中國科學技術大學精品教材：同步輻射套用基礎

《中國科學技術大學精品教材：同步輻射套用基礎》一書的出版社是中國科學技術大學出版社，作者是徐彭壽，潘國強。

基本介紹

• 書名：中國科學技術大學精品教材：同步輻射套用基礎
• 作者：徐彭壽，潘國強
• 出版社：中國科學技術大學出版社
• 裝幀：平裝
• 語言：簡體中文
• 地區：大陸

內容簡介

《同步輻射套用基礎》著重講述同步輻射套用的基本原理及其相關的基礎知識，同時也涉及同步輻射的實驗方法及其在一些重要領域的套用。其內容分為軟X射線和真空紫外（包括紅外）與硬X射線兩大部分，前者包括光電子能譜、真空紫外和紅外光譜、軟X射線顯微術、同步輻射光刻；後者包括X射線吸收、X射線衍射和散射。由於同步輻射套用涉及許多學科的基礎知識，考慮到許多同學在大學本科階段並未學過這些課程，《同步輻射套用基礎》適當補充了一些必備的量子力學、固體物理、原子光譜和X射線光學的基礎知識。《同步輻射套用基礎》可作為“核科學與技術”及其他與同步輻射相關學科的研究生通用教材，也可以作為初涉同步輻射人員的參考書。

