适读人群 ：工科类学生
本书内容主要包括先进透射电子显微术，聚焦离子束技术，同步辐射光源、中子源及表征技术，先进谱学技术等先进表征技术和手段，并通过丰富的实验案例和前沿研究成果，展示先进材料表征方法和技术在纳米科技领域中的具体应用。

本书内容主要包括先进透射电子显微术，聚焦离子束技术，同步辐射光源、中子源及表征技术，先进谱学技术等先进表征技术和手段，并通过丰富的实验案例和前沿研究成果，展示先进材料表征方法和技术在纳米科技领域中的具体应用。
本书适合作为纳米科技、材料科学和相关专业的高年级本科生和研究生的教材，同时也适合作为材料学、纳米科学、凝聚态物理、化学等相关领域研究人员和专业人士的参考书籍。

高等院校教师

前言
第1章材料表征的物理基础和基本
方法
1.1晶体学基础
1.1.1晶体的微观特征
1.1.2晶体的结构对称性
1.1.3倒易点阵
1.2电磁波、粒子束与物质相互作用基础
1.2.1光子与物质的相互作用
1.2.2电子束与物质的相互作用
1.3衍射表征技术
1.3.1X射线衍射
1.3.2中子衍射
1.4显微表征技术
1.4.1光学显微术
1.4.2透射电子显微术
1.4.3扫描电子显微术
1.4.4扫描探针显微术
1.5谱学表征技术
1.5.1紫外-可见-近红外吸收光谱
1.5.2傅里叶变换红外光谱
1.5.3荧光光谱
1.5.4拉曼光谱
1.5.5X射线光电子能谱
思考题
参考文献
第2章先进透射电子显微术
2.1像差校正电子显微术
2.1.1TEM中的像差
2.1.2像差校正原理与技术
2.2定量电子显微分析
2.2.1图像处理
2.2.2常见图像处理技术
2.2.3应用
2.3原位电子显微术
2.3.1原位电子显微术原理
2.3.2原位技术应用
2.4单原子成像技术
2.4.1单原子成像发展历史
2.4.2单原子成像技术基础
2.4.3单原子成像技术及其谱学应用方法
2.5洛伦兹透射电镜
2.5.1洛伦兹电子显微术磁畴成像原理
2.5.2洛伦兹菲涅尔模式磁畴结构解析方法
2.5.3离轴电子全息磁畴成像原理及方法
2.5.4微分相位衬度技术磁畴成像原理及方法
思考题
参考文献
第3章聚焦离子束技术
3.1聚焦离子束系统结构
3.1.1离子源
3.1.2离子光学柱体
3.1.3探测器和分析附件
3.1.4其他附件
3.2离子束与固体的相互作用
3.2.1离子束与固体的相互作用机理
3.2.2离子束、电子束与固体的相互作用机理异同
3.3聚焦离子束功能
3.3.1成像
3.3.2刻蚀
3.3.3沉积
3.4应用实例
3.4.1透射电镜(TEM)样品制备
3.4.2三维原子探针(3DAP/APT)制备
3.4.3截面分析
3.4.4三维重构
3.4.5微纳加工
3.5发展中的聚焦离子束系统
3.5.1硬件性能提升
3.5.2软件功能多样化
3.5.3与其他附件/设备的联用
思考题
参考文献
第4章同步辐射光源、中子源及表征技术
4.1同步辐射光源与中子源
4.1.1X射线与中子的基本性质
4.1.2同步辐射光源
4.1.3中子源
4.1.4当代设备和技术进展
4.2X射线衍射（XRD）
4.2.1X射线衍射的基本原理
4.2.2实验方法与数据分析
4.2.3案例研究与最新进展
4.3X射线吸收精细结构谱（XAFS）
4.3.1X射线吸收精细结构谱（XAFS）的基本原理
4.3.2X射线吸收精细结构谱（XAFS）的实验方法
4.3.3X射线吸收精细结构谱（XAFS）的数据分析和案例研究
4.4小角散射（SAS）
4.4.1小角散射的基本原理
4.4.2实验方法与数据分析
4.4.3案例研究与最新进展
4.5反射技术
4.5.1X射线/中子反射理论的原理
4.5.2中子反射的特性
4.5.3实验方法与数据分析
4.5.4案例研究与最新进展
思考题
参考文献
第5章先进谱学技术
5.1原位X射线光电子能谱
5.1.1引言
5.1.2X射线光电子能谱的基本原理
5.1.3X射线光电子能谱的定性和
定量分析方法
5.1.4原位X射线光电子能谱仪
5.2先进拉曼光谱学
5.2.1拉曼光谱的原理与发展
5.2.2先进拉曼光谱技术
5.2.3拉曼光谱表征技术的应用
5.3原位傅里叶变换红外光谱
5.3.1引言
5.3.2原位傅里叶变换红外光谱基础
5.3.3原位傅里叶变换红外光谱仪
5.3.4原位傅里叶变换红外光谱
应用实例
5.4超快光谱学
5.4.1引言
5.4.2飞秒-瞬态吸收光谱
5.4.3超快时间分辨荧光光谱
5.5单颗粒光谱学
5.5.1提供单颗粒信息的基本方法
5.5.2单颗粒光谱学表征实例
5.5.3单颗粒光谱学前景和挑战
5.6其他先进谱学技术
5.6.1正电子湮没谱学
5.6.2二次谐波
思考题
参考文献
总结与展望纳米材料和器件表征的
挑战和方向

