材料分析測(cè)試方法——緒論精講課件

1、材料分析測(cè)試方法材料分析測(cè)試方法緒緒 論論n1、開設(shè)本課程的作用、地位開設(shè)本課程的作用、地位n2、材料分析測(cè)試方法的概念、分類材料分析測(cè)試方法的概念、分類n3、分析測(cè)試方法的主要應(yīng)用分析測(cè)試方法的主要應(yīng)用n4、本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容n5、課程學(xué)習(xí)要求、參考書課程學(xué)習(xí)要求、參考書緒緒 論論n材料科學(xué)是研究材料的成份、組織結(jié)構(gòu)、制材料科學(xué)是研究材料的成份、組織結(jié)構(gòu)、制備工藝與材料性能及應(yīng)用之間相互關(guān)系的科備工藝與材料性能及應(yīng)用之間相互關(guān)系的科學(xué)。學(xué)。n材料分析測(cè)試方法的重要性材料分析測(cè)試方法的重要性分析測(cè)試方法分析測(cè)試方法應(yīng)應(yīng) 用用組織、結(jié)構(gòu)組織、結(jié)構(gòu)成成分分+材料性能材料性能緒緒 論論

2、緒緒 論論不同材料不同材料實(shí)際應(yīng)實(shí)際應(yīng) 用用分析測(cè)試方法分析測(cè)試方法概概 念念材料分析測(cè)試方法材料分析測(cè)試方法關(guān)于材料成分、結(jié)關(guān)于材料成分、結(jié)構(gòu)、微觀形貌與缺陷等的分析、測(cè)試技術(shù)及構(gòu)、微觀形貌與缺陷等的分析、測(cè)試技術(shù)及其有關(guān)理論基礎(chǔ)。其有關(guān)理論基礎(chǔ)。緒緒 論論緒緒 論論n 分類分類n 基于基于電磁輻射及運(yùn)動(dòng)電子束和物質(zhì)相互作電磁輻射及運(yùn)動(dòng)電子束和物質(zhì)相互作用的各種性質(zhì)用的各種性質(zhì)建立的分析方法，大體可分為建立的分析方法，大體可分為四大類：四大類：衍射分析、光譜分析、能譜分析和衍射分析、光譜分析、能譜分析和電子顯微分析電子顯微分析。 光譜分析光譜分析是以是以材料成分分析材料成分分析為基本目的的為

3、基本目的的分析方法，包括各種吸收光譜分析方法、發(fā)射光譜分析方法，包括各種吸收光譜分析方法、發(fā)射光譜分析方法和散射光譜（拉曼散射譜）分析方法。分析方法和散射光譜（拉曼散射譜）分析方法。 衍射分析衍射分析是以是以材料相結(jié)構(gòu)分析材料相結(jié)構(gòu)分析為基本目的為基本目的的分析方法，包括的分析方法，包括X射線衍射分析射線衍射分析（如（如XRD）、）、電電子衍射分析子衍射分析（如（如TEM）和中子衍射分析等。）和中子衍射分析等。緒緒 論論n 能譜分析能譜分析是以是以材料成分分析材料成分分析為基本目的的為基本目的的分析方法，包括分析方法，包括光電子能譜（如光電子能譜（如XPS）、俄歇電子、俄歇電子能譜、離子中和譜

4、和電子能量損失譜。能譜、離子中和譜和電子能量損失譜。n 電子顯微分析電子顯微分析是以是以材料微觀形貌、結(jié)構(gòu)與材料微觀形貌、結(jié)構(gòu)與成分分析為基本目的成分分析為基本目的。其中的一些分析方法也可歸。其中的一些分析方法也可歸于光譜分析（如電子探針）、能譜分析（如電子激于光譜分析（如電子探針）、能譜分析（如電子激發(fā)俄歇能譜）和衍射分析（如電子衍射）等范疇。發(fā)俄歇能譜）和衍射分析（如電子衍射）等范疇。透射電子顯微鏡分析透射電子顯微鏡分析（TEM）和掃描電子顯微分析）和掃描電子顯微分析（SEM）及電子探針分析（）及電子探針分析（EPA）是基本的電子顯是基本的電子顯微分析方法。微分析方法。緒緒 論論n主要應(yīng)用

