材料近代分析測試方法課程教學大綱

1、材料近代分析測試方法課程教學大綱課程名稱：材料近代分析分析測試方法 課程編號：英文名稱：Methods of Analysis and Measurement for Materials學 時：64學時 學 分：4學分開課學期：第六學期適用專業(yè)：金屬材料工程，無機非金屬材料，材料物理課程類別：必修課課程性質：專業(yè)基礎課先修課程：普通物理，材料科學基礎教 材：材料近代分析測試方法 常鐵軍等主編 哈爾濱工程大學出版社一、課程的性質及任務本課程是針對材料類專業(yè)本科生而開設專業(yè)基礎課。目的是使學生掌握材料主要分析技術方法的基本原理和應用，了解較先進的材料分析方法和應用。培養(yǎng)學生的材料微觀組織結構分析測

2、試及研究的能力。通過學習使學生掌握X射線衍射和電子顯微技術的基礎理論，試驗方法及基本技能；掌握X射線衍射儀、透射電鏡、掃描電鏡和電子探針等現(xiàn)代測試設備的結構及其在材料分析測試技術中的原理及試驗方法。應用X射線衍射方法進行晶體結構的測定、物相分析、宏觀應力測定；掌握透射電鏡的復型和薄膜制備技術及電子衍射的原理，應用電子衍射對材料進行微觀組織結構的分析，應用掃描電鏡和電子探針對材料進行表面形貌和微觀結構及成分進行分析。二、課程內容及學習方法1、緒論2、X射線物理學基礎X射線的本質；X射線譜；連續(xù)X射線譜，特征ZX射線譜；X射線與物質相互作用；經(jīng)典散射與經(jīng)典散射強度；二次特征輻射；X射線的衰減。3、

3、X射線衍射的幾何原理X射線衍射方向；布拉格定律；倒易點陣；倒易點陣的定義，倒易點陣的某些關系式，倒易點陣的性質倒易空間中表示衍射條件的矢量方程，埃瓦爾德圖解；X射線衍射強度；一個晶胞的散射振幅；結構因數(shù)的計算；粉末多晶的積分強度公式。4、X射線衍射束的強度一個電子對X射線的散射；一個原子對X射線的散射；單胞對X射線的散射；一個小晶體對X射線的散射；一個小晶體衍射的積分強度；粉末多晶體衍射的積分強度。5、X射線衍射方法類型和發(fā)展；粉末照相法；粉末法成象原理，德拜謝樂法；勞厄實驗方法：勞厄法成象原理和衍射斑點分布規(guī)律；勞厄衍射花樣指數(shù)化；多晶衍射儀法；測角器，探測器，計數(shù)電路，實驗條件選擇及試樣制

4、備。6、多晶體的物相分析基本原理：PDF卡片，PDF卡片索引，分析方法，計算機自動檢索；物相的定量分析原理和方法。7、點陣常數(shù)的精確測定粉末衍射花樣的指標化：立方晶體衍射花樣的指標化，非立方晶體粉末衍射花樣的指標化；點陣常數(shù)測量中誤差的來源；照相法中測量誤差的來源，衍射儀法中的測量誤差；點陣常數(shù)精確測定的方法；標定物質的使用（內標法），精確的試驗技術（straumanis法），試驗結果的數(shù)學處理方法。8、X射線應力測定X射線應力測定的基本原理；X射線應力測定方法；X射線應力測定儀法，常規(guī)衍射儀法。9、電子光學基礎10、電子與物質的交互作用散射：原子核對電子的彈性散射，原子核對電子的非彈性散射，

5、核外電子對入射電子的非彈性散射；高能電子與樣品物質交互作用產(chǎn)生的電子信息二次電子（SE），背散射電子（BE），吸收電子（AE），特征X射線及俄歇電子，自由載流子形成所伴生效應，入射電子和晶體中電子云相互作用，入射電子和晶格相互作用，周期脈沖電子入射的電聲效應，透射電子（TE）。11、透射電子顯微分析透射電鏡的結構及應用：透射電鏡的結構，透射電鏡成象原理透射電鏡的復型技術；電子衍射；電子衍射基本公式和相機常數(shù)，選區(qū)電子衍射，常見的幾種電子衍射譜，電子衍射花樣的標定；金屬薄膜的透射電子顯微分析，金屬薄膜樣品的制備，薄晶體樣品的衍襯成象原理。12、掃描電子顯微分析掃描電鏡工作基本原理，掃描電鏡的結構

