Scanning and Transmission Electron Microscopy pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Oxford Univ Pr

作者:Flegler, Stanley L./ Heckman, John W., Jr./ Klomparens, Karen L.

出品人:

页数:320

译者:

出版时间:1993-9

价格:$ 101.64

装帧:HRD

isbn号码:9780195107517

丛书系列:

图书标签:

• Scanning Electron Microscopy
• Transmission Electron Microscopy
• Electron Microscopy
• Microscopy
• Materials Science
• Nanotechnology
• Surface Analysis
• Imaging
• Scientific Instrumentation
• Microstructure

材料科学与微观结构分析：透射电子显微镜基础与应用 本书聚焦于材料科学领域中，利用透射电子显微镜（TEM）进行微观结构表征的理论基础、仪器操作、图像获取与分析技术。本书旨在为研究生、研究人员以及相关领域的工程师提供一套全面且深入的实践指南，使其能够有效地运用TEM技术来理解和预测材料的宏观性能。 第一部分：电子显微镜的基础物理学原理 本书首先详尽阐述了电子束与物质相互作用的基本物理机制。我们将深入探讨电子的波动性、德布罗意波长计算，以及电子在真空中的传播特性。核心内容包括：电子束的产生、加速、聚焦和偏转所需的电磁场原理。详细介绍了电子枪（如钨灯丝、六极场发射枪）的工作原理、电子束的亮度、分辨率和束流密度对成像质量的影响。 在物镜和聚光镜系统部分，我们将细致分析如何通过精确控制电磁透镜的参数，实现对电子束的汇聚和像差的校正。重点讨论了球差、色差等对最终图像分辨率的制约，以及如何通过现代像差校正器（Spherical Aberration Corrector）将 TEM 的分辨率推至原子级别。 第二部分：透射电子显微镜的仪器结构与操作 本章全面介绍了现代高分辨透射电子显微镜（HRTEM）的各个关键组成部分。从高真空系统、电子束传输路径到成像和记录系统，逐一进行剖析。特别关注了 TEM 操作环境的控制，如真空度的维持对样品和电子源稳定性的重要性。 在仪器操作层面，本书提供了详尽的指南，涵盖了从样品制备的初步考量到实际的显微镜操作流程。样品制备是获得高质量 TEM 图像的关键瓶颈，本书将详细介绍适用于不同材料体系（金属、陶瓷、聚合物、生物样品）的制备技术，包括机械抛光、双喷、离子束抛光（Broad Ion Beam, BIB）以及冷冻电镜技术的基础准备。 操作部分着重于如何进行系统的对中（Alignment）和聚焦（Focusing）。详细讲解了如何通过暗场（Dark Field）和亮场（Bright Field）成像进行衬度调控，以及如何进行低倍率到高倍率的逐步放大转换，确保图像的清晰度和信息的可靠性。 第三部分：图像获取与结构信息提取 本部分是全书的技术核心，专注于如何从 TEM 图像中提取定量和定性的材料结构信息。 3.1 衍射物理学与晶体学分析 我们将深入讲解电子衍射的基本理论，包括布拉格定律在电子衍射中的应用，以及如何区分选区电子衍射（Selected Area Electron Diffraction, SAED）图案与高分辨成像中的信息。