本书是由国内三个同步辐射装置第一线的40多名业务骨干共同编纂而成。全面介绍同步辐射的产生、性质、加速器、光束线和实验方法、数据分析、应用实例以及国际发展趋势。全书共分19章：前4章介绍同步辐射装置，主要包括同步辐射源、同步辐射产生原理、同步辐射装置光路和同步辐射探测器。第5~19章介绍同步辐射实验方法，主要包括国内三个同步辐射装置目前已有的部分光束线站、实验方法及应用实例。本书力图理论联系实际、深入浅出，而又不失其先进性、实用性和普适性，既有基础理论、基本原理深入浅出的介绍，也有实验装置和翔实的应用实例。
本书可供从事材料科学、生命科学、环境科学、物理学、化学、医药学、地质学等学科领域的高等院校和科研院所的教师、科研人员和工程技术人员以及研究生参考，也可供从事同步辐射应用专业人员和各实验站管理人员参阅，尤其适合那些计划到同步辐射实验站进行实验的研究人员阅读和参考。
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麦振洪等所著的《同步辐射光源及其应用(下)(精)》是由国内三个同步辐射装置第一线的40多名业务骨干共同编纂而成。全面介绍同步辐射的产生、性质、加速器、光束线和实验方法、数据分析、应用实例以及国际发展趋势。既有基础理论、基本原理深入浅出的介绍，也有实验装置和翔实的应用实例。力图理论联系实验、深入浅出，而又不失其先进性、实用性和普适性，全书共分19章。
目录
序
下册
第12章 同步辐射角分辨光电子能谱 周兴江 刘国东 孟建桥 赵林 551
12.1 角分辨光电子能谱的工作原理 553
12.1.1 角分辨光电子能谱的基本原理 553
12.1.2 角分辨光电子能谱的功能 555
12.1.3 角分辨光电子能谱技术的进展 556
12.1.4 表面敏感性与体效应 558
12.1.5 光电子能谱实验中的空间电荷效应 558
12.2 角分辨光电子能谱实验装置 559
12.2.1 光源 559
12.2.2 电子能量分析仪 563
12.2.3 超高真空系统 572
12.2.4 温度可控样品转角系统 573
12.3 角分辨光电子能谱的理论描述 574
12.3.1 三步模型和单步模型 574
12.3.2 突发近似和单粒子谱函数 576
12.3.3 矩阵元效应 579
12.4 实验数据分析 581
12.4.1 能量分布曲线和动量分布曲线 581
12.4.2 色散关系和费米面 582
12.4.3 电子自能分析和最大熵方法 584
12.5 角分辨光屯子能谱的应用 586
12.5.1 高温超导体能带结构和费米面 586
12.5.2 高温超导体超导能隙 591
12.5.3 高温超导体中的赝能隙研究 593
12.5.4 高温超导体中的多体相互作用 595
12.5.5 角分辨光电子能谱对其他材料电子结构的研究 600
12.6 结束语 609
参考文献 610
第13章 同步辐射X射线成像 朱佩平 吴自玉 肖体乔 田扬超 余笑寒 储旺盛 李恩荣 洪友丽 621
13.1 引言 621
13.2 光传播的物理性质 625
13.2.1 光的波粒二象性 625
13.2.2 光束的基本单元波包 626
13.2.3 光的相位和相位探测 630
13.2.4 光的相干性 632
13.2.5 相干光子数和亮度 636
13.2.6 光的传播性质和成像的关系 640
13.3 X射线投影成像 644
13.3.1 投影成像模型的建立 645
13.3.2 相位衬度投影成像的原理和方法 650
13.3.3 相位衬度CT 663
13.3.4 同步辐射投影成像应用实例 680
13.4 X射线“透镜”成像 683
13.4.1 X射线“透镜”的发展 683
13.4.2 波带片的光学性质 685
13.4.3 全场X射线显微镜成像原理 697
13.4.4 X射线相衬显微镜成像原理 699
