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本書內容是材料相關學科的重要必修知識，書中內容包括材料現代測試技術基礎、衍射技術、電子顯微分析技術、熱分析技術、常用物理及化學相關測試分析方法等。全書注重基本原理和實際應用，共分為7章，第1章為X射線衍射分析原理、方法及應用；第2章為掃描電子顯微分析；第3章為透射電子顯微分析；第4章為熱分析技術；第5章為原子力顯微鏡；第6章為常用物性測試分析方法；第7章為常用光譜分析方法簡介。
本書根據實際教學和應用需要，為適應材料學、材料科學與工程、金屬材料工程、無機材料工程、納米材料與技術等材料類相關專業的教學而編寫，也可作為冶金、石油、機械、化工等專業的教材，並可供相關專業的工程技術人員參考。
第1章X射線衍射分析原理、方法及應用1
1.1晶體結構簡介1
1.1.1晶體結構的基本特點1
1.1.2點陣與點陣結構2
1.1.3晶體的宏觀對稱性3
1.1.4倒易點陣6
1.1.5晶帶及晶帶定理8
1.2X射線基礎9
1.2.1X射線簡介9
1.2.2連續X射線譜10
1.2.3特徵X射線譜11
1.3晶體對X射線衍射12
1.3.1衍射方向12
1.3.2衍射強度13
1.3.3X射線輻射防護15
1.4X射線衍射儀15
1.4.1X射線發生器16
1.4.2測角儀17
1.4.3X射線探測儀17
1.4.4測量方式和實驗參數的選擇18
1.5粉末衍射方法應用19
1.5.1物相分析19
1.5.2晶胞參數的精確測定及其應用20
1.5.3薄膜分析中常用的X射線方法21
1.6實例21
1.6.1Jade基本功能21
1.6.2Jade的使用者介面22
1.6.3查看PDF卡片22
1.6.4物相定性分析25
1.6.5物相定量分析28
1.6.6晶粒大小及微觀應變的計算30
思考題33
參考文獻33
第2章掃描電子顯微分析34
2.1掃描電子顯微鏡簡介34
2.2電子束與樣品相互作用產生的信號34
2.2.1二次電子34
2.2.2背散射電子35
2.2.3特徵X射線36
2.2.4俄歇電子37
2.3掃描電子顯微鏡的工作原理38
2.4掃描電子顯微鏡的基本結構39
2.4.1電子光學系統40
2.4.2信號收集處理、圖像顯示和記錄系統42
2.4.3真空系統與電源系統43
2.5掃描電子顯微鏡的性能43
2.5.1放大倍數43
2.5.2解析度44
2.5.3景深44
2.6掃描電子顯微鏡襯度原理45
2.6.1表面形貌襯度45
2.6.2成分襯度47
2.6.3電壓襯度48
2.6.4磁襯度48
2.7電子探針顯微分析48
2.7.1電子探針的發展48
2.7.2電子探針的基本原理及構造48
2.7.3電子探針分析方法52
2.7.4樣品製備要求53
2.7.5電子探針的應用53
2.8電子背散射衍射及應用54
2.8.1EBSD的結構及基本原理54
2.8.2EBSD的解析度55
2.8.3EBSD樣品的製備56
2.8.4EBSD的應用57
2.9掃描電子顯微鏡樣品的製備58
2.10常見典型斷口59
2.10.1韌窩斷口59
2.10.2解理斷口59
2.10.3准解理斷口60
2.10.4脆性沿晶斷口60
2.10.5疲勞斷口61
思考題61
參考文獻62
第3章透射電子顯微分析63
3.1透射電子顯微鏡簡介63
3.1.1透射電子顯微分析發展簡史63
3.1.2透射電子顯微鏡的解析度64
3.2電磁透鏡的像差65
3.2.1幾何像差66
3.2.2色差68
3.3透射電子顯微鏡的結構與成像原理68
3.3.1電子光學系統68
3.3.2輔助系統74