5、主要應(yīng)用1、化學(xué)成分和價(jià)鍵（電子）結(jié)構(gòu)化學(xué)成分和價(jià)鍵（電子）結(jié)構(gòu)包括包括宏觀和微區(qū)化學(xué)成分（不同相的成分、基體與析出宏觀和微區(qū)化學(xué)成分（不同相的成分、基體與析出相的成分）、同種元素的不同價(jià)鍵類型和化學(xué)環(huán)境相的成分）、同種元素的不同價(jià)鍵類型和化學(xué)環(huán)境電子能譜電子能譜光譜分析光譜分析緒緒 論論2、晶體的相結(jié)構(gòu)晶體的相結(jié)構(gòu)包括各種相的結(jié)構(gòu)（即包括各種相的結(jié)構(gòu)（即晶晶體結(jié)構(gòu)類型和晶格常數(shù)體結(jié)構(gòu)類型和晶格常數(shù)）、相組成、各種相的尺寸）、相組成、各種相的尺寸與形態(tài)、含量與分布、位向關(guān)系（新相與母相、孿與形態(tài)、含量與分布、位向關(guān)系（新相與母相、孿生相）、晶體缺陷（點(diǎn)缺陷、位錯(cuò)、層錯(cuò)）、夾雜生相）、晶體缺陷（

6、點(diǎn)缺陷、位錯(cuò)、層錯(cuò)）、夾雜物物衍射分析衍射分析XRD、電子衍射、電子衍射緒緒 論論3、表面和內(nèi)部組織形貌表面和內(nèi)部組織形貌包括材料的外包括材料的外觀形貌（如納米線、斷口、裂紋等）、晶粒大小觀形貌（如納米線、斷口、裂紋等）、晶粒大小與形態(tài)、界面（表面、相界、晶界）與形態(tài)、界面（表面、相界、晶界）電子顯微分析電子顯微分析TEM、SEM等等緒緒 論論4、有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)包括高分子鏈的包括高分子鏈的局部結(jié)構(gòu)（官能團(tuán)、化學(xué)鍵）、構(gòu)型序列分布、局部結(jié)構(gòu)（官能團(tuán)、化學(xué)鍵）、構(gòu)型序列分布、共聚物的組成等共聚物的組成等光譜分析光譜分析緒緒 論論用用 途途分析方法分析方法化學(xué)成分和價(jià)鍵（電子）化學(xué)

7、成分和價(jià)鍵（電子）結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)電子能譜、光譜分析電子能譜、光譜分析晶體的相結(jié)構(gòu)晶體的相結(jié)構(gòu)衍射分析方法衍射分析方法表面和內(nèi)部組織形貌表面和內(nèi)部組織形貌電子顯微分析電子顯微分析有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)光譜分析光譜分析緒緒 論論返回返回 緒緒 論論n課程內(nèi)容：課程內(nèi)容：n1、X射線衍射方法（射線衍射方法（XRD）：涵蓋第一、：涵蓋第一、第二、第三、第四章的內(nèi)容。第二、第三、第四章的內(nèi)容。n2、電子顯微分析電子顯微分析：涵蓋透射電子顯微鏡（：涵蓋透射電子顯微鏡（TEM）、掃描電子顯微鏡（）、掃描電子顯微鏡（SEM）、電子）、電子探針（探針（EPMA），第五、第六、第七、第八），第五、第六、第七、

8、第八章的內(nèi)容。章的內(nèi)容。n3、其他分析方法簡介其他分析方法簡介：X射線光電子能譜射線光電子能譜（XPS）n學(xué)習(xí)要點(diǎn)學(xué)習(xí)要點(diǎn)3個(gè)個(gè)“？”n？是什么是什么分析方法的分析方法的含義含義n？為什么為什么分析方法的分析方法的原理原理（技術(shù)基礎(chǔ)）（技術(shù)基礎(chǔ)）n？做什么做什么分析方法的分析方法的應(yīng)用應(yīng)用n參考書參考書n（1）材料現(xiàn)代分析方法材料現(xiàn)代分析方法，北京工業(yè)大學(xué)出版社，左，北京工業(yè)大學(xué)出版社，左演聲、陳文哲主編；演聲、陳文哲主編；n（2）材料分析方法材料分析方法，機(jī)械工業(yè)出版社，周玉主編；，機(jī)械工業(yè)出版社，周玉主編；n（3）材料分析方法材料分析方法，天津大學(xué)出版社，杜希文、原，天津大學(xué)出版社，杜希文

