材料現(xiàn)代分析測(cè)試方法教案課件

1、材 料 科 學(xué) 與 工 程 學(xué) 院教 案教師姓名：課程名稱：材料現(xiàn)代分析測(cè)試方法課程代碼：授課對(duì)象：本科專業(yè)：材料物理授課總學(xué)時(shí)：64其中理論：64實(shí)驗(yàn)：16（單獨(dú)開課）教材：左演聲等. 材料現(xiàn)代分析方法. 北京工業(yè)大學(xué)出版社，2000材料學(xué)院教學(xué)科研辦公室制章節(jié)名稱前 言教學(xué)時(shí)數(shù)2教學(xué)目的及要求了解本課程的性質(zhì)、主要內(nèi)容、與本專業(yè)其它課程的關(guān)系。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：課程的主要內(nèi)容。教 學(xué) 內(nèi) 容 提 要一、課程性質(zhì)二、課程的主要內(nèi)容三、與其它課程的關(guān)系四、教材及主要參考書五、學(xué)習(xí)方法六、考核章節(jié)名稱第一章 電磁輻射與材料結(jié)構(gòu)教學(xué)時(shí)數(shù)4教學(xué)目的及要求1理解概念：電磁輻射（電磁波或光）、原子基態(tài)、原子

2、激發(fā)、激發(fā)態(tài)、激發(fā)能、激發(fā)電位、電子躍遷（能級(jí)躍遷）、輻射躍遷、無(wú)輻射躍遷、原子電離、電離能、電離電位、一次電離、二次電離、光譜項(xiàng)、光譜支項(xiàng)、塞曼分裂、成鍵軌道、反鍵軌道、s軌道、s電子、s鍵、p軌道、p電子、p鍵、原子軌道磁矩、電子自旋磁矩、原子核磁矩、禁帶、禁帶寬度（能隙）、價(jià)帶、導(dǎo)帶、滿帶、空帶、干涉指數(shù)、倒易點(diǎn)陣；掌握概念：波數(shù)、分子振動(dòng)、伸縮振動(dòng)、變形振動(dòng)、費(fèi)米能級(jí)、晶帶。2掌握描述電磁波的波動(dòng)性與微粒性的物理參數(shù)，電磁波的波動(dòng)性與微粒性的關(guān)系。3掌握電磁波譜的分區(qū)。4了解各區(qū)電磁波的波長(zhǎng)范圍、能量范圍、頻率范圍及產(chǎn)生機(jī)理。5熟悉物質(zhì)波的德布羅意關(guān)系式，掌握電子波的波長(zhǎng)與加速電壓之間

3、的關(guān)系（公式）。6掌握表征原子中核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的五個(gè)量子數(shù)的含義。7了解多電子原子中電子與電子相互作用和偶合方式，熟悉L-S偶合和用能級(jí)示意圖表示光譜項(xiàng)的光譜支項(xiàng)與塞曼能級(jí)。8掌握分子總能量的構(gòu)成和能級(jí)結(jié)構(gòu)，掌握分子軌道的形成與分子軌道的類型。9熟悉雙原子分子的振動(dòng)模型彈簧諧振子模型。10掌握多原子分子振動(dòng)的類型（模式）。11了解核自旋量子數(shù)與原子的質(zhì)量數(shù)及原子序數(shù)的關(guān)系。12掌握能帶的形成，能帶結(jié)構(gòu)的基本類型及相關(guān)概念。13掌握干涉指數(shù)與晶面指數(shù)的關(guān)系及其表示方法。14掌握倒易矢量的基本性質(zhì)。15了解晶面夾角公式。16掌握晶帶軸指數(shù)與晶面指數(shù)之間的關(guān)系。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：電磁波譜，物質(zhì)波，分子

4、總能量與能級(jí)結(jié)構(gòu)，分子軌道與電子能級(jí)，分子的振動(dòng)與振動(dòng)能級(jí)，干涉指數(shù)，倒易點(diǎn)陣，晶帶。難點(diǎn)：原子能態(tài)與原子量子數(shù)，原子的磁矩，原子核自旋與核磁矩，干涉指數(shù)，倒易點(diǎn)陣，晶帶。教 學(xué) 內(nèi) 容 提 要第一節(jié) 電磁輻射與物質(zhì)波一、電磁輻射與波粒二象性二、電磁波譜三、物質(zhì)波第二節(jié) 材料結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)一、原子能態(tài)及其表征二、分子運(yùn)動(dòng)與能態(tài)三、原子的磁矩和原子核自旋四、固體的能帶結(jié)構(gòu)五、晶體結(jié)構(gòu)六、干涉指數(shù)七、晶帶作業(yè)一、教材習(xí)題1-1計(jì)算下列電磁輻射的有關(guān)參數(shù)：（1）波數(shù)為3030cm-1的芳烴紅外吸收峰的波長(zhǎng)（m m）；（2）5m波長(zhǎng)射頻輻射的頻率（MHz）；（3）588.995nm鈉線相應(yīng)的光子能量（eV）

