材料科学与工程著作系列：微观组织的分析电子显微学表征（英文版） [HEP Series in Materials Science and Engineering:Characterization of Microstructures by Analytical Electron Microscopy(AEM)] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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戎咏华 著

图书标签:

• 材料科学
• 工程材料
• 电子显微学
• 分析电子显微学
• 微观组织
• 材料表征
• TEM
• SEM
• 材料分析
• 微结构

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040300925

版次：1

商品编码：10903780

包装：精装

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

内容简介

《材料科学与工程著作系列：微观组织的分析电子显微学表征（英文版）》介绍了分析电子显微学（AEM）的基本概念和操作技术，聚集于相恋和形变中位错的AEM研究。同时通过大量的例子阐述衍射晶体学的物理概念和数学分析方法，例如相变中位向关系的定量预测等，以便读者加深理解和拓展视野。
《材料科学与工程著作系列：微观组织的分析电子显微学表征（英文版）》可作为材料科学与工程以及凝聚态物理领域的学者和研究生的参考书。

作者简介

戎咏华，上海交通大学材料科学与工程学院教授。

目录

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

材料科学与工程著作系列：微观组织的分析电子显微学表征（英文版） [HEP Series in Materials Science and Engineering: Characterization of Microstructures by Analytical Electron Microscopy (AEM)] 引言 在现代材料科学与工程领域，对材料微观结构的深入理解是开发和优化新材料、解决工程问题的关键。材料的宏观性能，如强度、韧性、导电性、光学特性等，往往与其微观组织，即原子排列、晶界、缺陷、相分布、晶粒尺寸和形态等密切相关。因此，能够精确、全面地分析和表征这些微观结构特征的技术至关重要。电子显微学，特别是分析电子显微学（Analytical Electron Microscopy, AEM），已成为研究材料微观结构的强大工具，它不仅能够提供极高的空间分辨率的成像，还能进行元素成分、化学态和晶体结构分析。 本书“材料科学与工程著作系列：微观组织的分析电子显微学表征（英文版）”正是致力于深入探讨如何利用分析电子显微学技术来表征材料的微观组织。全书系统地阐述了AEM的核心原理、仪器设计、成像模式、衍射技术以及各种谱学分析方法，并详细介绍了这些技术在不同类型材料（金属、陶瓷、聚合物、复合材料、半导体等）微观结构分析中的具体应用。本书的目标读者包括材料科学、冶金学、物理学、化学、工程学等领域的学生、研究人员和工业工程师，旨在为他们提供一个全面、深入的AEM理论与实践指南，帮助他们掌握利用AEM解决实际材料问题的能力。 第一章：电子显微学的基本原理与发展 本章将从基础出发，介绍电子显微学的起源和发展历程。我们将探讨为什么电子显微镜相比光学显微镜能够实现更高的分辨率，这主要得益于电子的波粒二象性以及电子束的波长远小于可见光。本章会详细介绍电子在真空中的产生（如灯丝发射、场发射）、电子束的聚焦和扫描机制，以及电子与材料相互作用后产生的各种信号，包括透射电子、背散射电子、二次电子、俄歇电子、X射线和电子能量损失等。这些信号是后续分析的基础。 第二章：透射电子显微镜（TEM）的成像技术 透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy, TEM）是AEM的核心组成部分，它利用穿过薄样品材料的电子束来成像。本章将深入讲解TEM的主要成像模式。首先是明场（Bright-Field, BF）和暗场（Dark-Field, DF）成像，这两种模式能够清晰地显示晶体结构、位错、畴壁等缺陷。我们将详细解释如何通过选择不同的衍射束来获得特定的暗场像，从而突出显示特定晶体取向的区域或特定的晶界。接着，将介绍高分辨透射电子显微镜（HRTEM）技术，它能够直接观察到原子排列的晶格图像，是研究原子尺度结构的关键。此外，还会涉及相衬成像（Phase Contrast Imaging）的原理，以及如何通过像差校正技术来进一步提升HRTEM的分辨率。 第三章：电子衍射技术 电子衍射是AEM中用于确定晶体结构、晶取向和晶格常数的重要手段。本章将系统介绍在TEM中常用的电子衍射技术。首先是选择区衍射（Selected Area Diffraction, SAD），它允许在较大的区域内获取衍射花样，用于宏观晶体结构的分析。接着是微区衍射（Microdiffraction）和纳米区衍射（Nanodiffraction），这两种技术能够对材料中的微小区域甚至纳米尺度区域进行衍射分析，对于研究非均匀材料、多相材料或纳米材料中的晶体结构至关重要。我们将详细讲解衍射花样的解析方法，包括如何根据衍射点的位置和对称性确定晶系、晶带轴和晶面指数，以及如何利用衍射花样分析晶体取向和相变。 第四章：扫描电子显微镜（SEM）与背散射电子（BSE）和二次电子（SE）成像 扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy, SEM）是另一种常用的电子显微学技术，它利用聚焦的电子束扫描样品表面，并通过检测样品表面产生的二次电子（Secondary Electrons, SE）或背散射电子（Backscattered Electrons, BSE）来形成图像。