3.3.3透射電子顯微鏡成像原理75
3.4電子衍射75
3.4.1電子衍射基本原理76
3.4.2選區電子衍射77
3.4.3磁轉角78
3.4.4單晶體電子衍射花樣標定78
3.4.5多晶體電子衍射花樣標定80
3.5透射電子顯微鏡襯度原理80
3.5.1質厚襯度80
3.5.2衍射襯度81
3.5.3相位襯度82
3.6掃描透射電子顯微鏡83
3.6.1掃描透射電子顯微鏡的工作原理83
3.6.2掃描透射電子顯微鏡的特點83
3.7透射電子顯微鏡樣品製備85
3.7.1表面複型技術85
3.7.2薄膜製備技術86
3.7.3粉末製備技術90
3.7.4透射電子顯微鏡樣品製備的其他方法91
3.8透射電子顯微鏡的應用91
3.8.1形貌分析91
3.8.2晶體缺陷分析92
3.8.3晶體結構分析93
3.9透射電子顯微鏡的基本操作95
思考題96
參考文獻97
第4章熱分析技術98
4.1熱分析技術簡介98
4.2熱重分析法99
4.2.1系統組成99
4.2.2基本原理99
4.2.3影響因素101
4.2.4測試技術102
4.3差熱分析法103
4.3.1系統組成103
4.3.2基本原理104
4.3.3影響因素105
4.3.4測試技術106
4.4差示掃描量熱法106
4.4.1系統組成與原理106
4.4.2影響因素107
4.4.3測試方法108
4.5熱分析的應用108
4.5.1差熱分析及差示掃描量熱分析法的應用108
4.5.2熱重分析法的應用111
4.5.3熱分析技術的發展趨勢111
思考題112
參考文獻112
第5章原子力顯微鏡113
5.1原子力顯微鏡的基本知識113
5.1.1顯微技術簡介113
5.1.2原子力顯微鏡工作原理114
5.1.3原子力顯微鏡的功能技術118
5.2原子力顯微鏡的應用122
5.2.1在材料科學方面中的應用122
5.2.2在其他有關方面中的應用127
5.3原子力顯微鏡的表面分析129
5.4原子力顯微鏡與其他顯微分析技術130
5.4.1原子力顯微鏡與其他顯微分析技術的比較130
5.4.2原子力顯微鏡與掃描電子顯微鏡132
思考題133
參考文獻133
第6章常用物性測試分析方法135
6.1磁性測量系統135
6.1.1設計原理135
6.1.2測量選項137
6.1.3MPMS設備的應用和需要注意的問題138
6.2物理性質測量系統140
6.2.1設計簡介141
6.2.2基本系統141
6.2.3測量原理和方法143
6.2.4PPMS的主要應用146
6.2.5PPMS需要注意的問題147
6.3電滯回線測試系統147
6.3.1鐵電體的概念147
6.3.2鐵電體的特點148
6.3.3測量儀簡介149
6.3.4測量結果150
6.4太陽能電池測試系統151
6.4.1太陽能電池的基本原理151
6.4.2太陽能電池參數的定義151
6.4.3太陽光模擬器152
6.4.4太陽光模擬器的主要指標152
6.4.5測試方法154
6.4.6測試結果154
思考題159
參考文獻159
第7章常用光譜分析方法簡介160
7.1光譜分析方法160
7.2紫外-可見光譜161
7.2.1簡介161
7.2.2基本原理和系統組成161
7.3紅外吸收光譜166
7.3.1簡介166
7.3.2基本原理和系統組成166
7.3.3樣品製備169
7.3.4應用舉例170
7.4拉曼光譜170
7.4.1簡介170
7.4.2鐳射拉曼光譜與紅外光譜比較172
7.4.3試驗設備和實驗技術172
思考題173
參考文獻174
附錄175
附錄1常見晶體的標準電子衍射花樣175
附錄2立方晶體和六方晶體可能出現的反射181
