材料分析測試技術9

本設備適用范圍1.表面科學：無機物包括金屬、半導體、磁性材料、陶瓷、玻璃、粉劑的觀察，有機物方面包括薄膜、高分子、纖維的觀察，還有一些特殊界面如摩擦表面、腐蝕面的觀察。2.力學及其他：材料表面光潔度測定、磁場、摩擦力等特性的測試。AFM的優(yōu)點：分辨率更高。樣品處理很方便，無須噴金使其導電。實驗條件要求不高，常溫常壓下即可測量。分析、掃描范圍樣品臺尺寸：Φ35mm掃描范圍：二維范圍內最大值為20μm×20μm；最小值為10nm×10nm；表面粗糙度（表面最高點和最低點的垂直距離）最大值為2μm。注意事項、樣品要求1.樣品長和寬不要超過4cm，厚度不能超過1cm。2.樣品表面要光滑，要求掃描區(qū)域的粗糙度（最低和最高的差值）不能超過2μm。3.樣品要干凈，比如表面有油污，會污染針尖，使測試不準。4.樣品最好干燥，因為表面有水膜會吸附針尖，使測試不準?！穹勰╊w粒分析：可確定粉末顆粒的外形輪廓、輪廓清晰度、顆粒尺寸和薄膜、粒度分布和聚焦或堆疊狀態(tài)等。可看P172-174上照片。●玻璃分相的觀察：●在陶瓷材料方面的應用：●在水泥和混凝土方面的應用：2.10電子顯微分析在無機非金屬材料中的應用本章主要介紹三種熱分析方法：即差熱分析、熱重分析、熱膨脹法。同時介紹相應的三種熱分析儀器：即差熱分析儀、熱重分析儀和熱膨脹儀。第三章熱分析3.1概述?

概念：把根據物質溫度變化所引起的性能變化（如熱能量、質量、尺寸、結構等）來確定狀態(tài)變化的方法叫熱分析。?目的：可對物質進行定性、定量鑒定，從而達到指導生產、控制產品質量的目的。?方法：熱分析常用的方法有差熱分析、熱重分析、熱膨脹法等。3.1概述3.2差熱分析（DTA）?差熱分析簡稱DTA。它是測定物質加熱時伴隨物理－化學變化的同時產生熱效應的一種方法。DTA是熱分析法中最簡單、最常用的一種方法。?DTA能精確測定和記錄一些物質在加熱過程中發(fā)生的失重、分解、相變、氧化還原、升華、熔融、晶格破壞和重建，以及物質間的相互作用等一系列物理化學現象，并借以判定物質的組成及反應機理。3.2差熱分析（DTA）DTA的基本原理看P188圖3-2EAB＝（k/e）（T1－T2）㏑（neA/neB）式中：EAB—由A、B兩種金屬絲組成的閉合回路中的溫差電動勢。k—波爾茲曼常數；e—電子電荷；T1、T2—差熱電偶兩個焊點的溫度（K)；

neA、neB—金屬A、B中的自由電子數。

由上式可知：閉合回路中的溫差電動勢EAB與兩焊點間的溫差（T1-T2)成正比。1.當T1＝T2時，EAB＝0。這時記錄儀上呈一平行于橫軸的直線叫差熱曲線的基線。表示試樣在該溫度下不產生反應。2.當T2﹥T1時，EAB﹤0，表示試樣加熱過程中發(fā)生的變化為吸熱反應。構成一個吸熱峰。3.當T1﹥T2時，EAB﹥0，表示試樣加熱過程中發(fā)生的變化為放熱反應。構成一個放熱峰。因此，差熱分析的基本原理是：

由于試樣在加熱和冷卻過程中產生的熱變化導致試樣和參比物間產生溫度差通過熱電偶反映出來，記錄儀記下差熱曲線。差熱曲線所反映的是試樣本身的特性，對差熱曲線進行分析，就可對物相進行鑒定。差熱分析儀

差熱分析儀由加熱爐、溫控器、信號放大器、試樣架－測量系統及記錄系統等幾大部分組成。試樣架－測量系統也叫差熱系統，是差熱分析儀的核心部分，試樣架常用石英、剛玉、鉬、鉑、鎢等材料做坩堝?！顭岱治鰧⒈任锏囊螅?.整個測溫范圍內無熱反應；2.比熱和導熱性能與試樣相近；3.粒度與試樣相近。

常用的參比物為α－Al2O3.▲差熱分析對試樣的要求：1.粉末試樣要通過100～300目篩；聚合物應切成碎片；纖維試樣應切成小段或球粒狀。2.在試樣中加適量參比物使其稀釋以使二者導熱性能接近。3.使試樣與參比物有相近的裝填密度。差熱曲線的判讀▼明確試樣加熱或冷卻過程中產生的熱效應與差熱曲線形態(tài)的對應關系；▼明確差熱曲線形態(tài)與試樣本征熱特性的對應關系；▼要排除外界因素對差熱曲線形態(tài)的影響。差熱曲線的影響因素●內因的影響：1.晶體結構的影響；2.陽離子電負性、離子半徑及電價的影響；3.氫氧離子濃度的影響?！裢庖虻挠绊懀?.加熱速度的影響；2.試樣形狀、稱量及裝填的影響；3.壓力與氣氛的影響；4.試樣晶粒度的影響。差熱分析在定量分析中的應用◆原理：

Speil公式：△H＝KA式中：△H－試樣的熔化熱K－裝置系數A－積分面積根據上式求出△H，就可確定反應物質的名稱和含量?！舳糠治龀Ｓ玫姆椒ㄓ校簣D標法、單礦物標準法、面積法等。差熱分析的應用