本章将详细介绍SEM的成像原理和应用。SE成像主要反映样品表面的形貌信息，提供高分辨率的三维立体感。BSE成像则对样品中原子序数敏感，原子序数越高的元素产生的BSE越多，因此BSE图像能够清晰地显示材料的相分布和元素成分差异。我们将讨论不同检测器的作用，以及如何通过优化扫描参数和探测器设置来获得高质量的SEM图像。 第五章：能量色散X射线谱学（EDS/EDX）分析 能量色散X射线谱学（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy, EDS或EDX）是AEM中最普遍的元素成分分析技术。当高能电子束与样品相互作用时，会激发样品原子产生特征X射线，通过测量这些X射线的光子能量，可以识别样品中存在的元素种类。本章将详细阐述EDS的原理，包括X射线产生的机制（特征X射线和连续X射线）、能量分辨率的含义以及探测器的类型（如Si(Li)和SDD）。我们将重点介绍如何进行定量元素分析，包括背景扣除、峰识别、纯元素标准法、ZAF校正法等。此外，还将讨论EDS的空间分辨率及其在元素分布成像（Mapping）中的应用，从而揭示材料内部元素的微观分布规律。 第六章：波长色散X射线谱学（WDS）分析 波长色散X射线谱学（Wavelength Dispersive X-ray Spectroscopy, WDS）是另一种X射线谱学分析技术，它利用晶体衍射原理来分离和测量X射线的波长。相比EDS，WDS具有更高的能量分辨率和更好的谱峰分离能力，尤其适用于分析轻元素和痕量元素，以及区分具有相似能量的X射线谱峰。本章将介绍WDS的原理，包括Bragg衍射定律、晶体单色器和探测器的选择。我们将讨论WDS在定量分析中的优势，以及它如何与TEM和SEM结合使用，提供更精确的元素成分信息。 第七章：电子能量损失谱学（EELS）分析 电子能量损失谱学（Electron Energy Loss Spectroscopy, EELS）是一种基于分析穿过薄样品电子束能量损失的谱学技术。电子在与样品相互作用时，会发生非弹性散射，损失一定的能量，这些能量损失与材料的电子结构、化学键和元素组成密切相关。本章将详细介绍EELS的原理，包括能量损失的机制（等离子体激元、带间跃迁、核心损耗）、谱峰的解析以及与元素组成和化学态的关联。EELS具有出色的空间分辨率，可以对纳米尺度区域进行化学态分析，是研究材料化学键、价态变化、缺陷和电子结构的重要手段。我们将讨论EELS在材料表征中的应用，例如在半导体材料中的掺杂分析、氧化物中的化学态分析以及碳材料中的结构分析。 第八章：电子显微学在金属材料中的应用 金属材料是AEM最广泛的应用领域之一。本章将通过具体实例，展示AEM如何用于表征金属材料的微观结构。我们将探讨位错结构、晶界特性、相界关系、析出相的尺寸和分布、晶粒尺寸和织构等对金属材料力学性能（如强度、韧性、疲劳）、塑性变形行为以及热处理过程的影响。例如，利用HRTEM研究位错芯结构，利用EDS分析析出相的成分，利用EELS研究合金元素的化学态变化，以及利用电子衍射分析晶体取向对材料性能的影响。 第九章：电子显微学在陶瓷与玻璃材料中的应用 陶瓷和玻璃材料通常具有高硬度、高熔点、优异的耐腐蚀性和绝缘性，但其脆性也是一大挑战。本章将聚焦AEM在这些材料中的应用。我们将讨论AEM如何用于分析陶瓷的晶粒形貌、晶界相、孔隙结构、第二相分布以及玻璃网络的连接方式。例如，利用SEM观察陶瓷表面的微观形貌，利用TEM研究陶瓷晶界的化学成分和结构，利用EDS分析陶瓷中的杂质元素，以及利用EELS研究陶瓷的化学键合状态。这些分析有助于理解陶瓷和玻璃的烧结过程、力学性能和失效机制。 第十章：电子显微学在半导体材料中的应用 半导体材料是现代电子工业的基石，其性能对材料的微观结构和电子特性高度敏感。本章将详细介绍AEM在半导体材料研究中的应用。我们将重点关注AEM在异质结、纳米结构、缺陷、掺杂分布、界面特性等方面的表征。例如，利用HRTEM研究量子阱、纳米线和纳米带的原子结构，利用EDS/EELS分析掺杂元素的分布和浓度，利用STEM-EDS/EELS进行纳米尺度元素成分和化学态分析，以及利用电子衍射分析半导体薄膜的晶体取向和质量。 第十一章：电子显微学在聚合物与复合材料中的应用 聚合物和复合材料因其多样的性能和轻质的特点，在航空航天、汽车、生物医学等领域得到广泛应用。本章将探讨AEM在这些材料中的表征。对于聚合物，我们将讨论AEM如何用于研究链结结构、结晶度、相分离、表面形貌以及聚合物的降解过程。对于复合材料，AEM能够揭示纤维/基体界面、填料分布、微裂纹萌生和扩展等关键微观结构特征。例如，利用SEM观察聚合物的表面形貌和断口形貌，利用TEM研究聚合物的结晶形态和相结构，以及利用EDS分析复合材料中填料的成分和分布。 第十二章：电子显微学技术的最新进展与未来展望 随着科技的不断发展，电子显微学技术也在持续进步。本章将介绍AEM领域的最新进展，包括高通量AEM、原位电子显微学（In-situ TEM/SEM）、人工智能辅助数据分析以及新型探测器和成像技术的出现。原位电子显微学能够实时观察材料在受力、加热、电化学反应等条件下的微观结构演变，为理解材料的动态过程提供了前所未有的机会。人工智能在图像处理、谱图解析和数据挖掘方面的应用，也极大地提高了AEM研究的效率和深度。最后，本章将对AEM技术的未来发展方向进行展望，例如更高分辨率的成像、更强的原位分析能力以及与理论计算的协同作用，以期推动材料科学与工程的进一步发展。 结论 “材料科学与工程著作系列：微观组织的分析电子显微学表征（英文版）”一书，通过对AEM各个方面进行系统深入的讲解，为读者提供了一个全面掌握这一强大材料表征工具的平台。本书不仅涵盖了AEM的基本原理和核心技术，更通过大量的实例研究，展现了AEM在解决实际材料科学与工程问题中的重要作用。掌握AEM技术，对于理解材料的结构-性能关系，开发高性能新材料，以及优化现有材料的应用，都具有不可估量的价值。本书的出版，必将为材料科学与工程领域的研究和发展注入新的活力。