5、。1-2量子數(shù)n、l與m如何表征原子能級(jí)？在什么情況下此種表征失去意義？1-3某原子的一個(gè)光譜項(xiàng)為45FJ，試用能級(jí)示意圖表示其光譜支項(xiàng)與塞曼能級(jí)。1-4辨析原子軌道磁矩、電子自旋磁矩與原子核磁矩的概念。1-5下列原子核中，哪些核沒有自旋角動(dòng)量？12C6、19F9、31P15、16O8、1H1、14N7。1-8分別在簡(jiǎn)單立方晶胞和面心立方晶胞中標(biāo)明（001）、（002）和（003）面，并據(jù)此回答：干涉指數(shù)表示的晶面上是否一定有原子分布？為什么？1-9已知某點(diǎn)陣a=3，b=2，g =60，cab，試用圖解法求r*110與r*210。1-10下列哪些晶面屬于晶帶？ 。二、補(bǔ)充習(xí)題1、試求加速電壓為

6、1、10、100kV時(shí)，電子的波長(zhǎng)各是多少？考慮相對(duì)論修正后又各是多少？章節(jié)名稱第二章 電磁輻射與材料的相互作用教學(xué)時(shí)數(shù)4教學(xué)目的及要求1理解概念：光學(xué)分析法、光譜法、分子散射、反斯托克斯線、斯托克斯線、晶體中的電子散射、光電離、共振線、主共振線、共振吸收線、主共振吸收線、共振發(fā)射線、主共振發(fā)射線、靈敏線、原子線、離子線、多重線系、原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)、塞曼能級(jí)、塞曼效應(yīng)、原子熒光、共振熒光、非共振熒光、斯托克斯熒光、反斯托克斯熒光、直躍線熒光、階躍線熒光、熱助直躍熒光、熱助階躍熒光、熱助激發(fā)、單重基態(tài)、單重激發(fā)態(tài)、三重激發(fā)態(tài)、系間竄躍、內(nèi)轉(zhuǎn)移、振動(dòng)弛豫、外轉(zhuǎn)移、熄滅或淬滅、L系特征輻射、Ka1

7、射線、Ka2射線；掌握概念：輻射的吸收、吸收光譜、輻射的發(fā)射、熒光、磷光、發(fā)射光譜、熒光（磷光）光譜、輻射的散射、散射基元、瑞利散射、拉曼散射、X射線相干散射、X射線非相干散射、光電效應(yīng)、光電子能譜、分子光譜、紫外可見光譜（電子光譜）、紅外光譜、紅外活性與紅外非活性、K系特征輻射、Ka射線、Kb射線、短波限、吸收限、線吸收系數(shù)、質(zhì)量吸收系數(shù)。2區(qū)分光譜法與非光譜法概念。3了解輻射吸收的本質(zhì)和條件、輻射發(fā)射的前提、輻射激發(fā)的方式。4熟悉光譜法的分類。5理解拉曼散射的本質(zhì)；了解晶體中的電子散射。6了解光電離的條件。7了解原子光譜的常用類型，理解原子光譜的光譜選律（選擇定則）。8了解分子光譜的常用類

8、型，掌握紅外光譜的光譜選律（選擇定則）。9了解光電子發(fā)射過程及其能量關(guān)系，了解光電子能譜圖的表示方法。10了解俄歇電子的產(chǎn)生（俄歇效應(yīng)），掌握俄歇電子的標(biāo)識(shí)，了解俄歇電子的能量關(guān)系，了解俄歇電子能譜圖的表示方法。11了解核磁共振現(xiàn)象。12了解連續(xù)X射線譜的特征。13熟悉特征X射線的產(chǎn)生機(jī)理和莫塞菜(Moseley)定律。14熟悉X射線譜系。15掌握X射線與物質(zhì)相互作用及據(jù)此建立的主要分析方法。16了解X射線的衰減和X射線的防護(hù)。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：輻射的吸收與發(fā)射，原子光譜基礎(chǔ)，分子光譜基礎(chǔ)，電子能譜基礎(chǔ)，X射線的產(chǎn)生與X射線譜，X射線與物質(zhì)的相互作用。難點(diǎn)：輻射的散射，X射線的衰減。教 學(xué) 內(nèi) 容

9、 提 要第一節(jié) 概述一、輻射的吸收與發(fā)射二、輻射的散射三、光電離第二節(jié) 各類特征譜基礎(chǔ)一、原子光譜二、分子光譜三、光電子能譜四、俄歇電子能譜五、核磁共振第三節(jié) X射線的產(chǎn)生及其與物質(zhì)的相互作用歷史上著名的科學(xué)家一、X射線的產(chǎn)生與X射線譜二、X射線與物質(zhì)的相互作用三、X射線的衰減四、X射線的防護(hù)作業(yè)一、教材習(xí)題2-2下列各光子能量（eV）各在何種電磁波譜域內(nèi)？各與何種躍遷所需能量相適應(yīng)？1.21061.2102、6.21.7、0.50.02、210-2410-7。2-3下列哪種躍遷不能產(chǎn)生?31S031P1、31S031D2、33P233D3、43S143P1。2-5分子能級(jí)躍遷有哪些類型？紫外

