目錄
序
前言
上冊
第1章 同步輻射源 劉祖平 1
1.1 同步輻射源的發(fā)展 1
1.1.1 引言——同步輻射的定義和早期的探索 1
1.1.2 同步輻射源的起步階段和同步輻射的優(yōu)良特性 3
1.1.3 同步輻射源發(fā)展的第一波熱潮 8
1.1.4 同步輻射源發(fā)展的第二波熱潮 9
1.1.5 當(dāng)今世界同步輻射源的發(fā)展趨勢 12
1.2 同步輻射源的工作原理 16
1.2.1 電子儲存環(huán) 16
1.2.2 電子直線加速器 46
1.2.3 增強(qiáng)器 55
1.2.4 束流傳輸線 57
1.3 國外同步輻射源簡介 60
1.3.1 美洲 61
1.3.2 歐洲 63
1.3.3 亞洲 68
1.3.4 大洋洲 71
1.4 北京、合肥、上海光源的特點 71
參考文獻(xiàn) 74
第2章 同步輻射原理 劉祖平 高琛 76
2.1 同步輻射譜的產(chǎn)生 76
2.1.1 來自彎轉(zhuǎn)磁鐵的同步輻射譜 76
2.1.2 來自扭擺器的同步輻射譜 88
2.1.3 來自波蕩器的同步輻射譜 90
2.1.4 同步輻射的脈沖特性 99
2.2 同步輻射譜與物質(zhì)的相互作用 101
2.2.1 介質(zhì)在(軟)X射線波段的折射率 103
2.2.2 (軟)X射線的全反射 104
2.2.3 折射、反射時(軟)X射線偏振態(tài)的改變 104
2.2.4 (軟)X射線的吸收 106
2.2.5 (軟)X射線引起的熒光和俄歇電子 107
參考文獻(xiàn) 109
第3章 同步輻射光束線 喬山 111
3.1 光束線及前端區(qū)的一般介紹 111
3.1.1 概論 111
3.1.2 前端區(qū) 111
3.1.3 輻射防護(hù)和人身安全聯(lián)鎖系統(tǒng) 112
3.1.4 真空系統(tǒng) 113
3.2 光的聚焦與偏轉(zhuǎn) 113
3.2.1 反射鏡的一般介紹 113
3.2.2 費馬原理 115
3.2.3 球面和超環(huán)面反射鏡 119
3.2.4 面形誤差對聚焦的影響 120
3.2.5 雙反射鏡系統(tǒng) 121
3.2.6 波帶片 123
3.3 光柵單色器及其束線 125
3.3.1 光柵衍射及相應(yīng)的費馬原理 125
3.3.2 光柵單色器理論 128
3.3.3 光柵單色器的像差及能量分辨率 129
3.3.4 垂直入射單色器 132
3.3.5 SX-700單色器 133
3.3.6 龍型單色器 134
3.3.7 變線距光柵單色器 135
3.3.8 光柵光束線的設(shè)計 136
3.3.9 真空紫外光束線的性能評價 137
3.4 晶體單色器及其光束線 140
3.4.1 晶體衍射理論簡介 140
3.4.2 平晶單色器 143
3.4.3 彎晶單色器 151
參考文獻(xiàn) 152
第4章 同步輻射探測器 劉鵬 黎忠 153
4.1 同步輻射實驗與探測器技術(shù)概述 153
4.2 探測器在同步輻射應(yīng)用研究中的重要地位 153
4.2.1 同步輻射實驗的關(guān)鍵角色 153
4.2.2 同步輻射實驗效率的瓶頸 154
4.3 同步輻射技術(shù)及發(fā)展對探測器的需求 155
4.4 同步輻射實驗中各種主要探測器的介紹 156
4.4.1 氣體探測器 156
4.4.2 閃爍探測器 158
4.4.3 固體探測器 159
4.4.4 成像板 160
4.4.5 電荷耦合器件探測器 161
4.4.6 硅微條探測器 162
4.4 7 像素陣列探測器 164
4.5 同步輻射光束位置監(jiān)測器簡介 164
4.5.1 光敏絲型XBPM 165
4.5.2 刀片型xBPM 166
4.6 同步輻射探測器技術(shù)的發(fā)展 168
4.6.1 高靈敏度大面積探測器 168
4.6.2 高效探測元的發(fā)展 169
4.6.3 快速成像相機(jī)技術(shù) 169
4.6.4 時間分辨復(fù)合型像素計數(shù)探測器 170
4.6.5 能量分辨二維探測器 170
參考文獻(xiàn) 171
第5章 同步輻射X射線衍射、異常衍射 麥振洪 吳忠華 潘國強(qiáng) 賈全杰 173
5.1 實驗裝置 173
5.1.1 光束線配置 173
5.1.2 光束線指標(biāo) 177
5.1.3 實驗站設(shè)備 179
5.1.4 實驗站參數(shù) 181
5.2 高分辨X射線衍射 182
5.2.1 X射線衍射理論概述 182
5.2.2 X射線衍射實驗方法 187
5.2.3 測量分辨率分析 189
5.2.4 粉末衍射實驗數(shù)據(jù)分析 193
5.2.5 應(yīng)用實例 195
5.3 掠入射衍射 197
5.3.1 掠入射衍射理論概述 197
5.3.2 實驗方法 200
5.3.3 實驗數(shù)據(jù)分析 201