凡在加熱或冷卻過程中能產生吸熱或放熱反應的物質，均可采用差熱分析法加以鑒定。

吸附水1.含水化合物的鑒定：含水化合物

結構水

結晶水2.高溫下有氣體放出物質的鑒定：3.含變價元素礦物的鑒定：4.非晶物質結晶的鑒定：5.轉變點的測定：3.3熱重分析（TG）熱重分析（簡稱TG）是在程序控溫下，測量物質的質量與溫度關系的熱分析方法。熱重曲線以m（質量）為縱坐標，以T（溫度）或t（時間）為橫坐標，即m－T（t）曲線。TG的原理：TG是利用物質加熱或冷卻過程中，質量變化的特點，來區(qū)分和鑒定不同的物質的。熱重分析儀：有熱天平式和彈簧稱式兩種。3.3熱重分析（TG）TG的試驗方法1.參量校正：實驗前用砝碼校正記錄儀。2.實驗程序：試樣先磨細，過100～300目篩，再干燥。稱量要精確，裝填方式與DTA相同。3.影響熱重曲線的因素：（1）.浮力的變化與對流的影響：（2）.揮發(fā)物的再凝聚及溫度測量的影響：（3）.其它影響因素：熱重分析的應用TG適用于加熱或冷卻過程中有質量變化的一切物質。粘土礦物的熱重曲線：強磁性體居里點的測定：活化能和反應級數的測定見教材P213-2163.4熱膨脹法●物質的體積或長度隨溫度升高而增加的現象叫熱膨脹。●測量物體體積或長度隨溫度變化的方法叫熱膨脹法?！裎镔|受熱膨脹與物質的結構、鍵型及鍵力大小、熱容、熔點等密切相關，物質結構不同熱膨脹特性不同?！駸崤蛎浨€：縱軸物質溫度變化，橫軸溫度。

3.4熱膨脹法▲物質的線膨脹可用下式表示：

lt=l0+△l=l0(1+α△t)式中：l0－物體原長，α－線膨脹系數△l－溫度升高后長度的增量，

lt－溫度t時物體的長度▲物質的體膨脹可用下式表示：

Vt=V0(1+β△t)式中：V0－物體原體積，β－體膨脹系數Vt－溫度t時物體的體積▲

α和β均不是恒定值，只是給定溫度范圍的平均值。▲熱膨脹通常以測定固體試樣的線膨脹居多?！餆崤蛎泝x：由試樣容器、線路單元、氣氛調節(jié)、溫度控制、記錄等部分組成?！餆崤蛎浄治鲇迷嚇樱簣A柱樣Φ5×15～20mm。這樣的細長試樣，加工有一定難度?！飸脤嵗海磿蟽热荩?.石英、長石及高嶺石的熱膨脹曲線：2.三元瓷坯的熱膨脹曲線：3.鋯酸鈣合成過程的膨脹收縮曲線：4.鈦酸鋇合成過程的膨脹收縮曲線：5.添加少量SiP2O7的MgO的膨脹收縮曲線：作業(yè)1、差熱分析對參比物和樣品各有哪些要求？2、影響差熱曲線的因素有哪些？3、熱重曲線的橫坐標是（）、縱坐標是（）。4、簡述熱重分析的實驗程序和影響熱重曲線的因素。5、熱膨脹分析對試樣有何要求？附錄1分析方法符號與所縮略語AASatomicaAASatomicabsorptionspectrometry原子吸收光譜AESatomicemissionspectrometry原子發(fā)射光譜AESAugerelectronspectroscopy俄歇電子譜AFMatomicforcemicroscope原子力顯微鏡AFSatomicfluorescencespectrometry原子熒光光譜AP－FIMatomprobe-fieldemissionmicroscope原子探針－場離子顯微鏡CLcathodoluminescence陰極熒光DMAdynamicmechanicalanalysis動態(tài)熱機械法DSCdifferentialscanningcalorimetry差示掃描量熱法DTAdifferentialthermalanalysis差熱分析EAESelectronAES電子引發(fā)俄歇能譜EDSenergydispersivespectroscopy能量色散譜（能譜）ED-XFSenergydispersiveXFSX射線熒光能譜EELSelectronenergylossspectroscopy電子能量損失譜EPMAelectronprobemcroanalysis電子探針顯微分析ESCAESCAelectronspectroscopyforchemicalanalysis化學分析電子譜（X射線光電子能譜）ESDelectronstimulateddesorption電子受激解吸／脫附FEMfieldemissionmicroscope場發(fā)射顯微鏡FIMfieldionmicroscope場離子顯微鏡FSfluorescencespectrometry（分子）熒光光譜GCgaschromatrometry氣相色譜法HEEDhighenergyelectrondiffraction高能電子衍射INSionneutralizationspectroscopy離子中和譜IRinfraredabsorptionspectrum紅外分子吸收光譜ISSionscatteringspectroscopy離子散射譜LCliquidchromatography液相色譜法

LEEDloweneryelectrondiffraction低能電子衍射MSmassspectroscopy質譜NMRnuclearmagneticresonancespectroscopy核磁共振波譜PSphoto-electronspectroscopy光電子譜RHEEDreflectionhighenergyelectrondiffraction反射式高能電子衍射SAMscanningAugermicroprobe掃描俄歇探針SEAMscanningacousticmicroscope掃描電子聲學顯微鏡SEMscanningelectronmicroscope掃描電子顯微鏡SIMSsecondaryionmassspectroscopy二次離子質譜SNMSsecondaryneutralmassspectroscopy二次中子離子譜STMscanningtunnelingmicroscope掃描隧道顯微鏡STSscanningtunnelingspectrograph掃描隧道譜TAthermalanalysis熱分析TEMtransmissionelectronmicroscope透射電子顯微鏡TGthermogravimetry熱重法TMAthermomechanicalanalysis熱機械分析法TOF-SIMStime-of-flightSIMS飛行時間二次離子質譜UPSultraviolet-photo-electronspectroscopy紫外光電子能譜