9、、原續(xù)波主編。續(xù)波主編。分析方法分析方法基本分析項(xiàng)目基本分析項(xiàng)目衍射儀法衍射儀法（XRD）物相定量分析、物相定性分析，點(diǎn)陣常數(shù)測(cè)物相定量分析、物相定性分析，點(diǎn)陣常數(shù)測(cè)定，一、二、三類應(yīng)力測(cè)定，晶粒度測(cè)定，定，一、二、三類應(yīng)力測(cè)定，晶粒度測(cè)定，織構(gòu)測(cè)定，單晶定向，非晶態(tài)結(jié)構(gòu)分析織構(gòu)測(cè)定，單晶定向，非晶態(tài)結(jié)構(gòu)分析照相法照相法物相定性分析，點(diǎn)陣常數(shù)測(cè)定，絲織構(gòu)測(cè)定物相定性分析，點(diǎn)陣常數(shù)測(cè)定，絲織構(gòu)測(cè)定勞埃法勞埃法單晶定向，晶體對(duì)稱性測(cè)定單晶定向，晶體對(duì)稱性測(cè)定四周衍射儀法四周衍射儀法 單晶結(jié)構(gòu)分析，晶體學(xué)研究，化學(xué)鍵測(cè)定單晶結(jié)構(gòu)分析，晶體學(xué)研究，化學(xué)鍵測(cè)定方法方法基本分析項(xiàng)目與應(yīng)用舉例基本分析項(xiàng)目與

10、應(yīng)用舉例高能電子衍射分析高能電子衍射分析（如（如TEM）微區(qū)晶體結(jié)構(gòu)分析與物相鑒定，晶體取微區(qū)晶體結(jié)構(gòu)分析與物相鑒定，晶體取向分析，晶體缺陷分析向分析，晶體缺陷分析低能電子衍射分析低能電子衍射分析表面（表面（1-5個(gè)原子層）結(jié)構(gòu)分析，表面吸個(gè)原子層）結(jié)構(gòu)分析，表面吸附現(xiàn)象分析，表面缺陷分析附現(xiàn)象分析，表面缺陷分析反射式高能電子衍反射式高能電子衍射分析射分析表面結(jié)構(gòu)分析，表面缺陷分析，表面原表面結(jié)構(gòu)分析，表面缺陷分析，表面原子逐層生長過程分析子逐層生長過程分析典型應(yīng)用；典型應(yīng)用；RHEED監(jiān)控人造超晶格材料監(jiān)控人造超晶格材料的生長的生長分析方法分析方法基本分析項(xiàng)目與應(yīng)用基本分析項(xiàng)目與應(yīng)用應(yīng)用特點(diǎn)

11、應(yīng)用特點(diǎn)原子發(fā)射光譜分析原子發(fā)射光譜分析元素定性分析、半定量分析與元素定性分析、半定量分析與定量分析定量分析靈敏度高，準(zhǔn)確度較高；樣靈敏度高，準(zhǔn)確度較高；樣品用量少；可對(duì)樣品作全元品用量少；可對(duì)樣品作全元素分析，分析速度快素分析，分析速度快原子吸收光譜分析原子吸收光譜分析元素定量分析元素定量分析靈敏度很高，準(zhǔn)確度較高；靈敏度很高，準(zhǔn)確度較高；不能作定性分析，不便于作不能作定性分析，不便于作單元素測(cè)定；儀器設(shè)備簡單，單元素測(cè)定；儀器設(shè)備簡單，操作方便，分析速度快操作方便，分析速度快原子熒光光譜分析原子熒光光譜分析元素定量分析元素定量分析靈敏度高靈敏度高X X射線熒光光譜分析射線熒光光譜分析元素定