5.3.4 應(yīng)用實例 201
5.4 異常衍射精細(xì)結(jié)構(gòu) 203
5.4.1 異常衍射精細(xì)結(jié)構(gòu)理論概述 203
5.4.2 DAFS實驗方法 210
5.4.3 DAFS譜線分析方法 211
5.4.4 應(yīng)用實例 212
參考文獻(xiàn) 216
第6章 同步輻射X射線反射、散射 麥振洪 潘國強(qiáng) 賈全杰 李明 220
6.1 實驗裝置 221
6.1.1 光束線的配置 221
6.1.2 實驗站設(shè)備 223
6.2 X射線反射 225
6.2.1 X射線反射理論概述 225
6.2.2 實驗方法 228
6.2.3 實驗曲線分析和理論擬合應(yīng)用實例 229
6.3 X射線漫散射 240
6.4 非彈性X射線散射 246
6.4.1 簡介 246
6.4.2 非彈性X射線散射理論基礎(chǔ) 247
6.5 X射線磁散射 250
6.5.1 非共振磁X射線散射理論 250
6.5.2 磁共振X射線散射 254
6.6 實驗方法 255
6.6.1 同步輻射非彈性X射線散射實驗方法 255
6.6.2 超高分辨非彈性X射線散射實驗 256
6.6.3 實驗數(shù)據(jù)分析 257
6.6.4 應(yīng)用實例 262
參考文獻(xiàn) 269
第7章 同步輻射小角X射線散射 董寶中 274
7.1 引言 274
7.2 實驗裝置 274
7.2.1 光束線的配置 274
7.2.2 實驗站設(shè)備 275
7.3 實驗方法 281
7.3.1 樣品的制備 281
7.3.2 實驗方法 282
7.4 實驗數(shù)據(jù)分析 284
7.4.1 數(shù)據(jù)的初處理 284
7.4.2 小角散射原理 286
7.4.3 粒子形狀和大小 291
7.4.4 相邊界 296
7.4.5 分形 297
7.4.6 相關(guān)函數(shù)和距離分布函數(shù) 298
7.5 應(yīng)用實例 299
參考文獻(xiàn) 306
第8章 同步輻射X射線生物大分子結(jié)構(gòu)分析 董宇輝 高增強(qiáng) 309
8.1 引言 309
8.2 實驗方法 310
8.2.1 同晶置換法 312
8.2.2 反常散射法 315
8.2.3 反常散射解決相位問題的原理 317
8.3 應(yīng)用實例 320
8.4 新的方法 324
8.4.1 與其他方法的結(jié)合 324
8.4.2 基于自由電子激光的結(jié)構(gòu)解析方法 331
參考文獻(xiàn) 332
第9章 同步輻射X射線吸收譜精細(xì)結(jié)構(gòu) 韋世強(qiáng) 孫治湖 李媛媛 吳自玉 潘志云 閏文盛 謝亞寧 胡天斗 335
9.1 引言 335
9.2 XAFS基本原理 336
9.2.1 單散射理論 336
9.2.2 多重散射理論 338
9.2.3 EXAFS數(shù)據(jù)分析 340
9.3 XAFS實驗技術(shù) 344
9.3.1 透射XAFS測量法 346
9.3.2 熒光XAFS測量法 348
9.3.3 電子產(chǎn)額測量法 350
9.4 XAFS的應(yīng)用 351
9.4.1 納米結(jié)構(gòu)材料 351
9.4.2 半導(dǎo)體材料 353
9.4.3 磁性材料 355
9.4.4 高溫超導(dǎo)和巨磁阻材料 360
9.4.5 催化劑和太陽能電池材料 362
9.4.6 金屬蛋白質(zhì) 364
9.5 XAFS新技術(shù) 367
9.5.1 原位XAFS 367
9.5.2 時間分辨XAFS 369
9.5.3 微區(qū)XAFS 372
9.6 展望 374
參考文獻(xiàn) 375
第10章 同步輻射X射線熒光分析 黃宇營 魏向軍 381
10.1 同步輻射X射線熒光分析原理 381
10.1.1 同步輻射X射線熒光分析發(fā)展簡述 381
10.1.2 國內(nèi)外SR-XRF裝置簡要進(jìn)展 382
10.1.3 X射線熒光分析原理簡述 382
10.1.4 同步輻射光源及SR-XRF特色 387
10.2 同步輻射微束熒光分析方法 388
10.2.1 實驗裝置 388
10.2.2 實驗數(shù)據(jù)分析 394
10.2.3 應(yīng)用實例 395
10.3 同步輻射TXRF分析方法 399
10.3.1 同步輻射TXRF簡介 399
10.3.2 TXRF理論 401
10.3.3 SR-TXRF分析方法及其特點 404
10.3.4 SR-TXRF的最新進(jìn)展及展望 407
10.3.5 SR-TXRF實驗裝置及應(yīng)用簡介 408
10.3.6 實驗數(shù)據(jù)分析 413
10.4 同步輻射XRF相關(guān)三維分析方法 415
10.4.1 X射線熒光CT 415