UV.VISultraviolet&visibleabsorptionspectrum紫外、可見（分子）吸收光譜WDSwavedispersivespectroscopy波長色散譜（波譜）WD-XFSwavedispersiveXFSX射線熒光XAESX-reyAESX射線引發(fā)俄歇能譜XDX-raydiffractionX射線衍射XPSX-rayphoto-electronspectroscopyX射線光電子能譜XFSX-rayfluorescencespectrometryX射線熒光光譜XPFX-rayfluorescenceX射線熒光續(xù)附錄1.附表1近代顯微鏡的分類光源（激發(fā)源）

照射方式

物理效應

主要成像信息

顯微鏡名稱

符號光束靜止掃描反射或吸收光聲效應光子聲子光學顯微鏡光聲顯微鏡OMSPAM

電子束

靜止

透射或衍射透射或衍射透射和衍射電子透射和衍射電子普通透射電鏡高壓透射電鏡OTEMHVEM

掃描透射或衍射散射和原子電離熱彈性效應透射和衍射電子二次電子聲波掃描透射電鏡表面掃描電鏡掃描電子聲學顯微鏡STEMSEMSEAM

離子束掃描濺射二次離子二次離子顯微鏡SLMSM聲束掃描反射和透射聲光效應聲波光子掃描聲學顯微鏡掃描聲光顯微鏡SAMSLAM電場靜止掃描場蒸發(fā)效應隧道效應正離子隧道電流場離子顯微鏡掃描隧道顯微鏡FLMSTM附表2各類顯微鏡的分辨率和主要用途顯微鏡最佳分辨率對試樣要求主要用途OM0.2μm金相表面1.金相組織微浮雕觀測2.顯維硬度測量OTEMHVEMSTEM0.1～0.201nm復膜或薄膜1.形貌分析（金相組織、晶體缺陷、結構像、原子像）2.晶體結構分析3.元素成分和電子結構分析SEM0.8nm無1.形貌分析（金相組織、幾何立體分析、三位物理結構分析）2.晶體學分析3.元素成分和電子結構分析SEAM幾個μm無1.集成電路的性能與缺陷分析2.研究材料的力性和馬式體相變SIMSM0.3μm無1.形貌觀察2.成分分析SAM0.3μm無分析材料的理學性質、內部結構無損檢驗、不透光物質亞表層結構FTM0.3nm針電極形狀直接觀察原子的排列組態(tài)，并確定單個原子的化學種類STM0.01nm平坦表面1.原子的空間輪廓圖和原子的運動行為2.表面逸出功分布的測定附表3在材料科學中常用的顯微分析技術

名稱縮寫符號特長電子探針顯微分析俄歇電子能譜分析電子能量損失譜分析二次離子質譜分析盧瑟福散射譜分析核反應譜分析離子激發(fā)X射線譜分析光電子能譜化學分析激發(fā)喇曼譜分析EPMAAESEELSISSRBSNRSPIXEESCALRS對表面深層（1～10μm）的元素分析幾個原子表層（～1nm）的元素分析對10nm微區(qū)內成分變化分析最外表面單原子層的痕量元素分析輕集體中重雜質元素分析，獨立定量重集體中輕雜質元素分析表面原子密度表面厚度及其成分分析表面化學狀態(tài)分析表面分子狀態(tài)分析附表4.X射線衍射分析方法的應用分析方法基本分析項目在材料科學研究中的應用舉例衍射儀法物相定性分析，物相定量分析，點陣常數測定，一、二、三類應力測定，晶粒度測定，織構測定，單晶定向（單晶樣品要轉動），非晶態(tài)結構分析塑性形變的X射線分析：孿晶面與滑移面指數的測定（單晶定向）、形變與再結晶織構測定、應力分析等；相變過程與產物的X射線研究（如馬氏體相變、合金時效）：相變產物（相）結構的變化及最終產物、工藝參數對相變的影響、新生相與母相的取向關系等；固溶體的X射線分析：固溶極限測定、點陣有序化（超點陣）參數測定、短程有序分析等；高分子材料的X射線分析：高聚物鑒定、晶態(tài)與非晶態(tài)及晶型的確定、結晶度測定、微晶尺寸測定等（粉末）照相法物相定性分析、點陣常數測定、絲織構測定勞埃法單晶定向（晶體取向的測定）、晶體對稱性測定四圓衍射儀法單晶結構分析、晶體學研究、化學鍵（鍵長、鍵角等）測定附表5.電子衍射分析方法的應用方法樣品基本分析項目與應用舉例高能電子衍射分析（HEED）(TEM上)薄膜樣品（樣品薄膜或復型膜）微區(qū)晶體結構分析與物相鑒定（如第二相在晶體內析出過程分析、晶界沉淀物分析、彌散粒子物相鑒定等），晶體取向分析（如析出物與晶體取向關系、慣習面指數等），晶體缺陷分析低能電子衍射分析（LEED）固體樣品表面（1～5個原子層）結構分析[原子二維排列周期（單元網格）、層間原子相對位置及層間距等]，表面吸附現象分析（吸附原子排列周期、吸附原子相對基體原子位置、吸附是否導致表面重構等），表面缺陷（不完善結構）分析（空位、臺階表面等）反射式高能電子衍射分析（RHEED）固體樣品（尺寸﹥5mm）表面結構分析，表面缺陷分析（樣品的無序程度、臺階特征等），表面原子逐層生長過程分析（是否形成結晶、表面重構等）。典型應用：RHEED監(jiān)控人造超晶格材料的生長（分子束外延、原子層外延或分子層外延生長等）附表6.電子顯微分析方法

方法或儀器名稱（縮寫）技術基礎（分析原理）檢測信息（物理信號）

樣品

基本應用透射電鏡（TEM）

透射和衍射透射電子和衍射電子薄膜和復型膜1.形貌分析（顯微組織、晶體缺陷）；2.晶體結構分析；3.成分分析（配附件）高壓透射電鏡（HVEM）

透射和衍射透射電子和衍射電子薄膜和復型膜1.形貌分析（顯微組織、晶體缺陷）；2.晶體結構分析；

3.成分分析（配附件）與電子結構分析掃描電鏡(SEM)電子激發(fā)二次電子；吸收電子和背散射電子二次電子、吸收電子和背散射電子

固體1.