13.4.5 X肘线显微镜纳米CT三维成像原理 702
13.4.6 同步辐射（全场）软X射线显微镜 703
13.4 7 同步辐射（全场）硬X射线显微镜 705
13.4.8 X射线显微镜应用实例 706
13.5 X射线探针扫描成像 711
13.5.1 小孔滤波获得相干照明方法 712
13.5.2 长距离获得相干照明的方法 715
13.5.3 增大X射线“透镜”数值孔径的方法 715
13.5.4 软X射线扫描探针成像应用举例 719
13.5.5 硬X射线显微谱学方法 726
13.6 相干X射线无透镜成像 730
13.6.1 X射线全息成像 731
13.6.2 X射线全息成像对相干性的要求 737
13.6.3 X射线全息成像应用和最近发展 739
13.6.4 X射线相干衍射成像 740
13.6.5 相干衍射成像对相干性的要求 750
13.6.6 X射线相干衍射成像应用举例 751
参考文献 755
第14章 同步辐射软X射线显微术 ——邰仁忠 陈敏 许子健 762
14.1 引言 762
14.2 软X射线显微术的成像机理 763
14.2.1 软X射线显微术的衬度 763
14.2.2 衬度、剂量及辐射损伤 764
14.3 软X射线显微术 765
14.3.1波带片 765
14.3.2 扫描透射软X射线显微镜 767
14.3.3 透射软X射线显微镜 769
14.3.4 其他软X射线显微镜 771
14.3.5 几种显微术的优缺点 773
14.4 上海光源软X射线谱学显微光束线站 773
14.4.1 上海光源软X射线谱学显微光束线布局 773
14.4.2 实验站布局及实验方法 775
14.5 TXM和STXM的应用 778
14.5.1 在生命科学中的应用 779
14.5.2 在材料科学和物理学中的应用 791
14.6 结束语 800
参考文献 800
第15章 同步辐射材料结构分析高压技术 刘景 804
15.1 实验装置 804
15.1.1 高压装置 804
15.1.2 X射线衍射装置 809
15.1.3 光束线和微束聚焦系统 812
15.2 实验方法 814
15.2.1 样品准备 814
15.2.2 高压衍射数据的获取 815
15.2.3 能量色散衍射实验 816
15.2.4 角色散衍射实验 819
15.2.5 激光加温DAC实验 821
15.2.6 径向X射线衍射 822
15.3 实验数据分析 823
15.3.1 数据格式的转换 823
15.3.2 谱峰分析及指派 825
15.3.3 晶胞参数的确定 826
15.3.4 全谱拟合及Rietveld结构精修 826
15.3.5 状态方程拟合 827
15.4 应用实例 828
15.4.1 钙钛矿结构PbCr03的等结构相变 828
15.4.2 Ta的准静水压状态方程 830
15.4.3 非静水压下材料弹性模量及强度研究 832
参考文献 834
第16章 真空紫外光电离质谱技术 齐飞 837
16.1 引言 837
16.2 同步辐射VUV单光子电离技术 837
16.3 实验方法和实验装置简介 840
16.3.1 光束线介绍 840
16.3.2 高次谐波的消除 841
16.3.3 实验站简介 845
16.4 真空紫外光电离质谱的应用 846
16.4.1 在化学反应动力学研究中的应用 846
16.4.2 在燃烧研究中的应用 850
16.4.3 大气气溶胶的光电离 852
16.4.4 纳米粒子的VUV光散射 852
16.4.5 低温等离子体诊断 852
16.4.6 在分析化学中的应用 853
16.5 结论与展望 856
参考文献 857
第17章 同步辐射X射线磁圆二色 闫文盛 郭玉献 李红红 王劫 868
17.1 基本原理 869
17.2 实验装置 874
17.2.1 圆偏振X射线源 874
17.2.2 光束线 876