10、、可見光譜與紅外光譜相比，各有何特點(diǎn)？2-6以MgKa（l=9.89）輻射為激發(fā)源，由譜儀（功函數(shù)4eV）測(cè)得某元素（固體樣品）X射線光電子動(dòng)能為981.5eV，求此元素的電子結(jié)合能。2-7用能級(jí)示意圖比較X射線光電子、特征X射線與俄歇電子的概念。二、補(bǔ)充習(xí)題1、俄歇電子能譜圖與光電子能譜圖的表示方法有何不同？為什么？2、簡(jiǎn)述X射線與固體相互作用產(chǎn)生的主要信息及據(jù)此建立的主要分析方法。章節(jié)名稱第三章 粒子（束）與材料的相互作用教學(xué)時(shí)數(shù)2教學(xué)目的及要求1理解概念：（電子的）最大穿入深度、連續(xù)X射線、特征X射線、濺射；掌握概念：散射角（2q）、電子吸收、二次電子、俄歇電子、背散射電子、吸收電流（電

11、子）、透射電子、二次離子。2了解物質(zhì)對(duì)電子散射的基元、種類及其特征。3掌握電子與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的主要信號(hào)及據(jù)此建立的主要分析方法。4掌握二次電子的產(chǎn)額與入射角的關(guān)系。5掌握入射電子產(chǎn)生的各種信息的深度和廣度范圍。6了解離子束與材料的相互作用及據(jù)此建立的主要分析方法。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：電子的散射，電子與固體作用產(chǎn)生的信號(hào)。難點(diǎn)：電子與固體的相互作用，離子散射，濺射。教 學(xué) 內(nèi) 容 提 要第一節(jié) 電子束與材料的相互作用一、散射二、電子與固體作用產(chǎn)生的信號(hào)三、電子激發(fā)產(chǎn)生的其它現(xiàn)象第二節(jié) 離子束與材料的相互作用一、散射 二、二次離子作業(yè)一、教材習(xí)題3-1電子與固體作用產(chǎn)生多種粒子信號(hào)（教材圖3-3），

12、哪些對(duì)應(yīng)入射電子？哪些是由電子激發(fā)產(chǎn)生的？圖3-3入射電子束與固體作用產(chǎn)生的發(fā)射現(xiàn)象3-2電子“吸收”與光子吸收有何不同？3-3入射X射線比同樣能量的入射電子在固體中穿入深度大得多，而俄歇電子與X光電子的逸出深度相當(dāng)，這是為什么？3-8配合表面分析方法用離子濺射實(shí)行縱深剖析是確定樣品表面層成分和化學(xué)狀態(tài)的重要方法。試分析縱深剖析應(yīng)注意哪些問題。二、補(bǔ)充習(xí)題1、簡(jiǎn)述電子與固體作用產(chǎn)生的信號(hào)及據(jù)此建立的主要分析方法。章節(jié)名稱第四章 材料現(xiàn)代分析測(cè)試方法概述教學(xué)時(shí)數(shù)4教學(xué)目的及要求1掌握X射線衍射、電子衍射、紫外可見吸收光譜、紅外吸收光譜、透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡和電子探針X射線顯微分析的用途

13、。2了解原子發(fā)射光譜、原子吸收光譜、原子熒光光譜、核磁共振譜、拉曼光譜、X射線光電子能譜、紫外光電子能譜、俄歇電子能譜、色譜、質(zhì)譜及電化學(xué)分析方法的用途。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：X射線衍射、電子衍射、紫外可見吸收光譜、紅外吸收光譜、透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡和電子探針X射線顯微分析的用途。教 學(xué) 內(nèi) 容 提 要第一節(jié) 衍射分析方法概述X射線衍射、電子衍射。第二節(jié) 光譜分析方法概述原子發(fā)射光譜，原子吸收光譜，原子熒光光譜，紫外可見吸收光譜，紅外吸收光譜，分子熒光光譜，分子磷光光譜，X射線熒光光譜，核磁共振譜，拉曼光譜等。第三節(jié) 電子能譜分析方法概述X射線光電子能譜，紫外光電子能譜，俄歇電子能譜。第四節(jié)

14、 電子顯微分析方法概述透射電子顯微鏡，掃描電子顯微鏡，電子探針X射線顯微分析。第五節(jié) 色譜、質(zhì)譜及電化學(xué)分析方法概述色譜分析法，質(zhì)譜分析法，電化學(xué)分析法。小測(cè)驗(yàn)1：1-4章相關(guān)方面內(nèi)容（1學(xué)時(shí)左右）。作業(yè)一、教材習(xí)題4-1一般地講，材料現(xiàn)代分析各種方法的檢測(cè)過程大體可分為哪幾個(gè)步驟？各種不同分析方法的根本區(qū)別是什么？4-2試舉例說明X射線衍射分析與各類電子衍射分析方法的應(yīng)用。4-3試列舉各種光譜分析方法所用之儀器，并據(jù)各儀器之組成簡(jiǎn)述各方法的基本分析過程。4-4試比較X射線光電子能譜分析、紫外光電子能譜分析及俄歇電子能譜分析的應(yīng)用特點(diǎn)。4-5什么是電子顯微分析？簡(jiǎn)述TEM、SEM、EPMA和A

