材料分析测试方法材分析测试方法.doc

材料分析测试方法 一、课程重要性 二、课程主要内容 三、本课程教学目的基本要求 四、本课程与其他课程的关系 材料分析测试方法 二、课程的主要内容 材料分析的基本原理（或称技术基础）是指测量信号与材料成分、结构等的特征关系。 采用各种不同的测量信号（相应地具有与材料的不同特征关系）形成了各种不同的材料分析方法。 1、X-射线衍射分析 ：物相成分、结晶度、晶粒度信息 2、电子显微镜 ：材料微观形貌观察 3、热分析 ：分析材料随温度而发生的状态变化 4、振动光谱：分子基团、结构的判定 5、X-射线光电子能谱 ：一种表面分析技术，表面元素分析 6、色谱分析：分析混合物中所含成分的物理方法 三、课程教学目的和基本要求 本课程是为材料专业本科生开设的重要的专业课。 其目的在于使学生系统地了解现代主要分析测试方法的基本原理、仪器设备、样品制备及应用，掌握常见测试技术所获信息的解释和分析方法，最终使学生能够独立地进行材料的分析和研究工作。 四、本课程与其他课程的关系 本门课程是以高等数学、大学物理、无机及分析化学、有机化学、物理化学、晶体学等课程为基础的，因此，学好这些前期课程是学好材料现代分析测试方法的前提。 同时，材料现代分析测试方法又为后续专业课程如材料合成与制备方法、陶瓷、功能材料、高分子材料等打下基础。 X 射线衍射分析 X射线物理基础 晶体学基础：几何晶体学、倒点阵 X射线衍射原理：X射线衍射线的方向和强度 晶体的研究方法:单晶、多晶的研究、衍射仪法 X射线衍射分析的应用 物相分析 晶胞参数的确定 晶粒尺寸的计算等 X 射线衍射分析 需解决的问题 科研、生产、商业以及日常生活中，人们经常遇到这种问题：某种未知物的成分是什么？含有哪些杂质或有害物质？用什么方法来鉴定？ X射线衍射分析（简称XRD）的原理？仪器组成？样品要求？ XRD除物相分析外，还能检测分析物质的哪些性能？ 如何从XRD所给出的数据中提取更多的信息？（包括成分、结构、形成条件、结晶度、晶粒度等） §1 X射线物理基础 一、X射线的发现 二、X射线的性质 三、X射线的获得 四、X射线谱 五、X射线与物质的相互作用 六、X射线的吸收及其作用 七、 X射线的防护 一、X射线的发现 1895年，德国物理学家伦琴（R?ntgen,W.C.）发现X射线 1912年，德国物理学家劳厄（Von.Laue,M）等人发现X射线 在晶体中的衍射现象，确证X射线是一种电磁波 1912年，英国物理学家布·喇格父子(Bragg,W.H;Bragg,V.L.) 开创X射线晶体结构分析的历 二、X射线的性质 X射线的本质是一种电磁波，具有波粒二象性。 X射线的波动性表现在它以一定的波长和频率在空间传播，其波长范围在0.01~100 ? 之间， 在真空中的传播速度3×108m/s。 1、波动性 当解释X-ray的衍射、干涉等现象时，必须将其看成波。 在晶体作衍射光栅观察到的X射线的衍射现象，证明了X射线的波动性 X射线作为电磁波，具有电场矢量和磁场矢量。　　它以一定的波长和频率在空间传播。　　　　　　 λ ＝Ｃ／ v X-ray作为一种电磁波，其传播过程中携带一定的能量，用强度表示X-ray所带能量的多少。 当解释X-ray与物质相互作用所产生的物理现象（如光电效应、二次电子等）时，须将X-ray看成一种微粒子流（光子流）。 X-ray作为一种粒子流，它的强度为光子流密度与每个光子能量的乘积。 2、 粒子性 三、X射线的获得 1、X-ray产生原理 凡是高速运动的电子流或其它高能辐射流（如γ射线，X射线，中子流等）被突然减速时均能产生X射线。 2、X射线机 X射线管是X射线机的核心部件。 封闭式热阴极X射线管 四、X射线谱 X射线强度与波长的关系曲线，称之X射线谱。 从X-ray管中发出的X射线可以分为：连续X射线谱、特征X射线谱 WordsFromNotePage (1)产生原理：在X射线管中，从阴极发出的电子在高电压作用下以很高的速度撞向阳极，电子的动能减少，减少的动能中很少一部分转换为X射线放射出。由于撞到阳极上的电子数极多，电子与阳极碰撞的时间和条件各不相同，而且绝大多数电子要经历多次碰撞，产生能量各不相同的辐射，因此出现连续X射线谱。 1、连续X射线谱 在管电压很低时，X射线管发出的X射线，其曲线是连续变化的，故称之为连续X射线谱。 从某个短波基线开始的包含各种波长的X射线。 （2）短波极限 极限情况下，电子将其在电场中加速获得的全部动能转移给一个光子，那么该光子获得最高能量和具有最短波长，即短波极限λ0。此时光子的能量： E＝eV＝hν最大＝hc/?0