详细解析了晶体结构、晶格常数、晶体取向以及晶界特征的确定方法。重点阐述了倒易点阵（Reciprocal Lattice）的概念，以及如何通过 SAED 图案确定晶体的空间群和晶带轴（Zone Axis）。 3.2 明场与暗场成像技术 本书系统比较了亮场和暗场成像的物理基础和信息差异。亮场主要用于观察形貌和晶体衬度，而暗场成像，特别是高分辨暗场（HRADF），被视为识别特定晶面、缺陷或纳米颗粒的关键工具。书中将提供多种操作方法，例如如何通过倾斜样品来选择性地激发特定晶带以获得最佳暗场衬度。 3.3 高分辨透射电镜（HRTEM）与像差分析 HRTEM 是揭示原子尺度的关键技术。我们将详细解释图像衬度（Contrast）的来源，特别是晶体成像中的周期性条纹图案与原子排列的关系。书中将介绍如何利用洛伦兹散射和透射系数来区分质量衬度（Mass-Thickness Contrast）和晶格衬度（Diffraction Contrast）。 特别辟出专章介绍像差校正对原子成像的突破性意义，并指导读者如何进行图像模拟（Image Simulation），利用 Image J 等软件对实际图像进行傅里叶变换和逆变换，从而精确识别原子位点和晶格缺陷的类型（如位错、堆垛层错）。 第四部分：谱学分析与元素/化学态表征 现代 TEM 已经集成了强大的谱学分析工具，本书对此进行了全面覆盖。 4.1 能量色散X射线谱学（EDS/EDX） 详细介绍了 X 射线产生的机制、EDS 探测器的类型（如 Si(Li) 探测器和 SDD 探测器）及其能量分辨率。重点讲解了如何利用 EDS 进行元素定性和定量分析，包括峰的识别、背景扣除、荧光效应校正以及薄膜厚度对定量结果的影响。书中提供了利用 STEM-EDS 模式进行元素面扫描（Mapping）以可视化材料中元素分布的实例。 4.2 电子能量损失谱学（EELS） EELS 被视为 TEM 中最强大的化学态分析工具之一。本书详细解释了电子与物质发生非弹性散射的机制，包括内壳层激发（Core-Loss Edges）和低能损失（Low-Loss Region）的物理意义。我们将指导读者如何从 EELS 边缘的形状、位置和吸收边精细结构（NEXAFS）中提取价态信息、配位数以及局部电子结构。讨论了EELS谱的信噪比优化和数据处理技术。 第五部分：TEM 在前沿材料研究中的应用实例 本书的最后部分将展示 TEM 在现代材料科学中解决实际问题的能力。我们将精选一系列案例，包括但不限于： 1. 纳米材料结构与表面研究： 探讨量子点、纳米线和二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）的晶格缺陷、尺寸效应和界面结构分析。 2. 能源材料电化学性能关联： 利用原位 TEM 技术（In-situ TEM），观察锂离子电池正极材料在充放电循环中的相变、体积变化及表面重构过程。 3. 先进功能材料的畴结构分析： 对铁电、铁磁材料中的电畴和磁畴结构进行高分辨成像和电场/磁场测量（如利用 Lorentz TEM）。 4. 缺陷工程与材料性能调控： 追踪辐照损伤、退火对位错密度和析出相形成的影响。 总结与展望 本书的编写旨在培养读者将 TEM 技术作为一套完整的材料表征工具箱来使用，而不仅仅是观察形貌的手段。通过对基础理论、仪器操作和高级分析方法的系统学习，读者将能够自信地设计实验方案，准确解释复杂的微观结构图像，从而推动材料科学的研究与创新。