15、ES分析方法各自的特點(diǎn)及用途。4-11試為下述分析工作選擇你認(rèn)為恰當(dāng)?shù)模ㄒ环N或幾種）分析方法（1）鋼液中Mn、S、P等元素的快速定量分析；（2）區(qū)別FeO、Fe2O3和Fe3O4；（3）測(cè)定Ag的點(diǎn)陣常數(shù)；（4）測(cè)定高純Y2O3中稀土雜質(zhì)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)；（5）砂金中合金量的檢測(cè)：（6）黃金制品中含金量的無(wú)損檢測(cè)；（7）幾種高聚物組成之混合物的定性分析與定量分析；（8）推斷分子式為C8H10O的化合物之結(jié)構(gòu)；（9）某薄膜(樣品)中極小彌散顆粒（直徑遠(yuǎn)小于1mm）的物相鑒定；（10）驗(yàn)證奧氏體（g）轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體（a）的取向關(guān)系（即西山關(guān)系）：，。（11）淬火鋼中殘留奧氏體質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定；（12）鎳-

16、鉻合金鋼回火脆斷口晶界上微量元素銻的分布（偏聚）的研究；（13）淬火鋼中孿晶馬氏體與位錯(cuò)馬氏體的形貌觀察；（14）固體表面元素定性分析及定量分析；（15）某聚合物的價(jià)帶結(jié)構(gòu)分析；（16）某半導(dǎo)體的表面能帶結(jié)構(gòu)測(cè)定。二、補(bǔ)充習(xí)題1、假若你采用高溫固相法合成一種新的尖晶石，最后你得到了一種白色固體。如果它是一種新的尖晶石，你將如何測(cè)定它的結(jié)構(gòu)、組成和純度。2、假若你采用水熱法制備TiO2納米管，最后你得到了一種白色固體，你將如何觀察它的形貌？如何測(cè)定它的顆粒尺寸、大小、結(jié)構(gòu)、組成和純度。3、假若你采用溶液插層等方法制備聚合物/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料，最后你得到了一種塊體材料，你將如何表征它的結(jié)構(gòu)？

17、（即采用些什么分析測(cè)試方法研究：聚合物是否插入到層狀硅酸鹽礦物層間，層狀硅酸鹽礦物在聚合物基體中的分散狀態(tài)，層狀硅酸鹽礦物與聚合物基體間的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，層狀硅酸鹽礦物對(duì)聚合物熱學(xué)性質(zhì)的影響等）章節(jié)名稱第五章 X射線衍射分析原理教學(xué)時(shí)數(shù)4教學(xué)目的及要求1掌握布拉格方程的導(dǎo)出。2掌握布拉格方程的意義。3理解衍射矢量方程、厄瓦爾德圖解和勞埃方程。4掌握衍射產(chǎn)生的必要條件。5了解X射線衍射強(qiáng)度的處理過程。6掌握系統(tǒng)消光（包括點(diǎn)陣消光和結(jié)構(gòu)消光）的含義。7掌握結(jié)構(gòu)因子的計(jì)算方法。8掌握衍射產(chǎn)生的充分必要條件。9熟悉影響衍射方向和衍射強(qiáng)度的主要因素。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：布拉格方程，晶胞衍射強(qiáng)度難點(diǎn)：布拉格方程、衍射

18、矢量方程、厄瓦爾德圖解、勞埃方程、晶胞衍射強(qiáng)度教 學(xué) 內(nèi) 容 提 要第一節(jié)衍射方向一、布拉格方程二、衍射矢量方程三、厄瓦爾德圖解四、勞埃方程第二節(jié) 衍射強(qiáng)度X射線衍射強(qiáng)度問題的處理過程晶胞衍射強(qiáng)度影響衍射強(qiáng)度的其它因素作業(yè)一、教材習(xí)題5-2“一束X射線照射一個(gè)原子列（一維晶體），只有鏡面反射方向上才有可能產(chǎn)生衍射”，此種說法是否正確？5-3辨析概念：X射線散射、衍射與反射。5-4某斜方晶體晶胞含有兩個(gè)同類原子，坐標(biāo)位置分別為：(，1)和（，），該晶體屬何種布拉菲點(diǎn)陣？寫出該晶體(100)、(110)、(211)、(221)等晶面反射線的F2值。5-7金剛石晶體屬面心立方點(diǎn)陣，每個(gè)晶胞含8個(gè)原子

19、，坐標(biāo)為：（0，0，0）、（，0）、（，0，）、（0，）、（，）、（，）、（，）、（，），原子散射因子為fa，求其系統(tǒng)消光規(guī)律（F2最簡(jiǎn)表達(dá)式），并據(jù)此說明結(jié)構(gòu)消光的概念。5-8“衍射線在空間的方位僅取決于晶胞的形狀與大小，而與晶胞中的原子位置無(wú)關(guān)；衍射線的強(qiáng)度則僅取決于晶胞中原子位置，而與晶胞形狀及大小無(wú)關(guān)”，此種說法是否正確？5-9Cu Ka射線（）照射Cu樣品。已知Cu的點(diǎn)陣常數(shù)a=0.361nm，試分別用布拉格方程與厄瓦爾德圖解法求其（200）反射的q 角。二、補(bǔ)充習(xí)題1、簡(jiǎn)述布拉格公式2dHKLsin=中各參數(shù)的含義，以及該公式有哪些應(yīng)用？2、簡(jiǎn)述影響X射線衍射方向和衍射強(qiáng)度的因素3

