本书内容包括X射线粉末衍射、X射线光电子能谱与俄歇电子能谱、X射线吸收精细结构、固体核磁共振波谱、电子顺磁共振波谱、多孔材料的气体吸附技术、透射电子显微镜及电子衍射、电子能量损失谱、扫描电子显微镜、扫描隧道显微镜与原子力显微镜、正电子湮没寿命谱、穆斯堡尔谱，重点介绍了上述结构分析方法的基本概念和基本原理，注重将不同分析方法进行对照和关联，并列举了较多材料结构的研究实例。

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1986-1996，南开大学学士（生物物理）、硕士（凝聚态物理）、博士（物理化学） 1997-1999，比利时鲁汶大学博士后 1996-至今，南开大学教师

目录
前言
第1章 X射线粉末衍射 1
1.1 关于X射线 1
1.1.1 韧致辐射 1
1.1.2 特征X射线 2
1.1.3 X射线的产生——X射线管 3
1.2 X射线与物质的相互作用 4
1.3 X射线的吸收 4
1.4 晶体结构基础 5
1.4.1 布拉维晶格 5
1.4.2 晶面与晶面指数 7
1.4.3 晶向指数 8
1.5 X射线的衍射 9
1.6 粉末衍射仪法 12
1.7 粉末XRD谱的定性分析 14
1.8 衍射强度 16
1.8.1 一个电子对X射线的散射强度 16
1.8.2 一个原子对X射线的散射强度 17
1.8.3 一个晶胞对X射线的散射强度 18
1.8.4 系统消光：点阵消光和结构消光 19
1.8.5 多重性因子 20
1.8.6 角因子 21
1.8.7 吸收因子 22
1.8.8 温度因子 22
1.9 XRD谱图的定量分析 22
1.9.1 物相含量的定量分析 22
1.9.2 相对结晶度分析 24
1.9.3 未知物相的指标化 25
1.9.4 晶胞参数修正 25
1.9.5 晶粒尺度与衍射峰展宽 27
1.10 全谱结构拟合法简介 28
1.11 原位XRD 31
本章小结 32
第2章 X射线光电子能谱与俄歇电子能谱 33
2.1 X射线光电子能谱 33
2.1.1 光电效应——X射线的粒子性 33
2.1.2 光电离 33
2.1.3 电子结合能与材料的表面功函数 34
2.1.4 光电子的逃逸深度——XPS与表面分析 37
2.1.5 XPS谱仪的基本结构 37
2.1.6 样品测试要求 38
2.1.7 认识XPS 谱图 38
2.1.8 荷电效应与中和 44
2.1.9 关于结合能的定标问题 44
2.1.10 化学位移与原子的化学态 46
2.1.11 定性与定量分析 47
2.1.12 角分辨技术 49
2.1.13 深度剖析 50
2.1.14 XPS 元素成像 50
2.1.15 XPS 价带谱 51
2.1.16 紫外光电子能谱 52
2.1.17 准原位与近常压XPS 53
2.2 俄歇电子能谱 55
2.2.1 俄歇效应 55
2.2.2 电子束激发的俄歇电子 56
2.2.3 俄歇电子的动能 56
2.2.4 俄歇电子能谱仪的分辨率和灵敏度 58
2.2.5 认识俄歇电子能谱 58
2.2.6 定性与定量分析 60
2.2.7 扫描俄歇微探针 60
2.2.8 俄歇电子能谱的应用 61
本章小结 62
第3章 X射线吸收精细结构 63
3.1 X射线的吸收 63
3.1.1 光子与物质作用 63
3.1.2 X射线吸收系数 64
3.1.3 吸收边 64
3.2 X射线吸收谱 66
3.2.1 初识XAFS谱 66
3.2.2 XAFS的两个部分：XANES和EXAFS 67
3.3 X射线吸收近边结构 68
3.3.1 XANES简介 68
3.3.2 吸收边与价态 70
3.3.3 L 吸收边XANES 72
3.3.4 XANES与XPS的对比 73
3.3.5 扫描透射X 射线显微分析 74
3.4 扩展X 射线吸收精细结构 75
3.4.1 EXAFS简介 75