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我是一名在半导体材料领域工作多年的资深工程师，多年来，我一直致力于提升芯片的性能和可靠性，而微观结构的精确表征则是实现这一目标的关键。特别是随着器件尺寸的不断缩小和新材料的广泛应用，传统的表征手段已经越来越难以满足需求，分析电子显微学（AEM）因此显得尤为重要。这本书的出版，我认为对于我们这类需要处理复杂微纳结构材料的工程师来说，具有极大的参考价值。我希望书中能够详细介绍AEM在半导体材料中的具体应用，例如，如何利用高分辨透射电镜（HRTEM）观察晶格缺陷和界面结构，如何通过能量色散X射线光谱（EDX）分析掺杂元素的分布，以及如何运用电子能量损失谱（EELS）研究材料的电子结构和化学态。我尤其关注书中是否会探讨如何克服AEM在处理薄膜、多层结构以及表面敏感材料时可能遇到的挑战，例如样品制备、束流损耗、以及数据解读的精度问题。一个优秀的工程师，不仅需要掌握仪器操作，更需要理解背后的科学原理，这本书是否能提供足够深入的理论支持，帮助我们从更本质的层面理解材料特性，从而优化工艺流程，将是衡量其价值的重要标准。

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我在材料科学领域的研究方向是新型功能材料的开发与应用，其中，材料的微观结构对其宏观性能的决定性作用不言而喻。分析电子显微学（AEM）作为一种强大的表征手段，在揭示材料的结构-性能关系方面发挥着不可替代的作用。我之所以关注这本书，是因为它明确指出了“分析电子显微学表征”这一核心主题。在我看来，一本优秀的AEM专著，应该不仅限于对各种成像和分析技术的简单介绍，更重要的是能够深入探讨这些技术在不同材料体系中的实际应用，以及如何通过多技术联用，获得更全面的微观信息。我特别期待书中能够详细阐述如何利用AEM技术来研究材料的畴结构、相界、位错等缺陷，以及如何表征纳米颗粒的尺寸、形貌和取向。同时，我也希望书中能够提供一些关于数据处理和定量的指导，例如如何进行定量EDX分析，如何解释EELS谱图，以及如何利用衍射花样进行晶体结构分析。对于我们从事前沿材料研究的学者来说，能够掌握并熟练运用AEM技术，是取得创新性成果的关键。这本书的出现，对我而言，无疑是一份宝贵的学术财富。