12、性分析、半定量分析與元素定性分析、半定量分析與定量分析定量分析紫外、可見吸收光紫外、可見吸收光譜分析譜分析結(jié)構(gòu)定性分析；有機(jī)化合物構(gòu)結(jié)構(gòu)定性分析；有機(jī)化合物構(gòu)型和構(gòu)象的測(cè)定；組分定量分型和構(gòu)象的測(cè)定；組分定量分析；化學(xué)和物理數(shù)據(jù)測(cè)定析；化學(xué)和物理數(shù)據(jù)測(cè)定下續(xù)下續(xù)分析方法分析方法基本分析項(xiàng)目與應(yīng)用基本分析項(xiàng)目與應(yīng)用應(yīng)用特點(diǎn)應(yīng)用特點(diǎn)紅外吸收光譜分析紅外吸收光譜分析未知物定性分析；未知物結(jié)未知物定性分析；未知物結(jié)構(gòu)分析；定量分析；反應(yīng)機(jī)構(gòu)分析；定量分析；反應(yīng)機(jī)理研究理研究靈敏度高靈敏度高分子熒光光譜分析分子熒光光譜分析熒光物質(zhì)定量分析；芳香族熒光物質(zhì)定量分析；芳香族有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)分析有機(jī)化合物分

13、子結(jié)構(gòu)分析核磁共振波譜分析核磁共振波譜分析定性分析；定量分析；相對(duì)定性分析；定量分析；相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定；化學(xué)鍵性分子質(zhì)量的測(cè)定；化學(xué)鍵性質(zhì)分析質(zhì)分析激光拉曼光譜分析激光拉曼光譜分析定性分析；分子結(jié)構(gòu)分析；定性分析；分子結(jié)構(gòu)分析；高聚物研究高聚物研究續(xù)上表續(xù)上表方法或儀器名稱方法或儀器名稱基本應(yīng)用基本應(yīng)用透射電鏡透射電鏡TEM形貌分析；結(jié)構(gòu)分析；成分分析形貌分析；結(jié)構(gòu)分析；成分分析掃描電鏡掃描電鏡SEM形貌分析；結(jié)構(gòu)分析；成分分析；斷裂過程動(dòng)態(tài)研究形貌分析；結(jié)構(gòu)分析；成分分析；斷裂過程動(dòng)態(tài)研究電子探針電子探針EPA成分（元素）分析；固體表面結(jié)構(gòu)與表面化學(xué)分析成分（元素）分析；固體表面結(jié)構(gòu)與表面

14、化學(xué)分析原子探針原子探針場(chǎng)離場(chǎng)離子顯微鏡子顯微鏡AP-FIM形貌分析（直接觀察原子排列組態(tài)，即結(jié)構(gòu)像、晶體缺陷像形貌分析（直接觀察原子排列組態(tài)，即結(jié)構(gòu)像、晶體缺陷像等）；表面缺陷、表面重構(gòu)、擴(kuò)散等；確定單個(gè)原子種類；元等）；表面缺陷、表面重構(gòu)、擴(kuò)散等；確定單個(gè)原子種類；元素分布研究素分布研究掃描隧道顯微鏡掃描隧道顯微鏡STM表面形貌與結(jié)構(gòu)分析（表面原子三維輪廓）；表面力學(xué)性能、表面形貌與結(jié)構(gòu)分析（表面原子三維輪廓）；表面力學(xué)性能、表面物理與化學(xué)研究；表面物理與化學(xué)研究；原子力顯微鏡原子力顯微鏡AFM表面形貌與結(jié)構(gòu)分析（接近原子分辨率）表面形貌與結(jié)構(gòu)分析（接近原子分辨率） ；表面原子間力與表；表面原子間力與表面力學(xué)性質(zhì)的測(cè)定面力學(xué)性質(zhì)的測(cè)定分析測(cè)試方法分析測(cè)試方法現(xiàn)代普通光學(xué)顯微鏡現(xiàn)代普通光學(xué)顯微鏡胡克光學(xué)顯微鏡胡克光學(xué)顯微鏡分析測(cè)試方法分析測(cè)試方法200kV場(chǎng)發(fā)射透射場(chǎng)發(fā)射透射電子顯微鏡型號(hào)：電子顯微鏡型號(hào)：JEM-2100F （徠卡）（徠卡）Leica DM系列金相顯微鏡系列金相顯微鏡分析測(cè)試方法分析測(cè)試方法n美國國家能源研究中心美國國家能源研究中心TEAM0.5n人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，n明辨是非的能力。明辨是非的能力。n所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，n古人說古人說“書中自有黃金屋。書中自有黃金