17.2.3 磁铁系统 878
17.2.4 X射线吸收探测设备 879
17.3 实验技术 880
17.3.1 轨道与自旋磁矩的测量 880
17.3.2 电子产额的饱和效应 882
17.3.3 磁矩测量的实验误差 883
17.3.4数据分析 884
17.4 应用实例 887
17.4.1 在磁性多层膜和磁性合金薄膜中的应用 887
17.4.2 在自旋电子学中的应用 888
17.4.3 在磁性低维体系中的应用 890
17.4.4 磁各向异性的表征 891
17.4.5 元素分辨的磁滞回线测量 893
17.4.6 深度分辨的磁矩图像 896
17.5 XMCD相关实验技术 898
17.5.1 光电发射磁圆二色 898
17.5.2 X射线磁线二色 899
参考文献 901
第18章 同步辐射紫外圆二色光谱 张国斌 陶冶 907
18.1 引言 907
18.2 实验方法 907
18.2.1 检测原理 907
18.2.2 同步辐射紫外圆二色装置组成 909
18.2.3 SRCD相对常规CD的优越性 910
18.2.4 SRCD谱仪性能及其对测试结果的影响 912
18.2.5 SRCD实验注意事项 913
18.3 圆二色光谱数据分析 915
18.3.1 定性分析 915
18.3.2 定量分析 916
18.3.3 CD的单位 917
18.4 SRCD应用 917
18.5 时间分辨SRCD 919
参考文献 920
第19章 同步辐射微纳加工技术 刘刚 吴衍青 923
19.1 引言 923
19.2 同步辐射微纳加工技术原理 924
19.2.1 LIGA技术 924
19.2.2 高分辨率X射线曝光技术 930
19.2.3 X射线干涉光刻技术 933
19.3 同步辐射微纳加工的技术要求 935
19.3.1 同步辐射深度光刻技术要求 935
19.3.2 高分辨率X射线光刻技术要求 944
19.3.3 X射线干涉光刻技术要求 948
19.4 同步辐射微纳加工技术的研究现状及展望 950
19.4.1 LIGA技术 950
19.4.2 高分辨率X射线曝光技术 951
19.4.3 X射线干涉光刻技术 952
参考文献 954
索引 960
上册
第1章 同步辐射源 刘祖平 1
1.1 同步辐射源的发展 1
1.2 同步辐射源的工作原理 16
1.3 国外同步辐射源简介 60
1.4 北京、合肥、上海光源的特点 71
参考文献 74
第2章 同步辐射原理 刘祖平 高琛 76
2.1 同步辐射谱的产生 76
2.2 同步辐射谱与物质的相互作用 101
参考文献 109
第3章 同步辐射光束线 乔山 111
3.1 光束钱及前端区的一般介绍 111
3.2 光的聚焦与偏转 113
3.3 光栅单色器及其束线 125
3.4 晶体单色器及其光束线 140
参考文献 152
第4章 同步辐射探测器 刘鹏 黎忠 153
4.1 同步辐射实验与探测器技术概述 153
4.2 探测器在同步辐射应用研究中的重要地位 153
4.3 同步辐射技术及发展对探测器的需求 155
4.4 同步辐射实验中各种主要探测器的介绍 156
4.5 同步辐射光束位置监测器简介 164
4.6 同步辐射探测器技术的发展 168
参考文献 171
第5章 同步辐射X射线衍射、异常衍射 麦振洪 吴忠华 潘国强 贾全杰 173
5.1 实验装置 173
5.2 高分辨X射线衍射 182
5.3 掠入射衍射 197
5.4 异常衍射精细结构 203
参考文献 216
第6章 同步辐射X射线反射、散射 麦振洪 潘国强 贾全杰 李明 220
6.1 实验装置 221
6.2 X射线反射 225
6.3 X射线漫散射 240
6.4 非弹性X射线散射 246
6.5 X射线磁散射 250
6.6 实验方法 255
参考文献 269
第7章 同步辐射小角X射线散射 董宝中 274