20、、多重性因子的物理意義是什么？某立方系晶體，其100的多重性因數(shù)是多少？如該晶體轉(zhuǎn)變成四方晶系，這個(gè)晶面族的多重性因子會(huì)發(fā)生什么變化？為什么？章節(jié)名稱第六章 X射線衍射方法教學(xué)時(shí)數(shù)4教學(xué)目的及要求1概念：選靶，濾波，衍射花樣的指數(shù)化，連續(xù)掃描法，步進(jìn)掃描法.2熟悉X射線衍射方法的種類。3掌握德拜（Debye）法成像原理與衍射花樣特征，了解樣品制備方法，掌握靶和濾波片的選擇方法，了解攝照參數(shù)的選擇，掌握衍射花樣的測(cè)量、計(jì)算和指數(shù)化。4了解多晶X射線儀的工作原理、結(jié)構(gòu)組成、各部分的作用，了解測(cè)角儀的聚焦原理，熟悉多晶體衍射儀計(jì)數(shù)測(cè)量方法及其適用范圍，了解測(cè)量參數(shù)的選擇。5.了解單晶衍射的方法。6.

21、了解勞埃法的實(shí)驗(yàn)技術(shù)、成像原理、衍射花樣特征及勞?；拥闹笖?shù)標(biāo)定。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：衍射花樣指數(shù)標(biāo)定，測(cè)量參數(shù)選擇，成像原理與衍射花樣特征。難點(diǎn)：衍射花樣指數(shù)標(biāo)定，勞埃花樣的指數(shù)標(biāo)定。教 學(xué) 內(nèi) 容 提 要第一節(jié) 多晶體衍射方法一、（粉末）照相法成像原理與衍射花樣特征實(shí)驗(yàn)技術(shù)衍射花樣指數(shù)標(biāo)定二、衍射儀法X射線衍射儀的基本結(jié)構(gòu) 多晶體衍射儀計(jì)數(shù)測(cè)量方法測(cè)量參數(shù)選擇第二節(jié) 單晶體衍射方法1勞埃（Laue）法概述2成像原理與衍射花樣特征3勞?；拥闹笖?shù)標(biāo)定作業(yè)教材習(xí)題：6-1Cu Ka輻射（l=0.154nm）照射Ag（fcc面心立方）樣品，測(cè)得第一衍射峰位置2q38，試求Ag的點(diǎn)陣常數(shù)。6-2試總結(jié)德

22、拜法衍射花樣的背底來(lái)源，并提出一些防止和減少背底的措施。6-3圖題6-1為某樣品德拜相（示意圖），攝照時(shí)未經(jīng)濾波。已知1、2為同一晶面衍射線，3、4為另一晶面衍射線，試對(duì)此現(xiàn)象作出解釋。圖題6-16-4粉末樣品顆粒過大或過小對(duì)德拜花樣影響如何？為什么？板狀多晶體樣品晶粒過大或過小對(duì)衍射峰形影響又如何？6-5試從入射光束、樣品形狀、成相原理（厄瓦爾德圖解）、衍射線記錄、衍射花樣、樣品吸收與衍射強(qiáng)度（公式）、衍射裝備及應(yīng)用等方面比較衍射儀法與德拜法的異同點(diǎn)。章節(jié)名稱第七章 X射線衍射分析的應(yīng)用教學(xué)時(shí)數(shù)4教學(xué)目的及要求1熟悉X射線衍射分析的用途。2掌握X射線物相定性分析（物相鑒定）的基本原理、方法和

23、步驟。3了解X射線物相定量分析的基本原理和方法。4熟悉影響點(diǎn)陣常數(shù)測(cè)量誤差的因素及消除或減小的方法5了解點(diǎn)陣常數(shù)精確測(cè)定的方法。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：物相定性分析難點(diǎn)：物相定量分析和點(diǎn)陣常數(shù)的精確測(cè)定教學(xué)方法課堂講授，多媒體與黑板。教 學(xué) 內(nèi) 容 提 要第一節(jié) 物相分析一、物相定性分析二、物相定量分析第二節(jié) 點(diǎn)陣常數(shù)的精確測(cè)定一、概述二、校正誤差的數(shù)據(jù)處理方法小測(cè)驗(yàn)2：X射線衍射分析方面內(nèi)容（1學(xué)時(shí)左右）作業(yè)一、教材習(xí)題7-4A-TiO2（銳鐵礦）與R-TiO2（金紅石）混合物衍射花樣中兩相最強(qiáng)線強(qiáng)度比。試用參比強(qiáng)度法計(jì)算兩相各自的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。7-5某淬火后低溫回火的碳鋼樣品，不含碳化物（經(jīng)金相檢驗(yàn)）。

24、A（奧氏體）中含碳1%，M（馬氏體）中合碳量極低。經(jīng)過衍射測(cè)得A220峰積分強(qiáng)度為2.33（任意單位），M211峰積分強(qiáng)度為16.32。試計(jì)算該鋼中殘留奧氏體的體積分?jǐn)?shù)（實(shí)驗(yàn)條件：FeKa輻射，濾波，室溫20。a-Fe點(diǎn)陣參數(shù)a0.2866nm，奧氏體點(diǎn)陣參數(shù)a0.3571+0.0044wc，wc為碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。7-6某立方晶系晶體德拜花樣中部分高角度線條數(shù)據(jù)如下表所列。試用“acos2q”的圖解外推法求其點(diǎn)陣常數(shù)（準(zhǔn)確到4位有效數(shù)字）。H2+K2+L2Sin2q384041420.91140.95630.97610.99807-7按上題數(shù)據(jù)，應(yīng)用最小二乘法（以cos2q為外推函數(shù)）計(jì)算點(diǎn)降