形貌分析［顯微組織、斷口形貌、三維立體形態(tài)（通過深腐蝕）］；2.

成分分析（配附件）；3.

斷裂過程動態(tài)研究；4.

結構分析掃描透射電鏡(STEM)透射和衍射透射電子和衍射電子薄膜和復型膜1.形貌分析（顯微組織、晶體缺陷）；2.晶體結構分析；3.成分分析（配附件）與電子結構分析電子探針（EPMA）電子激發(fā)特征X射線X光子固體1.成分（元素）分析（離表面1～10μm層內）：點分析、線分析、面分析；2.固體表面結構與表面化學分析俄歇電子能譜（AES）電子激發(fā)俄歇效應俄歇電子固體成分分析（≤1nm，幾個原子層內）：點分析、線分析、面分析，并可做深度分析場發(fā)射顯微鏡(FEM)（電）場致電子發(fā)射場發(fā)射電子針尖狀（電極）1.

晶面結構分析；2.晶面吸附、擴散和脫附等分析（分辨率一般可達2.3nm，最高小于1nm）續(xù)附表6場離子顯微鏡（FIM）場電離正離子針尖狀（電極）1.形貌分析（直接觀察原子排列組態(tài)，即結構像、晶體缺陷像等）；2.表面缺陷、表面重構、擴散等分析（分辨率可達0.25nm）原子探針-場離子顯微鏡（AP-FIM）場蒸發(fā)正離子針尖狀（電極）1.FIM的用途；2.確定單個原子（離子）種類；3.元素分布研究（如晶界、相界元素偏聚和分布）；（AP-FIM是各種質譜計與FIM相結合的裝置，可有各種結合形式，且各具特色）掃描隧道顯微鏡（STM）隧道效應隧道電流固體（具有一定導電性）1.表面形貌與結構分析（表面原子三維輪廓）；2.表面力學行為、表面物理與表面化學研究（不能檢測樣品深層信息）原子力顯微鏡（AFM）隧道效應；并通過力傳感器建立其針尖尖端上原子與樣品表面原子間作用力（原子力）和掃描隧道電流的關系隧道電流固體（絕緣體、半導體、導體）1.表面形貌與結構分析（接近原子分辨水平）；2.表面原子間力與表面力學性質的測定

掃描電子聲學顯微鏡(SEAM)熱彈性效應聲波固體1.材料力學性能與馬氏體相變研究；2.集成電路性能與缺陷分析附表7.電子能譜分析方法方法名稱縮寫源信號（入射束）技術基礎（源信號與樣品作用）檢測信號（出射束）備注光電子能譜

X射線光電子能譜XPS或ESCAX光子（單色）樣品光電離光電子樣品芯（內層）能級光電子譜紫外光電子能譜UPS或PES紫外光電子（單色）樣品光電離光電子樣品價態(tài)層能級光電子譜俄歇電子能譜X射線引發(fā)俄歇能譜XAES

X光子

X光子引發(fā)樣品俄歇效應

俄歇電子

俄歇電子動能只能與樣品元素組成有關，不隨入射光子（或粒子）的能量而改變，故入射束不需單色電子引發(fā)俄歇能譜EAES或AES電子（束）電子束引發(fā)樣品俄歇效應俄歇電子離子中和譜INS離子（束）離子（束）轟擊樣品，產生俄歇電子俄歇電子INS給出固體價態(tài)密度信息，用于固體表面分析，比UPS靈敏度高電子（轟擊）能量損失譜ELS或EELS電子（束）（單色）樣品對電子的非彈性散射非彈性散射電子（特征能量）給出固體費米能級以上空帶密度的信息，而XPS、AES等給出的是費米能級以下填充態(tài)密度信息附表8.光電子能譜與俄歇電子能譜分析方法的應用分析方法AESXPSUPS元素定性分析適于除H、He以外的所有元素適于除H、He以外的所有元素不適于元素定性分析元素定量分析一般用與Z（原子序數）﹤33的元素。準確度較XPS差，相對靈敏度與XPS相近，分析速度較XPS快適于Z大之重元素。相對靈敏度不高（只能測樣品ω＞0.1%的組分），絕對靈敏度高（痕量分析）難于準確定量結構分析與物質分析研究結構定性分析[確定元素的化學狀態(tài)（環(huán)境）——元素存在于何種化合物中（常與XPS結合分析）]1.結構定性分析[確定元素的化學狀態(tài)（環(huán)境）（常與AES結合分析）]；2.固體能帶結構測量[角分辨光電子譜（AR-XPS）]；3.電子（軌道）結構分析（軌道結構特征、電子量子數檢測、自旋-軌道偶合、多重分裂研究等）；4.有機分子電荷轉移（CT）現象的研究1.結構定性分析（簡單混合物組分、某些同分異構體鑒定等）；2.固體能帶結構測量[角分辨光電子譜（AR-UPS或UARPS）]；3.電子軌道結構分析（項目同XPS）；4.分子振-轉結構分析[振動精細結構（高分辨UPS）]等；5.原子簇（小的原子聚集體）的UPS研究（原子簇價帶測定等）固體表面分析1.表面成分分析（EAES：微區(qū)分析、點分析、線分析、面分析、深度分析）；2.表面結構定性分析與表面化學研究（如：表面碳的存在形態(tài)鑒定，表面內氫的狀態(tài)分析，含硅化合物的電子結構分析，催化劑結構分析，銅合金腐蝕機理研究等）1.表面成分分析（可作深度拋析）；2.表面能帶結構分析（如半導體能帶結構測定等）；3.表面結構定性分析與表面化學研究[如：元素存在的化學狀態(tài)，粉末樣品氧化層厚度測定與層狀結構分析（AR-XPS）等]1.表面能帶結構分析（如聚合物價帶結構分析等）；2.表面結構定性分析與表面化學研究[表面原子排列與電子結構分析（表面馳豫與重構），表面吸附性質、表面催化機理研究等]固體樣品探測深度約0.4～2nm（俄歇電子能量50～2000eV范圍內）（與電子能級及樣品材料有關）約0.5～2.5nm（金屬及金屬氧化物）；約4～10nm（有機物和聚合材料）約0.4～2nm（光電子能量10～100eV范圍內）附表9.光譜分析方法及其應用分析方法（縮寫）樣品基本分析項目與應用應用特點原子發(fā)射光譜分析(AES)固體與液體樣品，分析時被蒸發(fā)、解離為氣態(tài)原子元素定性分析、半定量分析與定量分析（可測所有金屬和譜線處于真空紫外區(qū)的C、S、P等非金屬共七八十種元素。對于無機物分析，是最好的定性、半定量分析方法）靈敏度高，準確度較高；樣品用量少（只需幾mg～幾十mg）；可對樣品作全元素分析，分析速度快（光電直讀光譜儀只需1～2min可測20多種元素）原子吸收光譜分析（AAS）液體（固體樣品配制溶液），分析時為原子蒸氣元素定量分析（可測幾乎所有金屬和B、Si、Se、Te等半金屬元素約70種）靈敏度很高（特別適用于元素微量和超微量分析），準確度較高；不能做定性分析，不便于作單元素測定；儀器設備簡單，操作方便，分析速度快原子熒光光譜分析（AFS）樣品分析時為原子蒸氣元素定量分析（可測元素近40種）靈敏度高；可采用非色散簡單儀器；能同時進行多元素測定；痕量分析新方法；不如AES、AAS應用廣泛X射線熒光光譜分析（XFS）固體元素定性分析、半定量分析、定量分析（適用于原子序數Z≥5的元素）無損檢測（樣品不受形狀大小限制且過程中不被破壞），XFS易實現過程自動化與分析程序化。靈敏度不夠高，只能分析含量在0.0x%以上的元素紫外、可見吸收光譜分析（UV、VIS）一般用液體（樣品配制溶液）1.結構定性分析（有機化合物鑒定和結構分析）；2.（某些）有機化合物構型和構象的測定；3.組分定量分析（單一物質，化合物組分，混合物組分含量）；4.