随着科技的飞速发展，材料科学已成为推动现代工业和科技发展的关键力量。特别是纳米科技的兴起，标志着人类对物质的认识和利用进入了一个新的维度。在纳米尺度下，材料展现出了与宏观世界截然不同的物理化学特性。这些特性为新材料的开发和现有材料性能的提升提供了无限可能，同时也为材料的表征技术带来了新的挑战并提出了新的要求。新兴的表征技术如原位X射线谱学、原位定量电子显微学、同步辐射技术等，为纳米材料的研究提供了强有力的工具。
本书正是在这样的大背景下应运而生的，旨在为相关领域的科研人员、工程师、学生和对此领域感兴趣的读者提供一份全面深入的学习和参考资源。本书以纳米科技为核心，系统地介绍了当前材料表征领域的先进方法和技术。编者旨在通过本书，使读者能够掌握各种先进表征技术的基本原理和操作方法，学会如何运用这些技术来研究纳米材料的结构和性能，从而理解纳米材料的基本特性及其在纳米尺度下的特殊行为。
本书分别介绍了以先进透射电子显微术、聚焦离子束技术、同步辐射光源、谱学技术为基础发展出的各种先进材料表征手段和技术，并提供了丰富的示例，确保内容的准确性和前沿性。在此基础上，提出了纳米材料和器件表征的可能挑战，并展望了相关发展方向。本书适合作为纳米科技、材料科学和相关专业的高年级本科生和研究生的教材，同时也适合作为材料学、纳米科学、凝聚态物理、化学等相关领域研究人员和专业人士的参考书籍。希望本书能够激发读者对纳米材料研究的兴趣，促进科学探索和技术创新。
本书第1章由王荣明、段嗣斌撰写，第2章由王荣明、段嗣斌、周武、杨烽、朱玉辰、叶欢宇、张颖撰写，第3章由彭开武、乔祎撰写，第4章由姜乃生、李宇展撰写，第5章由孙颖慧、张俊英、单艾娴、毛梁、郑辉斌撰写，总结与展望由王荣明、杨烽撰写。全书稿件由所有参编人员校对，由王荣明、段嗣斌、姜乃生和彭开武审定。
感谢支持本书编写的每一个人。没有每一个参与者的努力和贡献，本书是不可能完成的。编者期待着读者的反馈，使本书能够不断改进和更新内容，从而成为纳米科技领域的经典教材。
愿本书伴随读者在纳米科技的探索之旅中，不断前行，不断发现。
编者