25、常數(shù)值（準(zhǔn)確到4位有效數(shù)字）。二、補(bǔ)充習(xí)題1、簡(jiǎn)述X射線衍射物相定性分析原理、一般步驟及注意事項(xiàng)。2、化學(xué)分析表明，一種氫氧化鋁試樣中含有百分之幾的Fe3+雜質(zhì)。Fe3+離子將會(huì)對(duì)粉末XRD圖帶來(lái)什么影響，如果它以（a）分離的氫氧化鐵相存在，（b）在A1(OH)3晶體結(jié)構(gòu)中取代Al3+。章節(jié)名稱第八章 透射電子顯微分析教學(xué)時(shí)數(shù)8教學(xué)目的及要求1概念：電子透鏡、明場(chǎng)像，暗場(chǎng)像，中心暗場(chǎng)像，質(zhì)厚襯度，衍射襯度。2理解透射電子顯微鏡的工作原理、結(jié)構(gòu)與組成。3掌握選區(qū)電子衍射的操作程序。4掌握透射電子顯微鏡對(duì)樣品的要求及制備方法。5了解透射電鏡的成像操作方式。6掌握質(zhì)厚襯度和衍射襯度原理。7了解電子衍

26、射的類型。8掌握電子衍射的特點(diǎn)。9熟悉電子衍射基本公式的導(dǎo)出。10掌握多晶電子衍射花樣的特征及標(biāo)定方法。11熟悉單晶晶電子衍射花樣的特征及標(biāo)定方法。12了解復(fù)雜電子衍射花樣的類型及其特征。13掌握TEM的典型應(yīng)用，了解其它用途。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：工作原理、構(gòu)造、選區(qū)電子衍射、直接樣品的制備、像襯度、電子衍射基本公式、多晶電子衍射花樣的標(biāo)定、單晶電子衍射成像原理、單晶電子衍射花樣的標(biāo)定、TEM的典型應(yīng)用。難點(diǎn)：工作原理、像襯度、電子衍射基本公式、多晶電子衍射花樣的標(biāo)定、單晶電子衍射成像原理、單晶電子衍射花樣的標(biāo)定。教 學(xué) 內(nèi) 容 提 要顯微鏡的發(fā)展第一節(jié) 透射電子顯微鏡工作原理及構(gòu)造一、工作原理二、

27、構(gòu)造三、選區(qū)電子衍射第二節(jié) 樣品制備一、間接樣品(復(fù)型)的制備二、直接樣品的制備第三節(jié) 透射電鏡基本成像操作及像襯度一、成像操作二、像襯度第四節(jié) 電子衍射原理一、電子衍射基本公式二、多晶電子衍射成像原理與衍射花樣特征三、多晶電子衍射花樣的標(biāo)定四、單晶電子衍射成像原理與衍射花樣特征五、單晶電子衍射花樣的標(biāo)定六、復(fù)雜電子衍射花樣簡(jiǎn)介第五節(jié) TEM的典型應(yīng)用及其它功能簡(jiǎn)介 一、TEM的典型應(yīng)用二、TEM其它功能簡(jiǎn)介作業(yè)一、教材習(xí)題8-1電子衍射分析的基本公式是在什么條件下導(dǎo)出的？公式中各項(xiàng)的含義是什么？8-4單晶電子衍射花樣的標(biāo)定有哪幾種方法？9-2透射電子顯微鏡中物鏡和中間鏡各處在什么位置，起什么

28、作用？9-3試比較光學(xué)顯微鏡成像和透射電子顯微鏡成像的異同點(diǎn)。9-4簡(jiǎn)述選區(qū)衍射原理及操作步驟。9-7什么是明場(chǎng)像？什么是暗場(chǎng)像？9-8試分析復(fù)型樣品的成像原理。為什么要以傾斜方向給復(fù)型“投影”重金屬？9-9什么是衍射襯度？它與質(zhì)厚襯度有什么區(qū)別？二、補(bǔ)充習(xí)題1、簡(jiǎn)述透射電鏡對(duì)分析樣品的要求。2、說明如何用透射電鏡觀察超細(xì)粉末的尺寸和形態(tài)？如何制備樣品？3、簡(jiǎn)述用于透射電鏡分析的晶體薄膜樣品的制備步驟。4、分析電子衍射與X射線衍射有何異同？5、萃取復(fù)型可用來(lái)分析哪些組織結(jié)構(gòu)？得到什么信息？章節(jié)名稱第九章 掃描電子顯微分析與電子探針教學(xué)時(shí)數(shù)4教學(xué)目的及要求1理解掃描電子顯微鏡的工作原理、結(jié)構(gòu)與組

29、成，掌握表征儀器性能的主要技術(shù)指標(biāo)。2熟悉掃描電子顯微鏡的樣品制備方法。3掌握二次電子像、背散射電子像的像襯原理、特點(diǎn)、分析方法及應(yīng)用；了解其它電子像的像襯原理、特點(diǎn)、分析方法及應(yīng)用。4了解波譜儀和能譜儀的工作原理，掌握它們的應(yīng)用特點(diǎn)。5掌握電子探針的點(diǎn)分析、線分析和面分析的應(yīng)用。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：掃描電子顯微鏡工作原理及構(gòu)造、像襯原理與應(yīng)用、能譜儀和波譜儀的工作原理、特點(diǎn)、應(yīng)用教 學(xué) 內(nèi) 容 提 要第一節(jié) 掃描電子顯微鏡工作原理及構(gòu)造一、工作原理二、構(gòu)造與主要性能第二節(jié) 像襯原理與應(yīng)用一、像襯原理二、應(yīng)用小測(cè)驗(yàn)3：電子顯微分析方面的內(nèi)容（0.5小時(shí)左右）作業(yè)一、教材習(xí)題10-2為什么掃描電鏡的分