化學和物理數據測定（氫鍵強度、化合物相對分子質量測定等）主要用于有機化合物微量和常量組分定量分析。在有機化合物定性鑒定和結構分析時有一定局限性，常用于研究不飽和有機化合物，特別是具有共軛體系的有機化合物。作為重要輔助手段可與IR、NMR等進行配合進行有機化合物鑒定和結構分析續(xù)附表9紅外吸收光譜分析（IR）氣、液、固體（薄膜）樣品（需經樣品制備過程）1.未知物定性分析[已知物驗證，化合物純度鑒定，未知物結構鑒別（常用于結構相近化合物鑒別）]2.未知物結構分析（確定分子結構等）；3.定量分析（單組分和多組分含量）；4.反應機理研究（高分子聚合過程、涂料成膜過程、高聚物光熱老化過程等）

適用于分子（基團）振動中伴有偶極矩變化的有機化合物分析。不適于微量組分定量分析分析方法（縮寫）樣品基本分析項目與應用應用特點分子熒光光譜分析（FS）樣品配制溶液1.熒光物質定量分析（質量分數）；2.芳香族有機化合物分子結構分析靈敏度高（比分子吸收光譜高幾個數量級），取樣量少。直接法只適用于具有熒光性質的物質分析（芳香族有機化合物、稀土元素離子等）核磁共振波譜分析（NMR）液體（固體樣品配制溶液）1.定性分析（有機化合物結構鑒定）；2.定量分析（化合物組分、混合物組分含量）；3.相對分子質量的測定；4.化學鍵性質研究結構分析的重要手段，可用以研究反應過程與機理。樣品用量少，檢測過程中不破壞樣品。儀器價格高，相對靈敏度較差，定量分析應用尚不廣泛激光拉曼光譜分析氣體、液體、固體樣品1.定性分析（判斷有機化合物結構即結構鑒定）；2.分子結構分析（幾何構型等）；3.

高聚物研究（結晶度、取向性、碳鏈結構等）適用于沒有偶極矩變化的有機化合物分析，因而與IR配合成為判斷有機化合物的重要手段。除應用于有機化合物外，還應用于無機化合物分析（如無機絡合物組成、結構與穩(wěn)定性等）、液晶物相變化分析等方面MagneticResonanceImaging磁共振成像發(fā)生事件作者或公司磁共振發(fā)展史1946發(fā)現磁共振現象BlochPurcell1971發(fā)現腫瘤的T1、T2時間長Damadian1973做出兩個充水試管MR圖像Lauterbur1974活鼠的MR圖像Lauterbur等1976人體胸部的MR圖像Damadian1977初期的全身MR圖像

Mallard1980磁共振裝置商品化1989

0.15T永磁商用磁共振設備中國安科

2003諾貝爾獎金LauterburMansfierd時間MR成像基本原理實現人體磁共振成像的條件:人體內氫原子核是人體內最多的物質。最易受外加磁場的影響而發(fā)生磁共振現象(沒有核輻射)有一個穩(wěn)定的靜磁場（磁體）梯度場和射頻場：前者用于空間編碼和選層，后者施加特定頻率的射頻脈沖，使之形成磁共振現象信號接收裝置：各種線圈計算機系統：完成信號采集、傳輸、圖像重建、后處理等

人體內的H核子可看作是自旋狀態(tài)下的小星球。自然狀態(tài)下，H核進動雜亂無章，磁性相互抵消zMyx進入靜磁場后，H核磁矩發(fā)生規(guī)律性排列（正負方向），正負方向的磁矢量相互抵消后，少數正向排列（低能態(tài)）的H核合成總磁化矢量M，即為MR信號基礎ZZYYXB0XMZMXYA:施加90度RF脈沖前的磁化矢量MzB:施加90度RF脈沖后的磁化矢量Mxy.并以Larmor頻率橫向施進C:90度脈沖對磁化矢量的作用。即M以螺旋運動的形式傾倒到橫向平面ABC在這一過程中，產生能量

三、弛豫（Relaxation）回復“自由”的過程

1.