6、，掃描電鏡的主要性能，樣品制備；掃描電鏡在材料研究中的應用；表面形貌襯度及其應用，電子背散射襯度及其應用。13、X射線能量色散譜分析X射線能量色散譜儀的分析原理、實驗方法和應用。14、電子能量損失譜分析電子能量損失譜儀的分析原理、實驗方法和應用。15、電子顯微分析技術的新進展三、課程的教學要求1、緒論2、X射線物理學基礎掌握X射線的本質、連續(xù)X射線譜，特征X射線譜、X射線與物質相互作用、經(jīng)典散射與經(jīng)典散射強度；二次特征輻射；X射線的衰減。3、X射線衍射的幾何原理掌握布拉格定律、倒易點陣的定義，了解倒易點陣的某些關系式，倒易點陣的性質倒易空間中表示衍射條件的矢量方程，掌握埃瓦爾德圖解。4、X射線

7、衍射束的強度理解一個電子對X射線的散射、一個原子對X射線的散射、單胞對X射線的散射；掌握結構因子計算；理解一個小晶體對X射線的散射；一個小晶體衍射的積分強度；粉末多晶體衍射的積分強度。5、X射線衍射方法了解類型和發(fā)展；粉末照相法；粉末法成象原理，德拜謝樂法；勞厄實驗方法：勞厄法成象原理和衍射斑點分布規(guī)律；勞厄衍射花樣指數(shù)化；掌握多晶衍射儀法；了解測角器，探測器，計數(shù)電路，實驗條件選擇及試樣制備。6、多晶體的物相分析掌握基本原理，了解PDF卡片，PDF卡片索引，掌握物相的定性和定量分析原理和方法。7、點陣常數(shù)的精確測定掌握立方晶體衍射花樣的指標化；理解點陣常數(shù)測量中誤差的來源；照相法中測量誤差的

8、來源，衍射儀法中的測量誤差；掌握點陣常數(shù)精確測定的方法8、X射線應力測定理解X射線應力測定的基本原理；掌握X射線應力測定方法。9、電子光學基礎理解電子光學的原理。10、電子與物質的交互作用理解原子核對電子的彈性散射，原子核對電子的非彈性散射，核外電子對入射電子的非彈性散射；高能電子與樣品物質交互作用產(chǎn)生的電子信息。二次電子（SE），背散射電子（BE），吸收電子（AE），特征X射線及俄歇電子，自由載流子形成所伴生效應，入射電子和晶體中電子云相互作用，入射電子和晶格相互作用，周期脈沖電子入射的電聲效應，透射電子（TE）。11、透射電子顯微分析了解透射電鏡的結構、成象原理透射；掌握電子衍射和電子衍射

9、花樣的標定；理解薄膜的透射電子顯微分析，薄晶體樣品的衍襯成象原理。12、掃描電子顯微分析理解掃描電鏡工作基本原理，掃描電鏡的結構，掃描電鏡的主要性能，樣品制備；掃描電鏡在材料研究中的應用；掌握表面形貌襯度及其應用。13、X射線能量色散譜分析了解X射線能量色散譜儀的分析原理、實驗方法和應用。14、電子能量損失譜分析了解X射線電子能量損失譜儀的分析原理、實驗方法和應用。15、電子顯微分析技術的新進展了解電子顯微分析技術的新進展。四、課程學時分配講 課 內 容學 時1、緒論12、X射線物理學基礎33、X射線衍射的幾何原理34、X射線衍射束的強度55、X射線衍射方法56、多晶體的物相分析57、點陣常數(shù)

10、的精確測定48、X射線宏觀應力測定29、電子光學基礎410、電子與物質的交互作用211、透射電子顯微分析812、掃描電子顯微分析413、X射線能量色散譜分析214、電子能量損失譜分析415、電子顯微分析技術的新進展2實 驗10合 計64五、課程習題要求本課程習題的基本要求是：鞏固課堂講授的理論知識和基本概念。鍛煉獨立思考和分析問題的能力。習題分量占自學時間的四分之一，具體數(shù)量視習題難易程度而定。六、課程的實驗內容與要求實驗內容：1、X射線衍射儀介紹、立方結構指標化及點陣常數(shù)的精確測定2、X射線物相定性和量相分析3、透射電鏡結構、薄膜樣品制備及圖像觀察4、掃描電鏡結構原理、操作及斷口形貌的觀察分析5、單晶體電子衍射實驗分析及衍射斑點標定實驗目的：驗證、鞏固和補充課堂講授的理論知識。培養(yǎng)學生材料分析的能力。實驗要求：通過實驗，培養(yǎng)運用所學理論解決實際問題的能力，分析和綜合實驗結果的能力。在實驗中培養(yǎng)學生嚴肅認真的態(tài)度和踏實細致、實事求是的作風。能整理分析實驗數(shù)據(jù)、繪制曲線并寫出整潔的、條理清楚的、內容完整的實驗報告。七、課程主要參考書范 雄 X射線金屬學 機械工業(yè)出版社李樹