3.4.2 EXAFS中吸收系数振荡的物理内涵 76
3.4.3 EXAFS的定量分析 79
3.4.4 傅里叶变换——径向结构函数 82
3.4.5 EXAFS 数据处理分析 83
3.4.6 小波分析 87
3.4.7 EXAFS的应用实例 88
本章小结 88
第4章 固体核磁共振波谱 90
4.1 核磁共振的基本原理 90
4.1.1 角动量取向空间量子化 90
4.1.2 施特恩-格拉赫实验——原子磁矩取向的空间量子化 92
4.1.3 磁场中的核自旋 93
4.1.4 第一个核磁共振实验 94
4.1.5 化学位移 95
4.1.6 脉冲傅里叶变换核磁共振 96
4.2 核磁共振实验的基本物理过程 96
4.2.1 核磁共振谱仪 96
4.2.2 核自旋磁化的经典力学模型 97
4.2.3 旋转坐标系、脉冲宽度和扳转角 99
4.2.4 自旋-晶格弛豫 103
4.2.5 自旋-自旋弛豫 103
4.2.6 完成一个最基本的NMR 实验 104
4.3 固体中的核自旋相互作用 104
4.3.1 偶极-偶极相互作用 105
4.3.2 化学位移作用 107
4.3.3 核电四极相互作用 110
4.4 常用固体核磁共振实验方法 116
4.4.1 魔角旋转 116
4.4.2 半整数四极核的高分辨粉末谱 118
4.4.3 异核去耦技术 122
4.4.4 交叉极化 123
4.5 固体NMR 的应用实例 124
本章小结 128
第5章 电子顺磁共振波谱 129
5.1 电子顺磁共振的基本原理 129
5.1.1 电子的自旋、自旋磁矩和朗德因子 129
5.1.2 EPR的基本原理 130
5.2 电子顺磁共振谱简析 132
5.2.1 EPR谱仪 132
5.2.2 EPR谱 133
5.2.3 超精细相互作用 134
5.2.4 自旋捕获 138
5.2.5 EPR谱的各向异性与粉末谱 139
5.2.6 多自旋体系的零场分裂 140
5.3 EPR 谱的应用实例 141
本章小结 142
第6章 多孔材料的气体吸附技术143
6.1 气体分子的吸附 143
6.1.1 分子间作用力 143
6.1.2 吸附的本质 144
6.1.3 气体吸附等温线 144
6.2 气体吸附的单层及多层理论模型 145
6.2.1 朗缪尔单分子层吸附模型 145
6.2.2 多分子层吸附等温方程——BET 方程147
6.2.3 比表面积的测量 149
6.3 气体吸附的过程描述 150
6.3.1 物理吸附测量——静态容量法 150
6.3.2 介孔中的毛细凝聚 152
6.3.3 气体吸附过程静态描述 153
6.3.4 吸附等温线的类型 154
6.3.5 脱附滞后环 155
6.4 孔径分布分析 156
6.4.1 孔分布分析 156
6.4.2 TSE现象 158
6.5 多孔材料的氮气吸附应用 160
本章小结 162
第7章 透射电子显微镜及电子衍射 163
7.1 TEM 成像原理及基本构造 163
7.1.1 用电子束成像 163
7.1.2 透射电子显微镜的基本构造 164
7.1.3 透射电子显微镜的工作模式 166
7.2 电子衍射 167
7.2.1 倒易点阵 168
7.2.2 共晶带的晶面对应的倒易矢量 171
7.2.3 劳厄方程 172
7.2.4 埃瓦尔德球 172
7.2.5 电子衍射公式 173
7.2.6 偏离参量 174
7.2.7 电子衍射图样 175
7.2.8 选区电子衍射及衍射图样标定 177
7.2.9 单晶电子衍射图样标定 178
7.2.10 多晶衍射花样 180
7.2.11 二次衍射 181
7.2.12 高阶劳厄带 181
7.3 不同成像模式与衬度成像 182
7.4 衍射衬度像 183
7.4.1 厚度条纹 186
7.4.2 等倾条纹 187
7.4.3 晶体缺陷分析 188