縱向弛豫（T1弛豫）：

M0（MZ）的恢復，“量變”高能態(tài)1H→低能態(tài)1H自旋—晶格弛豫、熱弛豫

吸收RF光子能量（共振）低能態(tài)1H高能態(tài)1H

放出能量（光子，MRS）T1弛豫時間：

MZ恢復到M0的2/3所需的時間

T1愈小、M0恢復愈快T2弛豫時間：MXY喪失2/3所需的時間；T2愈大、同相位時間長MXY持續(xù)時間愈長MXY與ST1加權成像、T2加權成像

所謂的加權就是“突出”的意思

T1加權成像（T1WI）----突出組織T1弛豫（縱向弛豫）差別

T2加權成像（T2WI）----突出組織T2弛豫（橫向弛豫）差別。

磁共振診斷基于此兩種標準圖像磁共振常規(guī)h檢查必掃這兩種標準圖像.T1的長度在數百至數千毫秒（ms）范圍T2值的長度在數十至數千毫秒（ms）范圍

在同一個馳豫過程中,T2比T1短得多

如何觀看MR圖像：首先我們要分清圖像上的各種標示。分清掃描序列、掃描部位、掃描層面。正?；虍惓５乃诓课?--即在同一層面觀察、分析T1、T2加權像上信號改變。絕大部分病變T1WI是低信號、T2WI是高信號改變。只要熟悉掃描部位正常組織結構的信號表現，通常病變與正常組織不會混淆。一般的規(guī)律是T1WI看解剖,T2WI看病變。磁共振成像技術－－圖像空間分辨力，對比分辨力一、如何確定MRI的來源（一）層面的選擇1.MXY產生（1H共振）條件

RF=ω=γB02.梯度磁場Z（GZ）

GZ→B0→ω

不同頻率的RF

特定層面1H激勵、共振

3.層厚的影響因素

RF的帶寬↓

GZ的強度↑層厚↓〈二〉體素信號的確定1、頻率編碼2、相位編碼

M0↑--GZ、RF→相應層面MXY----------GY→沿Y方向1H有不同ω

各1H同相位MXY旋進速度不同同頻率一定時間后→→GX→沿X方向1H有不同ω沿Y方向不同1H的MXYMXY旋進頻率不同位置不同（相位不同）〈三〉空間定位及傅立葉轉換

GZ----某一層面產生MXYGX----MXY旋進頻率不同

GY----MXY旋進相位不同（不影響MXY大?。?/p>

↓某一層面不同的體素，有不同頻率、相位

MRS（FID）第三節(jié)、磁共振檢查技術檢查技術產生圖像的序列名產生圖像的脈沖序列技術名TRA、COR、SAGT1WT2WSETR、TE…….梯度回波FFE快速自旋回波FSE壓脂壓水MRA短TR短TE－－T1W長TR長TE－－T2W增強MR最常用的技術是：多層、多回波的SE（spinecho，自旋回波）技術磁共振掃描時間參數：TR、TE磁共振掃描還有許多其他參數：層厚、層距、層數、矩陣等序列常規(guī)序列自旋回波（SE）,快速自旋回波（FSE）梯度回波（FE）反轉恢復（IR），脂肪抑制（STIR）、水抑制（FLAIR）高級序列水成像（MRCP,MRU,MRM）血管造影（MRA,TOF2D/3D）三維成像（SPGR）彌散成像（DWI）關節(jié)運動分析是一種成像技術而非掃描序列自旋回波（SE）必掃序列圖像清晰顯示解剖結構目前只用于T1加權像快速自旋回波（FSE）必掃序列成像速度快多用于T2加權像梯度回波（GE）成像速度快對出血敏感T2加權像水抑制反轉恢復（IR）水抑制（FLAIR）抑制自由水梗塞灶顯示清晰判斷病灶成份脂肪抑制反轉恢復（IR）脂肪抑制（STIR）抑制脂肪信號判斷病灶成分其它組織顯示更清晰血管造影（MRA）無需造影劑TOF法PC法MIP投影動靜脈分開顯示水成像（MRCP，MRU，MRM）含水管道系統成像膽道MRCP泌尿路MRU椎管MRM主要用于診斷梗阻擴張超高空間分辨率掃描任意方位重建窄間距重建技術大大提高對小器官、小病灶的診斷能力三維梯度回波（SPGR） 早期診斷腦梗塞

彌散成像MRI的設備一、信號的產生、探測接受1.磁體（Magnet）:靜磁場B0（Tesla,T）→組織凈磁矩M0

永磁型（permanentmagnet）常導型（resistivemagnet）超導型（superconductingmagnet）磁體屏蔽（magnetshielding）2.梯度線圈（gradientcoil）:

形成X、Y、Z軸的磁場梯度功率、切換率3.射頻系統（radio-frequencesystem，RF）

MR信號接收二、信號的處理和圖象顯示數模轉換、計算機，等等；MRI技術的優(yōu)勢1、軟組織分辨力強（判斷組織特性）2、多方位成像3、流空效應（顯示血管）4、無骨骼偽影5、無電離輻射，無碘過敏6、不斷有新的成像技術MRI技術的禁忌證和限度1.禁忌證