7.1 引言 274
7.2 实验装置 274
7.3 实验方法 281
7.4 实验数据分析 284
7.5 应用实例 299
参考文献 306
第8章 同步辐射X射线生物大分子结构分祈 董宇辉 高增强 309
8.1 引言 309
8.2 实验方法 310
8.3 应用实例 320
8.4 新的方法 324
参考文献 332
第9章 同步辐射X射线吸收谱精细结构 韦世强 孙治湖 李媛媛 吴自玉 潘志云 闫文盛 谢亚宁 胡天斗 335
9.1 引言 335
9.2 XAFS基本原理 336
9.3 XAFS实验技术 344
9.4 XAFS的应用 351
9.5 XAFS新技术 367
9.6 展望 374
参考文献 375
第10章 同步辐射X射线荧光分析 黄宇营 魏向军 381
10.1 同步辐射X射线荧光分析原理 381
10.2 同步辐射微束荧光分析方法 388
10.3 同步辐射TXRF分析方法 399
10.4 同步辐射XRF相关三维分析方法 415
10.5 小结 423
参考文献 424
第11章 同步辐射光电发射技术 徐彭寿 奎热西，依布拉欣 徐法强 朱俊发 429
11.1 光电子能谱技术 429
11.2 光电子衍射技术 462
11.3 光电子显微技术 483
11.4 在半导体表面和界面研究中的应用 495
11.5 在表面分子吸附和催化中的应用 513
参考文献 534
第12章同步辐射角分辨光电子能谱
先进材料,包括关联电子系统和复杂材料、磁性材料和自旋电子学材料、纳米结构和纳米材料等,是现代凝聚态物理领域异常活跃的前沿课题研究材料.一方面,这些材料的应用将直接在能源、信息技术和环境等与国计民生密切相关的领域产生巨大影响,如对新兴的自旋电子学的研究,将对研发新一代的信息技术具有至关重要的意义;另一方面,这些新材料和新的物理现象本身也为新的科学突破提供了契机,如在强关联电子系统中,因为电子?电子的强相互作用,尤其是电荷、自旋、轨道以及晶格之间的相互关联(图12.1),导致一系列奇异的量子现象[1],如铜氧化合物中的高温超导电性、锰氧化合物中的庞磁电阻特性等.这些新奇的量子现象对传统的理论提出了挑战,超越传统固体理论的新的理论亟待建立.尽管高温超导电性自从发现已被研究了二十多年,但导致高温超导的机理目前仍不清楚,成为凝聚态物理研究中的最重要物理问题之一.
光电子能谱技术正是研究高温超导体等先进材料微观电子结构的最直接和最有力的实验手段.由于任何材料的宏观物理性质都由其微观的电子运动过程所支配,所以要了解、控制和利用先进材料中众多的新奇物理现象,就必须首先研究它们的电子结构.众所周知,如果要完全描述材料中电子的状态,需要获得三个基本的参量：能量(E)、动量(k)和自旋(s).光电子能谱技术能够对这些参量进行直接的测量,所以它在强关联电子体系和其他先进材料的研究及理论发展中处于非常突出的地位.美国能源部2006年的研究报告《和超导相关的基础科学》[2] 中选出的几个和超导物理研究相关的关键实验手段中,角分辨光电子能谱技术(angle-resolvedphotoemissionspectroscopy,ARPES)就名列前茅.
正因为如此,光电子能谱技术受到广泛的重视,在过去二十多年中更是取得突飞猛进的发展.一方面,这得益于光源的不断改善,特别是一批先进的第三代同步辐射光源的投入使用,使得光源的强度和分辨率得到显著的提升.新的紫外激光光源的使用,为提升光电子能谱技术提供了一个新的途径.另一方面,先进的电子探测技术的引入,大大提高了光电子能谱的分辨率和探测效率,在光电子能谱技术的发展中起着关键的作用.光电子能谱技术的进展,其原动力在于科学研究的需要,归根结底是一些深刻的科学问题,对实验技术的精度不断提出新要求.而实验手
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