7.5 高分辨透射电子像与相位衬度 189
7.6 扫描透射像 191
7.7 透射电子显微镜新技术简介 193
7.7.1 iDPC-STEM成像技术 193
7.7.2 原位透射电子显微镜 194
7.7.3 冷冻透射电子显微镜 196
本章小结 196
第8章 电子能量损失谱 198
8.1 电子束的能量损失 198
8.1.1 激发声子的能量损失 198
8.1.2 低能损失：激发等离激元或激发价电子跃迁 199
8.1.3 激发芯能级电子的能量损失 200
8.2 透射电子显微镜中的电子能量损失谱仪 200
8.3 初识电子能量损失谱 202
8.3.1 零损失区 202
8.3.2 低能损失区 202
8.3.3 高能损失区 204
8.4 用电子能量损失谱进行元素分析 204
8.4.1 利用EELS 谱进行元素分布成像 204
8.4.2 EELS 与EDS 206
8.5 电子能量损失谱的精细结构 207
8.5.1 电子能量损失近边结构 207
8.5.2 扩展电子能量损失精细结构 209
8.5.3 EELS 与XAFS 的对应关系 211
8.6 EELS 的应用实例 211
本章小结 215
第9章 扫描电子显微镜 217
9.1 扫描电子显微镜的基本原理 217
9.1.1 二次电子 217
9.1.2 扫描电子显微镜成像的基本工作原理 218
9.1.3 图像衬度 219
9.1.4 扫描电子显微镜的样品制备 220
9.2 背散射电子的应用 220
9.2.1 背散射电子简介 220
9.2.2 电子背散射衍射技术 221
9.3 电子探针显微分析 225
9.4 扫描电子显微镜新技术 228
本章小结 229
第10章 扫描隧道显微镜与原子力显微镜 230
10.1 扫描隧道显微镜 230
10.1.1 量子隧穿效应 230
10.1.2 扫描隧道显微镜的基本原理 232
10.1.3 扫描隧道显微镜的工作模式 235
10.1.4 STM仪器的基本构造 235
10.1.5 STM实例分析 236
10.1.6 扫描隧道谱 238
10.1.7 针尖的原子操纵 241
10.2 原子力显微镜 242
10.2.1 原子力显微镜的工作原理 242
10.2.2 原子力显微镜的成像模式 243
10.2.3 AFM假象 244
10.2.4 AFM的应用实例 246
本章小结 249
第11章 正电子湮没寿命谱 250
11.1 关于正电子 250
11.1.1 正电子的发现 250
11.1.2 放射核的衰变 251
11.1.3 正电子湮没 251
11.1.4 指数衰变规律 252
11.2 正电子湮没寿命 253
11.2.1 正电子与物质相互作用过程：热化-扩散-湮没 253
11.2.2 正电子寿命 253
11.2.3 正电子湮没与结构缺陷 254
11.3 正电子湮没寿命谱的测量与分析 255
11.3.1 正电子湮没寿命谱仪 255
11.3.2 符合法 255
11.3.3 正电子湮没寿命谱的分析 257
11.4 正电子湮没寿命谱的应用实例 258
11.5 正电子激发的俄歇电子能谱 262
11.6 正电子发射计算机断层扫描简介 262
本章小结 264
第12章 穆斯堡尔谱 265
12.1 穆斯堡尔效应 265
12.1.1 原子核的能态和壳层模型 265
12.1.2 原子核的放射性与衰变 266
12.1.3 原子核的γ 射线共振吸收 266
12.1.4 原子核辐射的反冲现象 267
12.1.5 多普勒效应与γ 射线的频移 269
12.2 穆斯堡尔谱仪 270
12.3 穆斯堡尔谱的分析 271
12.3.1 同质异能位移 271
12.3.2 核电四极相互作用 272
12.3.3 磁超精细相互作用 273
12.4 引力红移实验 275
12.5 穆斯堡尔谱的应用实例 276
本章小结 279
参考文献 280