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这本书的封面设计简洁大气，书名本身就带着一股严谨而专业的学术气息，让人一看就知道这是一本硬核的专业著作。作为一名对材料科学充满好奇心的“硬核”爱好者，我平时阅读了大量的科普读物和一些入门级的材料书籍，但总是觉得自己在微观层面上的理解不够深入。我对电子显微镜，尤其是那些能够进行“分析”的电子显微镜，充满了敬畏和好奇。我理解，它们能够“看”到我们肉眼无法企及的世界，并能揭示物质的组成和结构。这本书的标题“微观组织的分析电子显微学表征”精准地概括了我一直想深入了解的领域。我期望这本书能够以一种相对容易理解的方式，为我阐述电子显微镜的成像原理，比如电子束是如何与样品相互作用产生各种信号的，以及如何利用这些信号来描绘出材料的微观世界。更重要的是，我希望它能深入浅出地解释“分析”的含义，即如何通过AEM技术来获取材料的化学信息、晶体结构信息、甚至是一些电子性质的信息。我希望能在这本书里找到答案，了解AEM是如何成为揭示材料奥秘的强大工具的，哪怕只是能让我对这个领域有一个更清晰、更具象的认识，我也感到非常满足。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题读起来就相当有分量，一看就是那种能够深入钻研某个细分领域、帮助真正想在这个方向上有所建树的研究者打下坚实基础的著作。我个人在材料领域摸爬滚打多年，深知理论与实践相结合的重要性，尤其是在微观组织表征这一块，没有扎实的理论功底和对仪器原理的深刻理解，很多实验数据都只能停留在“看图说话”的层面，无法挖掘其深层含义。这本书的英文原名“Characterization of Microstructures by Analytical Electron Microscopy (AEM)”直接点出了核心技术——分析电子显微学。这个领域包含了TEM、SEM以及各种先进的分析技术，比如EDX、EELS等，它们是揭示材料内部原子结构、化学成分、晶体缺陷以及相分布的关键手段。这本书的出版，恰恰填补了市场上一部分对AEM理论和应用进行系统性、深度性阐述的空白。我期待它能为我提供更精妙的实验设计思路，帮助我更准确地解读那些肉眼无法看到的微观世界，从而在我的研究项目中取得突破。同时，我也好奇它是否会对AEM技术的发展趋势，比如新的成像模式、更高效的谱学分析方法，有所前瞻性的探讨，这将对我们未来的仪器选择和技术路线规划提供宝贵的参考。

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作为一名初入材料科学研究领域的博士生，面对浩瀚的知识海洋，如何精准地选择适合自己的学习资源，一直是我比较头疼的问题。我所在的实验室恰好配备了先进的电子显微镜设备，而导师也一直强调微观组织表征的重要性。在一次学术会议上，我偶然听到了关于“材料科学与工程著作系列：微观组织的分析电子显微学表征”这本书的介绍，虽然当时并没有机会翻阅，但“分析电子显微学”这个词语立刻引起了我的兴趣。我理解，电子显微镜不仅仅是放大图像的工具，更重要的是它承载了丰富的分析能力，能够揭示材料的“内在秘密”。我希望能通过阅读这本书，系统地学习AEM的基础理论，包括电子与物质的相互作用、成像机制、各种衍射和谱学分析的原理，以及如何根据不同的研究目的选择合适的AEM技术。同时，我也期待书中能提供一些实际案例分析，展示如何在具体的材料体系中应用AEM技术解决科学问题，比如如何表征纳米材料的形貌和结构、如何分析合金的相结构和成分分布、如何研究陶瓷的晶界和缺陷等。我希望这本书能帮助我快速掌握AEM的研究方法，为我的毕业论文打下坚实基础。

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英文版，好书值得一读

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很不错的专业书

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很好的书，对学习电镜很有用！

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英文版，好书值得一读

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感觉不错哦，尤其是内容，很详细，比看SCI强

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不错的。。。。。。。。。。。。。。。。。

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英文版，好书值得一读

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还可以！！！！！！！！！