體內彈片、金屬異物各種金屬置入：固定假牙、起搏器、血管夾、人造關節(jié)、支架等危重病人的生命監(jiān)護系統、維持系統不能合作病人，早期妊娠，高熱及散熱障礙2.其他鈣化顯示相對較差空間分辨較差（體部，較同等CT）費用昂貴多數MR機檢查時間較長1.病人必須去除一切金屬物品，最好更衣，以免金屬物被吸入磁體而影響磁場均勻度，甚或傷及病人。2.掃描過程中病人身體（皮膚）不要直接觸碰磁體內壁及各種導線，防止病人灼傷。3.紋身（紋眉）、化妝品、染發(fā)等應事先去掉，因其可能會引起灼傷。4.病人應帶耳塞，以防聽力損傷。掃描注意事項顱腦MRI適應癥顱內良惡性占位病變腦血管性疾病梗死、出血、動脈瘤、動靜脈畸形（AVM）等顱腦外傷性疾病腦挫裂傷、外傷性顱內血腫等感染性疾病腦膿腫、化膿性腦膜炎、病毒性腦炎、結核等脫髓鞘性或變性類疾病多發(fā)性硬化（MS）等先天性畸形胼胝體發(fā)育不良、小腦扁桃體下疝畸形等脊柱和脊髓MRI適應證1.腫瘤性病變椎管類腫瘤（髓內、髓外硬膜內、硬膜外），椎骨腫瘤（轉移性、原發(fā)性）2.炎癥性疾病脊椎結核、骨髓炎、椎間盤感染、硬膜外膿腫、蛛網膜炎、脊髓炎等3.外傷骨折、脫位、椎間盤突出、椎管內血腫、脊髓損傷等4.脊柱退行性變和椎管狹窄癥椎間盤變性、膨隆、突出、游離，各種原因椎管狹窄，術后改變，5.脊髓血管畸形和血管瘤6.脊髓脫髓鞘疾?。ㄈ鏜S），脊髓萎縮7.先天性畸形胸部MRI適應證呼吸系統對縱隔及肺門區(qū)病變顯示良好，對肺部結構顯示不如CT。胸廓入口病變及其上下比鄰關系縱隔腫瘤和囊腫及其與大血管的關系其他較CT無明顯優(yōu)越性心臟及大血管大血管病變各類動脈瘤、腔靜脈血栓等心臟及心包腫瘤，心包其他病變其他（如先心、各種心肌病等）較超聲心動圖無優(yōu)勢，應用不廣腹部MRI適應證主要用于部分實質性器官的腫瘤性病變肝腫瘤性病變，提供鑒別信息胰腺腫瘤，有利小胰癌、胰島細胞癌顯示宮頸、宮體良惡性腫瘤及分期等，先天畸形腫瘤的定位（臟器上下緣附近）、分期膽道、尿路梗阻和腫瘤，MRCP，MRU直腸腫瘤骨與關節(jié)MRI適應證X線及CT的后續(xù)檢查手段－－鈣質顯示差和空間分辨力部分情況可作首選：1.累及骨髓改變的骨?。ㄔ缙诠侨毖詨乃?，早期骨髓炎、骨髓腫瘤或侵犯骨髓的腫瘤）2.結構復雜關節(jié)的損傷（膝、髖關節(jié)）3.形狀復雜部位的檢查（脊柱、骨盆等）軟件登錄界面軟件掃描界面圖像瀏覽界面膠片打印界面報告界面報告界面2合理應用抗菌藥物預防手術部位感染概述外科手術部位感染的2/3發(fā)生在切口醫(yī)療費用的增加病人滿意度下降導致感染、止血和疼痛一直是外科的三大挑戰(zhàn)，止血和疼痛目前已較好解決感染仍是外科醫(yī)生面臨的重大問題，處理不當，將產生嚴重后果外科手術部位感染占院內感染的14%～16%，僅次于呼吸道感染和泌尿道感染，居院內感染第3位嚴重手術部位的感染——病人的災難，醫(yī)生的夢魘

預防手術部位感染（surgicalsiteinfection,SSI)

手術部位感染的40%–60%可以預防圍手術期使用抗菌藥物的目的外科醫(yī)生的困惑★圍手術期應用抗生素是預防什么感染？★哪些情況需要抗生素預防？★怎樣選擇抗生素？★什么時候開始用藥？★抗生素要用多長時間？定義：指發(fā)生在切口或手術深部器官或腔隙的感染分類：切口淺部感染切口深部感染器官／腔隙感染一、SSI定義和分類二、SSI診斷標準——切口淺部感染

