭我“如何去做”和“如何去理解”。

評分☆☆☆☆☆

一本厚重的學術專著，想要讓讀者從頭到尾都保持高度的興趣，並從中獲得實在的收獲，實非易事。然而，《電子顯微鏡中的電子能量損失譜學（第2版）》卻做到瞭這一點，而且超齣預期。我之所以說超齣預期，是因為我原以為它會是一本充斥著晦澀公式和枯燥理論的書，但實際閱讀下來，我卻被它嚴謹的邏輯、清晰的條理以及豐富實用的內容所摺服。本書不僅僅是EELS技術的介紹，更是一次對材料微觀世界深入探索的指南。它從物理原理齣發，詳細講解瞭電子在樣品中傳播時的各種能量損失機製，並進一步引申到如何利用這些能量損失信息來揭示材料的電子結構、化學鍵閤、晶體結構乃至缺陷信息。我尤其喜歡書中關於“能量過濾”和“圖像形成”的章節，這讓我對如何獲得高質量的EELS數據有瞭更深刻的理解。而且，書中還穿插瞭許多實際操作中的技巧和注意事項，例如如何避免樣品汙染，如何選擇閤適的采集模式，如何對譜圖進行後處理等等，這些細節對於實際操作者來說至關重要。這本書讓我意識到，EELS不僅僅是一種分析技術，更是一種能夠“看透”材料本質的強大工具。它為我打開瞭新的研究思路，讓我對材料科學有瞭更深層次的認識。

評分☆☆☆☆☆

在我看來，一本優秀的科學著作，應該能夠跨越學科的界限，為不同背景的讀者提供有價值的信息。這本《電子顯微鏡中的電子能量損失譜學（第2版）》恰恰做到瞭這一點。雖然書名中帶有“電子顯微鏡”和“電子能量損失譜學”這樣的專業術語，但它的內容對於任何對材料科學、物理學、化學等領域感興趣的讀者都具有極高的參考價值。我是一名化學背景的研究者，主要從事催化材料的研發，EELS技術在分析催化劑錶麵的電子結構、化學態以及元素分布等方麵有著舉足輕重的作用。這本書係統地介紹瞭EELS在這些方麵的應用，為我提供瞭寶貴的理論指導和實驗思路。我特彆欣賞書中對EELS的“普適性”的強調，它展示瞭EELS技術在半導體、金屬、陶瓷、生物材料等眾多領域的廣泛應用，這極大地拓展瞭我的視野，也讓我看到瞭EELS技術未來的發展潛力。書中對於EELS信號與材料性能之間關係的深入探討，更是讓我受益匪淺。我將書中介紹的EELS分析方法應用到我的催化劑研究中，並取得瞭顯著的進展。總而言之，這本書是一本集理論、技術和應用為一體的經典著作，強烈推薦給所有對材料微觀世界充滿好奇的研究者。