30、辨率和信號(hào)的種類有關(guān)？試將各種信號(hào)的分辨率高低作一比較。10-3二次電子像的襯度和背散射電子像的襯度各有何特點(diǎn)？10-4試比較波譜儀和能譜儀在進(jìn)行微區(qū)化學(xué)成分分析時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)。10-5為什么說電子探針是一種微區(qū)分析儀？二、補(bǔ)充習(xí)題1、二次電子像景深很大，樣品凹坑底部都能清楚地顯示出來(lái)，從而使圖像的立體感很強(qiáng)，其原因何在?2、要分析鋼中碳化物成分和基體中碳含量，應(yīng)選用什么儀器？為什么？3、要在觀察斷口形貌的同時(shí)，分析斷口上粒狀?yuàn)A雜物的化學(xué)成分，選用什么儀器？怎樣操作？4、電子探針儀如何與掃描電鏡和透射電鏡配合進(jìn)行組織結(jié)構(gòu)與微區(qū)化學(xué)成分的同位分析？5、舉例說明電子探針的三種工作方式（點(diǎn)、線、面）在顯

31、微成分分析中的應(yīng)用。章節(jié)名稱第十章 紫外、可見吸收光譜法教學(xué)時(shí)數(shù)4教學(xué)目的及要求1概念：s-s*躍遷、p-p*躍遷、n-s*躍遷、n-p*躍遷、d-d躍遷、f-f躍遷、n電子（或P電子）、生色團(tuán)、助色團(tuán)、反助色團(tuán)、藍(lán)移、紅移、濃色效應(yīng)、淺色效應(yīng)、電荷轉(zhuǎn)移光譜2掌握有機(jī)、無(wú)機(jī)化合物的電子光譜類型3了解無(wú)機(jī)固體的電子光譜類型。4掌握光吸收定律。5了解紫外可見吸收光譜儀的工作原理、結(jié)構(gòu)與組成。6了解紫外可見吸收光譜的樣品制備方法。7掌握紫外可見吸收光譜的分析方法與應(yīng)用。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：電子光譜的類型、光吸收定律、應(yīng)用教 學(xué) 內(nèi) 容 提 要第一節(jié) 紫外、可見吸收光譜的基本原理一、電子光譜的類型二、光吸收

32、定律第二節(jié) 分光光度計(jì)第三節(jié) 紫外、可見吸收光譜的應(yīng)用一、樣品制備二、定性分析三、固體研究中的特殊用途四、定量分析作業(yè)一、教材習(xí)題12-1丙酮在乙醇中于366nm處的摩爾吸系數(shù)的對(duì)數(shù)值為2.75Lcm-1mol-1。使用1.5cm樣品池，若透光率大于10%且小于90%，試計(jì)算可以使用的丙酮濃度范圍。二、補(bǔ)充習(xí)題1、簡(jiǎn)述紫外、可見吸收光譜（電子光譜）吸收譜帶的類型？2、比較d-d躍遷和f-f躍遷光譜的異同？3、簡(jiǎn)述光吸收定律（朗伯-比爾定律）及其應(yīng)用。章節(jié)名稱第十一章 紅外吸收光譜分析法教學(xué)時(shí)數(shù)6教學(xué)目的及要求1概念：運(yùn)動(dòng)自由度，振動(dòng)自由度，簡(jiǎn)并與分裂，倍頻峰（或稱泛音峰），組頻峰，振動(dòng)耦合，費(fèi)

33、米共振，特征振動(dòng)頻率，特征振動(dòng)吸收帶，內(nèi)振動(dòng)，外振動(dòng)（晶格振動(dòng)）。2掌握影響紅外吸收帶位置（頻率）的因素。3了解紅外光譜儀的類型、工作原理、結(jié)構(gòu)與組成。4了解紅外光譜的樣品制備方法及適用范圍，掌握固體樣品制備方法的種類。5掌握紅外光譜定性分析的原理和方法。6熟悉紅外光譜定量分析原理、方法和步驟。7了解紅外光譜的應(yīng)用。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：紅外光譜基本原理，樣品制備，特征振動(dòng)頻率，紅外定性分析。難點(diǎn)：基本原理，紅外定量分析。教 學(xué) 內(nèi) 容 提 要第一節(jié) 紅外光譜基本原理一、紅外光譜的形成和紅外區(qū)的分類二、紅外光譜選律三、分子的轉(zhuǎn)動(dòng)光譜四、分子的振動(dòng)光譜五、分子的振-轉(zhuǎn)光譜六、紅外光譜峰位影響因素七、常見