目錄

總序

前言

第1章 同步輻射光電子能譜概論

1.1 量子力學的基本概念

1.1.1 微觀粒子的波粒二象性

1.1.2 波函式

1.1.3 薛丁格方程

1.1.4 氫原子能級和波函式

1.1.5 定態微擾論

1.1.6 含時微擾與量子躍遷

1.2 固體能帶論基礎知識

1.2.1 布洛赫定理

1.2.2 倒格子和波矢

1.2.3 能帶和能隙

1.2.4 布里淵區

1.2.5 能態密度和費米面

1.3 光電發射的物理過程

1.3.1 光電激發的三步模型

1.3.2 光電離截面和電子逃逸深度

1.3.3 光電子能量分布曲線

1.3.4 光電發射中的守恆量

1.3.5 光電發射中的偏振選擇定則

1.4 光電子能譜基礎

1.4.1 光電子能譜的基本原理

1.4.2 光電子能譜的實驗裝置

1.5 同步輻射光電子能譜技術

1.5.1 同步輻射價帶光電子譜

1.5.2 同步輻射芯能級光電子譜

1.5.3 同步輻射光電子譜的工作模式

第2章 軟X射線顯微術和同步輻射光刻簡介

2.1 軟X射線顯微術的基本概念

2.1.1 引言

2.1.2 顯微術與生物結構研究

2.1.3 軟X射線顯微術中光與物質的相互作用

2.2 軟X射線光學的基礎知識

2.2.1 軟X射線的折射

2.2.2 軟X射線的反射

2.2.3 軟X射線多層膜反射鏡

2.2.4 軟X射線的衍射和波帶片

2.3 軟X射線接觸顯微術

2.3.1 基本裝置和原理

2.3.2 接觸顯微術的軟X射線源

2.3.3 生物樣品顯微圖像的探測

2.3.4 軟X射線接觸顯微成像實驗方法

2.3.5 接觸顯微成像的套用

2.3.6 接觸顯微成像的解析度

2.4 軟X射線成像顯微鏡

2.4.1 普通透射式軟X射線成像顯微鏡

2.4.2 相襯軟X射線顯微鏡

2.4.3 透射式掃描軟X射線顯微成像

2.4.4 軟X射線成像顯微鏡的套用

2.5 軟X射線全息顯微成像技術簡介

2.5.1 全息術基本概念

2.5.2 軟X射線全息顯微成像技術

2.5.3 軟X射線全息顯微成像技術的套用

2.6 同步輻射X射線光刻技術

2.6.1 光刻技術簡介

2.6.2 X射線光刻的基本原理

2.6.3 同步輻射x射線光刻的關鍵技術

2.7 同步輻射中的LIGA技術

2.7.1 MEMS和LIGA技術簡介

2.7.2 LIGA技術的基本原理和工藝

2.7.3 LlGA技術的套用

第3章 同步輻射真空紫外和紅外光譜基礎

3.1 固體的光學性質

3.1.1 波動方程和光學常數

3.1.2 復介電常數與光吸收

3.1.3 克拉末-克朗尼格（Kramers-Kronig）關係

3.1.4 吸收係數和吸收光譜

3.1.5 反射係數和反射譜

3.1.6 發射譜和激發譜

3.2 固體光譜基礎

3.2.1 帶問躍遷的吸收和發射光譜

3.2.2 激子光譜

3.2.3 雜質和缺陷態光譜

3.2.4 稀土和過渡金屬離子光譜

3.3 同步輻射真空紫外光譜技術和套用

3.3.1 同步輻射真空紫外光譜實驗技術和裝置

3.3.2 稀有氣固體激子光譜

3.3.3 BaF。晶體的價帶一芯帶躍遷

3.3.4 稀土光譜中的量子剪裁

3.4 同步輻射紅外光譜簡介

3.4.1 晶格振動的基本概念

3.4.2 晶格振動與紅外吸收

3.4.3 自由載流子的紅外吸收與等離激元

3.4.4 同步輻射紅外光譜技術

第4章 同步輻射X射線衍射基本原理和套用

4.1 晶體結構的對稱性

4.1.1 晶體的周期性結構和性質

4.1.2 點陣

4.1.3 晶體結構的對稱元素和晶系

4.1.4 晶胞

4.1.5 晶體學點群和空間群

4.2 x射線衍射的運動學理論

4.2.1 Laue方程

4.2.2 Bragg方程

4.2.3 倒易矢量

4.2.4 晶體衍射方向和倒易矢量

4.2.5 收集單晶體衍射數據方法簡介

4.2.6 衍射強度和結構因子

4.3 同步輻射x射線衍射套用

4.3.1 同步輻射x射線在生物大分子晶體學中的套用

4.3.2 同步輻射x射線高分辨粉末衍射

4.3.3 同步輻射x射線高分辨單晶衍射

4.3.4 反常散射在材料科學、小分子晶體結構測定中的套用

第5章 x射線散射基礎

5.1 不完整晶體的漫反射

5.1.1 不完整晶體x射線衍射強度的普遍公式

5.1.2 平均點陣的Bragg反射

5.1.3 偏離平均點陣引起的漫散射

5.1.4 不完整晶體的漫散衍射圖像

5.1.5 位移無序和置換無序

5.2 非晶態物質結構的x射線分析

5.2.1 普適x射線散射方程

5.2.2 非晶態物質徑向分布函式（RDF）

5.2.3 偏分布函式的測定

5.3 薄膜、多層膜的x射線反射和散射

5.3.1 x射線在界面中的折射與反射

5.3.2 折射率

5.3.3 包括吸收係數的折射率

5.3.4 在x射線區域的Snell公式及Fresnel方程

5.3.5 均勻薄層（薄膜）的x射線反射

5.3.6 多層膜的鏡面反射（SpecularReflectivity）

5.3.7 有限梯度界面的反射率

5.3.8 計算具有粗糙度界面及表面的反射率的一般理論

第6章 X射線吸收精細結構譜

6.1 X射線吸收譜

6.1.1 X射線的吸收係數

6.1.2 激發原子的去激發

6.1.3 電子光譜的選擇定則

6.1.4 元素的特徵線及吸收邊

6.1.5 孤立原子的x射線吸收係數的量子力學計算（簡單模型）

6.1.6 x射線多極自發發射（吸收）的量子理論

6.2 x射線吸收精細結構

6.2.1 產生XAFS的物理機理

6.2.2 x射線吸收的測量方法

6.2.3 XAFS的實驗站和實驗技術

6.3 EXAFS實驗方法

6.3.1 EXAFS產生的物理機理

6.3.2 歸一化的EXAFS函式

6.3.3 EXAFS函式的基本理論公式

6.3.4 EXAFS的數據處理

6.4 XAFS的套用

6.4.1 引言

6.4.2 半導體納米微晶體CdTe的EXAFS研究

6.5 XAFS實驗技術的發展

附錄1 X射線散射的量子理論

附錄2 Gauss統計和Gauss積分

附錄3 傅立葉變換

附錄4 狄拉克（Dirac）函式

前言

2008年是中國科學技術大學建校五十周年。為了反映五十年來辦學理念和特色，集中展示教材建設的成果，學校決定組織編寫出版代表中國科學技術大學教學水平的精品教材系列。在各方的共同努力下，共組織選題281種，經過多輪、嚴格的評審，最後確定50種入選精品教材系列。

1958年學校成立之時，教員大部分都來自中國科學院的各個研究所。作為各個研究所的科研人員，他們到學校後保持了教學的同時又作研究的傳統。同時，根據“全院辦校，所繫結合”的原則，科學院各個研究所在科研第一線工作的傑出科學家也參與學校的教學，為本科生授課，將最新的科研成果融入到教學中。五十年來，外界環境和內在條件都發生了很大變化，但學校以教學為主、教學與科研相結合的方針沒有變。正因為堅持了科學與技術相結合、理論與實踐相結合、教學與科研相結合的方針，並形成了優良的傳統，才培養出了一批又一批高質量的人才。