指術后30天內發(fā)生、僅累及皮膚及皮下組織的感染，并至少具備下述情況之一者：

1．切口淺層有膿性分泌物

2．切口淺層分泌物培養(yǎng)出細菌

3．具有下列癥狀體征之一：紅熱，腫脹，疼痛或壓痛，因而醫(yī)師將切口開放者（如培養(yǎng)陰性則不算感染）

4．由外科醫(yī)師診斷為切口淺部SSI

注意：縫線膿點及戳孔周圍感染不列為手術部位感染二、SSI診斷標準——切口深部感染

指術后30天內（如有人工植入物則為術后1年內）發(fā)生、累及切口深部筋膜及肌層的感染，并至少具備下述情況之一者：

1.切口深部流出膿液

2.切口深部自行裂開或由醫(yī)師主動打開，且具備下列癥狀體征之一：①體溫＞38℃；②局部疼痛或壓痛

3.臨床或經手術或病理組織學或影像學診斷，發(fā)現切口深部有膿腫

4.外科醫(yī)師診斷為切口深部感染

注意：感染同時累及切口淺部及深部者，應列為深部感染

二、SSI診斷標準—器官／腔隙感染

指術后30天內（如有人工植入物★則術后1年內）、發(fā)生在手術曾涉及部位的器官或腔隙的感染，通過手術打開或其他手術處理，并至少具備以下情況之一者：

1.放置于器官/腔隙的引流管有膿性引流物

2.器官/腔隙的液體或組織培養(yǎng)有致病菌

3.經手術或病理組織學或影像學診斷器官/腔隙有膿腫

4.外科醫(yī)師診斷為器官/腔隙感染

★人工植入物：指人工心臟瓣膜、人工血管、人工關節(jié)等二、SSI診斷標準—器官／腔隙感染

不同種類手術部位的器官/腔隙感染有：

腹部：腹腔內感染（腹膜炎，腹腔膿腫）生殖道：子宮內膜炎、盆腔炎、盆腔膿腫血管：靜脈或動脈感染三、SSI的發(fā)生率美國1986年～1996年593344例手術中，發(fā)生SSI15523次，占2.62%英國1997年～2001年152所醫(yī)院報告在74734例手術中，發(fā)生SSI3151例，占4.22%中國？SSI占院內感染的14～16%，僅次于呼吸道感染和泌尿道感染三、SSI的發(fā)生率SSI與部位：非腹部手術為2%～5%腹部手術可高達20%SSI與病人：入住ICU的機會增加60%再次入院的機會是未感染者的5倍SSI與切口類型：清潔傷口 1%～2%清潔有植入物 ＜5%可染傷口＜10%手術類別手術數SSI數感染率(%)小腸手術6466610.2大腸手術7116919.7子宮切除術71271722.4肝、膽管、胰手術1201512.5膽囊切除術8222.4不同種類手術的SSI發(fā)生率：三、SSI的發(fā)生率手術類別SSI數SSI類別（%）切口淺部切口深部器官/腔隙小腸手術6652.335.412.3大腸手術69158.426.315.3子宮切除術17278.813.57.6骨折開放復位12379.712.28.1不同種類手術的SSI類別：三、SSI的發(fā)生率延遲愈合疝內臟膨出膿腫，瘺形成。需要進一步處理這里感染將導致:延遲愈合疝內臟膨出膿腫、瘺形成需進一步處理四、SSI的后果四、SSI的后果在一些重大手術，器官/腔隙感染可占到1/3。SSI病人死亡的77%與感染有關，其中90%是器官/腔隙嚴重感染

——InfectControlandHospEpidemiol,1999,20(40:247-280SSI的死亡率是未感染者的2倍五、導致SSI的危險因素（1）病人因素：高齡、營養(yǎng)不良、糖尿病、肥胖、吸煙、其他部位有感染灶、已有細菌定植、免疫低下、低氧血癥五、導致SSI的危險因素（2）術前因素：術前住院時間過長用剃刀剃毛、剃毛過早手術野衛(wèi)生狀況差（術前未很好沐?。τ兄刚髡呶从每股仡A防五、導致SSI的危險因素（3）手術因素：手術時間長、術中發(fā)生明顯污染置入人工材料、組織創(chuàng)傷大止血不徹底、局部積血積液存在死腔和/或失活組織留置引流術中低血壓、大量輸血刷手不徹底、消毒液使用不當器械敷料滅菌不徹底等手術特定時間是指在大量同種手術中處于第75百分位的手術持續(xù)時間其因手術種類不同而存在差異超過T越多，SSI機會越大五、導致SSI的危險因素（4）SSI危險指數（美國國家醫(yī)院感染監(jiān)測系統制定）：病人術前已有≥3種危險因素污染或污穢的手術切口手術持續(xù)時間超過該類手術的特定時間（T）

（或一般手術＞2h)六、預防SSI干預方法根據指南使用預防性抗菌藥物正確脫毛方法縮短術前住院時間維持手術患者的正常體溫血糖控制氧療抗菌素的預防/治療預防

在污染細菌接觸宿主手術部位前給藥治療

在污染細菌接觸宿主手術部位后給藥

防患于未然六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用107預防和治療性抗菌素使用目的：清潔手術：防止可能的外源污染可染手術：減少粘膜定植細菌的數量污染手術：清除已經污染宿主的細菌六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用108需植入假體，心臟手術、神外手術、血管外科手術等六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用預防性抗菌素使用指征：可染傷口(Clean-contaminatedwound)污染傷口（Contaminatedwound）清潔傷口（Cleanwound）但存在感染風險六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用外科預防性抗生素的應用：預防性抗生素對哪些病人有用?什么時候開始用藥?抗生素種類選擇?使用單次還是多次?采用怎樣的給藥途徑？六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用預防性抗菌素顯示有效的手術有：婦產科手術胃腸道手術(包括闌尾炎)口咽部手術腹部和肢體血管手術心臟手術骨科假體植入術開顱手術某些“清潔”手術六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用外科預防性抗生素的應用：預防性抗生素對哪些病人有用?什么時候開始用藥?抗生素種類選擇?使用單次還是多次?采用怎樣的給藥途徑？六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用

理想的給藥時間？目前還沒有明確的證據表明最佳的給藥時機研究顯示：切皮前45～75min給藥，SSI發(fā)生率最低，且不建議在切皮前30min內給藥影響給藥時間的因素:所選藥物的代謝動力學特性手術中污染發(fā)生的可能時間病人的循環(huán)動力學狀態(tài)止血帶的使用剖宮產細菌在手術傷口接種后的生長動力學

手術過程

012345671hr2hrs6hrs1day3-5days細菌數logCFU/ml六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用114術后給藥，細菌在手術傷口接種的生長動力學無改變

手術過程抗生素血腫血漿六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用Antibioticsinclot

手術過程

血漿中抗生素予以抗生素血塊中抗生素血漿術前給藥，可以有效抑制細菌在手術傷口的生長六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用116ClassenDC,etal..NEnglJMed1992;326:281切開前時間切開后時間予以抗生素切開六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用不同給藥時間，手術傷口的感染率不同NEJM1992;326:281-6投藥時間感染數（%）相對危險度(95%CI)早期（切皮前2-24h）36914(3.8%)6.7(2.9-14.7)4.3手術前（切皮前45-75min)