34、基本概念第二節(jié) 紅外光譜儀一、紅外光譜儀分類二、紅外光譜儀的發(fā)展簡(jiǎn)史三、色散型紅外分光光度計(jì)四、干涉型傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）第三節(jié) 紅外光譜的樣品制備第四節(jié) 紅外光譜的應(yīng)用一、特征振動(dòng)頻率二、礦物（晶體）的紅外光譜特點(diǎn)三、紅外光譜圖四、紅外定性分析五、紅外定量分析六、應(yīng)用實(shí)例小測(cè)驗(yàn)4：光譜分析方法方面的內(nèi)容（0.5小時(shí)左右）作業(yè)一、教材習(xí)題：12-4CO的紅外光譜在2170cm-1有一吸收峰，計(jì)算CO的鍵力常數(shù)。（注：16O的質(zhì)量是2.65710-26kg，12C的質(zhì)量是1.992710-26kg）二、補(bǔ)充習(xí)題1、簡(jiǎn)述紅外吸收光譜選擇定則。2、簡(jiǎn)述多原子分子的簡(jiǎn)正振動(dòng)類型。3、簡(jiǎn)述氫

35、鍵對(duì)紅外吸收帶的影響4、How many vibrational degrees of freedom does a chloroform (CHCl3) molecule possess?5、Given that the CH stretching vibration for chloroform occurs at 3000 cm1, calculate the CD stretching frequency for deuterochloroform. The relevant atomic masses are 1H = 1.674 1027 kg, 2H = 3.345 1027 k

36、g and 12C = 1.993 1027 kg章節(jié)名稱第十二章 電子能譜法教學(xué)時(shí)數(shù)4教學(xué)目的及要求1掌握俄歇電子產(chǎn)額與原子序數(shù)的關(guān)系，俄歇電子能譜的表示方法，化學(xué)位移概念2了解俄歇電子能譜儀的工作原理、結(jié)構(gòu)與組成。3了解俄歇電子能譜的分析方法，掌握其應(yīng)用范圍。4掌握X射線光電子能譜的表示方法，化學(xué)位移、伴峰與譜峰分裂概念。5了解X射線光電子能譜儀的工作原理、結(jié)構(gòu)與組成。6了解X射線光電子能譜的分析方法，掌握其應(yīng)用范圍。7理解紫外光電子能譜的特點(diǎn)，掌握其應(yīng)用范圍。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：電子能譜的基本原理、分析方法與應(yīng)用。難點(diǎn)：電子能譜的基本原理。教 學(xué) 內(nèi) 容 提 要第一節(jié) 俄歇電子能譜分析基本原理

37、，俄歇電子能譜儀，分析方法與應(yīng)用。第二節(jié) X射線光電子能譜分析基本原理，X射線光電子能譜儀，分析方法與應(yīng)用。第三節(jié) 紫外光電子能譜分析基本原理，紫外光電子能譜儀，分析方法與應(yīng)用。作業(yè)教材習(xí)題：13-4造成俄歇譜信噪比高的原因如何？為什么X射線光電子譜法只采用直接譜進(jìn)行分析工作？13-5為什么俄歇電子能譜法不適于分析H與He元素？X射線光電子能譜法呢？13-6為什么紫外光電子能譜法不適于進(jìn)行元素定性分析工作？13-7紫外光電子能譜法與X射線光電子能譜法各自的應(yīng)用范圍與特點(diǎn)如何？13-8作為固體材料表面分析的重要方法，比較AES、XPS與UPS分析法應(yīng)用范圍與特點(diǎn)。13-9簡(jiǎn)述AES、XPS與UP

38、S譜峰化學(xué)位移的概念，AES、XPS與UPS的化學(xué)位移對(duì)于材料分析工作各有何作用？章節(jié)名稱第十三章 熱分析法教學(xué)時(shí)數(shù)4教學(xué)目的及要求1概念：熱分析，熱重法，差熱分析，差示掃描量熱法，參比物（或基準(zhǔn)物，中性體），程序控制溫度，外推始點(diǎn)。2了解熱分析方法的分類。3掌握差熱分析的基本原理。4了解差熱分析儀的工作原理、結(jié)構(gòu)與組成。5掌握影響差熱曲線的因素。6掌握差熱曲線的分析方法及應(yīng)用。7掌握熱重法的基本原理，理解差示掃描量熱法的基本原理。8了解差示掃描量熱儀、熱天平的工作原理、結(jié)構(gòu)與組成。9掌握差示掃描量熱曲線和熱重曲線的因素。10掌握差示掃描量熱曲線和熱重曲線的分析方法及應(yīng)用重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：基本原理、應(yīng)用難點(diǎn)：影響熱分析曲線的因素和如何應(yīng)用熱分析曲線解決實(shí)際問題。教 學(xué) 內(nèi) 容 提 要第一節(jié) 概述第二節(jié) 差熱分析一、基本原理與差熱分析儀二、DTA曲線分析與應(yīng)用三、影響DTA曲線的主要因素第三節(jié) 差示掃描量熱法一、基本原理與差示掃描量熱儀二、熱量變化與曲線峰面積的關(guān)系三、DSC的應(yīng)用第四節(jié) 熱重法一、基本原理二、熱天平三、微商熱重（DTG）曲線四、TG的應(yīng)用五、影響TG曲線的主要因素第五節(jié) 熱分析儀與其它分析方法的聯(lián)用一、熱顯微鏡二、X射線衍射-DSC三、逸出氣分析作業(yè)一、教材習(xí)題