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这本书在应用案例的选择上，展现了极高的视野和前瞻性。它并没有仅仅停留在介绍仪器的工作原理上，而是将视角投向了最前沿的研究热点。我看到了一些关于二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）的缺陷分析，以及如何利用高角度环形暗场像（HAADF-STEM）来“看清”单个重原子在催化剂表面的排布情况。这些案例不仅展示了技术的极限能力，更重要的是启发了读者如何将这些成像手段创造性地应用到自己的研究中。它成功地搭建了一座从基础物理到材料工程的桥梁，让读者明白了，显微镜不仅仅是一个观测工具，它更是一种能够赋予科学家“超能力”的探针。阅读这些应用实例时，我仿佛能感受到研究人员在面对一个全新结构时那种兴奋和突破的瞬间，极大地激发了我的学习热情和对微观世界的向往。

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我花了很长时间才把这本书里关于样品制备的部分读完，这部分内容简直是“血泪史”的记录。作者非常坦诚地揭示了电子显微镜成像质量的瓶颈往往不在于仪器本身，而在于样品处理的每一个微小步骤。书里详细描述了从传统的机械抛光、离子束刻蚀到最新的冷冻电镜（Cryo-EM）制备流程，每一种方法都有其独特的优势和致命的弱点。我尤其喜欢它对“伪影”（Artifacts）的讨论，它不是简单地罗列出可能出现的错误图像，而是深入分析了不同制样方法是如何在样品内部引入应力、导致相分离，或者产生表面污染的。这部分读起来充满了实践的智慧和经验的积累，感觉作者不是在写书，而是在传授一个技术大师多年来避免踩坑的“保命秘籍”。对于任何一个想从“拍到照片”到“获得可靠数据”的人来说，这部分内容的重要性，怎么强调都不为过。

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这本书的深度和广度确实让人印象深刻，但坦白说，对于非专业背景的读者来说，某些章节的阅读体验是相当“硬核”的。我记得在讨论像差校正和像散补偿的那几章，简直就像在啃一块难嚼的牛排，每一个句子都挤满了专业名词和复杂的数学推导。作者在理论的推导上毫不含糊，每一个步骤都力求严谨到位，这对于正在做前沿研究的博士生或者资深工程师来说，或许是如获至宝，因为它提供了可以直接用于解决实际技术难题的详尽公式和参数分析。然而，对于我这种只是想了解这个技术大概是怎么运作的读者，这些部分就显得过于密集和枯燥了。如果能增加更多辅助性的图表或者“思考题”来引导读者消化这些复杂的理论，而不是单纯地堆砌公式，体验感可能会更好一些。不过话说回来，正是这种不妥协的深度，才让这本书成为了该领域的“圣经”级别参考书，它瞄准的是行业顶尖，而不是大众普及。

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从排版和视觉呈现的角度来看，这本书的编辑工作做得非常到位，这在技术专著中并不常见。虽然内容是极其严肃的科学，但大量的、高质量的、对比鲜明的图例使得阅读体验提升了一个档次。特别是那些彩色的高分辨率图像，它们不仅仅是插图，更像是艺术品，清晰地展示了晶格的周期性、晶界的复杂结构，甚至是纳米尺度的原子堆积规律。作者似乎非常注重“眼见为实”，很多复杂的概念，比如电子束的聚焦过程或衍射花样的形成，通过精心绘制的示意图，比纯文字解释要直观和深刻得多。唯一的不足可能在于，随着技术的飞速发展，某些特定型号仪器的操作细节更新换代很快，但这本书的价值显然在于那些跨越时间的基础原理和方法论，这些宝贵的知识沉淀，是任何软件升级都无法替代的。

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这本书的封面设计得非常专业，那种深邃的蓝黑色调配上清晰的银色字体，立刻就给人一种严谨、高精尖的感觉。我本来对这个领域了解不多，只是抱着碰运气的心理翻开的，结果一发不可收拾。它的引言部分简直是教科书级别的入门向导，用非常直白易懂的语言，勾勒出了整个微观成像技术领域的宏伟蓝图。作者没有一上来就抛出复杂的公式和晦涩的术语，而是通过一些生动的历史案例，讲述了电子显微镜是如何一步步从理论走向实践，如何彻底改变了材料科学、生物学乃至物理学研究的面貌。我特别欣赏它在基础概念阐述上的耐心，比如对“分辨率”这个核心指标的解释，它不是简单地给出一个数值定义，而是深入剖析了影响分辨率的诸多物理极限，让一个初学者也能明白为什么我们需要不断追求更强的电子束流和更精密的样品制备。这本书的结构组织得像一个精心铺设的迷宫，每走一步都有新的发现，但路线又清晰可见，让人既感到挑战性，又充满探索的乐趣。对于想要建立扎实理论基础的新手来说，这无疑是一份不可多得的敲门砖。

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