10.4.2 X射線熒光全場成像 416
10.4.3 共聚焦X射線分析 419
10.4.4 掠出射X射線熒光 421
10.5 小結(jié) 423
參考文獻(xiàn) 424
第11章 同步輻射光電發(fā)射技術(shù) 徐彭壽 奎熱西·依布拉欣 徐法強(qiáng) 朱俊發(fā) 429
11.1 光電子能譜技術(shù) 429
11.1.1 引言 429
11.1.2 光電子能譜的原理 433
11.1.3 軟X射線光電子能譜 444
11.1.4 硬X射線光電子能譜 453
11.1.5 光電子能譜實驗裝置 460
11.2 光電子衍射技術(shù) 462
11.2.1 引言 462
11.2.2 光電子衍射的基本原理 463
11.2.3 光電子衍射的實驗方法 469
11.2.4 光電子衍射技術(shù)的應(yīng)用 475
11.3 光電子顯微技術(shù) 483
11.3.1 引言 483
11.3.2 基本原理 483
11.3.3 PEEM儀器和工作模式 487
11.3.4 光電發(fā)射電子顯微鏡在磁性材料研究中的應(yīng)用 490
11.4 在半導(dǎo)體表面和界面研究中的應(yīng)用 495
11.4.1 引言 495
11.4.2 SiC表面的重構(gòu)和氧化 496
11.4.3 Au/GaN(0001)界面 500
11.4.4 ZnO/SiC異質(zhì)界面的形成 506
11.5 在表面分子吸附和催化中的應(yīng)用 513
11.5.1 表面吸附與催化 513
11.5.2 同步輻射光電子能譜技術(shù)在表面吸附和催化研究中的優(yōu)勢 515
11.5.3 同步輻射光電子能譜在表面吸附及催化研究中的應(yīng)用舉例 517
11.5.4 展望 532
參考文獻(xiàn) 534
下冊
第12章 同步輻射角分辨光電子能譜 周興江 劉國東 孟建橋 趙林 551
12.1 角分辨光電子能譜的工作原理 553
12.2 角分辨光電子能譜實驗裝置 559
12.3 角分辨光電子能譜的理論描述 574
12.4 實驗數(shù)據(jù)分析 581
12.5 角分辨光電子能譜的應(yīng)用 586
12.6 結(jié)束語 609
參考文獻(xiàn) 610
第13章 同步輻射X射線成像 朱佩平 吳自玉 肖體喬 田揚超 余笑寒 儲旺盛 李恩榮 洪友麗 622
13.1 引言 622
13.2 光傳播的物理性質(zhì) 626
13.3 X射線投影成像 645
13.4 X射線“透鏡”成像 684
13.5 X射線探針掃描成像 712
13.6 相干X射線無透鏡成像 732
參考文獻(xiàn) 756
第14章 同步輻射軟X射線顯微術(shù) 邰仁忠 陳敏 許子健 764
14.1 引言 764
14.2 軟X射線顯微術(shù)的成像機(jī)理 765
14.3 軟X射線顯微術(shù) 767
14.4 上海光源軟X射線譜學(xué)顯微光束線站 775
14.5 TXM和STXM的應(yīng)用 780
14.6 結(jié)束語 802
參考文獻(xiàn) 802
第15章 同步輻射材料結(jié)構(gòu)分析高壓技術(shù) 劉景 806
15.1 實驗裝置 806
15.2 實驗方法 816
15.3 實驗數(shù)據(jù)分析 825
15.4 應(yīng)用實例 830
參考文獻(xiàn) 836
第16章 真空紫外光電離質(zhì)譜技術(shù) 齊飛 839
16.1 引言 839
16.2 同步輻射VUV單光子電離技術(shù) 839
16.3 實驗方法和實驗裝置簡介 842
16.4 真空紫外光電離質(zhì)譜的應(yīng)用 848
16.5 結(jié)論與展望 858
參考文獻(xiàn) 859
第17章 同步輻射X射線磁圓二色 閏文盛 郭玉獻(xiàn) 李紅紅 王劼 870
17.1 基本原理 871
17.2 實驗裝置 876
17.3 實驗技術(shù) 882
17.4 應(yīng)用實例 889
17.5 XMCD相關(guān)實驗技術(shù) 900
參考文獻(xiàn) 903
第18章 同步輻射紫外圓二色光譜 張國斌 陶冶 909
18.1 引言 909
18.2 實驗方法 909
18.3 圓二色光譜數(shù)據(jù)分析 917
18.4 SRCD應(yīng)用 919
18.5 時間分辨SRCD 921
參考文獻(xiàn) 922
第19章 同步輻射微納加工技術(shù) 劉剛 吳衍青 925
19.1 引言 925
19.2 同步輻射微納加工技術(shù)原理 926
19.3 同步輻射微納加工的技術(shù)要求 937
19.4 同步輻射微納加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀及展望 952
參考文獻(xiàn) 956
索引 960