近代分析方法緒言

1、近代分析方法Methods of neoteric analysis 授課教師：袁 曉 敏 教授 聯(lián)系電話： 2311615Email: 1緒 言 21. 材料的性能 材料、能源、信息 被稱為人類物質(zhì)文明的三大支柱,而材料又是開發(fā)、提煉、儲運和轉(zhuǎn)化能源以及轉(zhuǎn)播、利用、控制信息的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。正是由于材料在人類文明史上的重要性,因此歷史學(xué)家人類使用的材料來劃分歷史時代.如：石器時代石頭堅硬,人類用石頭制作工具；青銅時代人類利用能源還原了銅和錫,用硬而 韌的青銅來制作工具；鐵器時代人類在更高的溫度還原了鐵,用性能 更優(yōu)、價格更低的鐵來制作工具；電子時代人類發(fā)現(xiàn)了硅、砷化鎵的半導(dǎo)體特 性,制造大規(guī)模

2、集成電路。3 那么什么是材料呢？材料的定義如下： 材料可以為人類經(jīng)濟(jì)地制造有用器件的物質(zhì). 材料的性能有那幾個方面呢？材料的性能由如下幾個方面構(gòu)成：（1）簡單性能： 物理性能 熱、聲、光、電、磁 力學(xué)性能 強度、彈性、塑性、韌性 化學(xué)性能 抗氧化、耐蝕、抗老化等（2）復(fù)雜性能： 復(fù)合性能 高溫疲勞等 工藝性能 鑄造性能、可鍛性等 使用性能 抗磨性、抗彎性等 4 性能是表征材料的一個參量，僅僅從性能的角度去選擇材料，當(dāng)然是性能越高越好；但是僅僅如此是不夠的。 這就引入一個問題，在使用材料時必須考慮經(jīng)濟(jì)性，也就是說必須合理地選擇和使用材料，只有這樣才能做到物盡所能、物盡其用。今天材料科學(xué)已發(fā)展成為

3、一門多學(xué)科的科學(xué)，就其類別來說有如下幾個方面： 金 屬 材 料：有色金屬材料 黑色金屬材料 非金屬材料：無機(jī)材料 有機(jī)材料 52. 材料的物理性能與檢測 （見框圖11）所以這門課實際上是一門近代物理實驗方法課。 要合理地利用材料、有效地控制材料的性能，就必了解材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，才能避免產(chǎn)生對材料有害的結(jié)構(gòu)，生成對性能有益的結(jié)構(gòu)，或是研究外界條件對材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響去開發(fā)性能。 那么我們?nèi)绾瘟私獠牧蟽?nèi)部結(jié)構(gòu)呢？這就是本次課程要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。63. 近代物理檢測方法 近代物理實驗方法總是伴隨著近代物理的重大發(fā)現(xiàn)而產(chǎn)生，它的發(fā)展基于人們對客觀世界的更深刻的認(rèn)識。隨著材料科學(xué)的進(jìn)一步的發(fā)展，人們已不滿足于

4、對材料的一般宏觀認(rèn)識，而是要了解材料內(nèi)部的組成、結(jié)構(gòu)，甚至于每一個原子、每一個基團(tuán)的鍵合位置。 大家對近代物理分析儀器并不陌生： 如：（1）透視 體檢（2） （射線斷層掃描）（3）超聲波檢查 探傷、體檢（4）紅外光譜分析 成分分析、結(jié)構(gòu)分析7近代物理實驗領(lǐng)域的諾貝爾獎獲得者名單及獲獎的研究領(lǐng)域8設(shè)備的特點： (1)復(fù)雜、昂貴、多數(shù)使用者只能委托分析 (2)理論性強 (3)均有特定的應(yīng)用范圍非專業(yè)使用者的學(xué)習(xí)要求： (1)實驗方法可應(yīng)用于那些研究領(lǐng)域。 (1)如何制作樣品，儀器對樣品有何限制。 (3)對實驗結(jié)果的分析在本次課程學(xué)習(xí)的實驗方法： (1) X射線衍射儀（XRD） (2) 透射電鏡 （

5、TEM） (3) 掃描電鏡 （SEM） (4) X射線能譜儀 （EDX）94. 近代物理實驗方法的共性 近代物理實驗方法起源于研究電子或者是光子與物質(zhì)的相互作用，研究電子、光子與物質(zhì)作用后所產(chǎn)生的信息就可分析物質(zhì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)；如人看到物體。4.1 電子、運動電子與物質(zhì)的相互作用 （1）電子的特點： 帶電、尺寸小、質(zhì)量輕、易穿透物質(zhì) 產(chǎn)生易、易加速至高能量 因此，電子常常作為許多信號的激發(fā)源。 10（）運動電子與物質(zhì)的相互作用： 高能電子與物質(zhì)相互作用后產(chǎn)生許多物理現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都與物質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)、性能直接相關(guān)。下圖為高能電子與物質(zhì)相互作用后的主要物理信息及其作用（圖12）：4.2 光子 光子的性

6、能與作用： 彈 性 散射 衍射 結(jié)構(gòu)分析 非彈性散射 吸收 結(jié)構(gòu)分析與成份分析 115. 課程簡介第一部分 X射線衍射分析技術(shù) 主要內(nèi)容有X射線在晶體中衍射的基本原理、X射線衍射的基本實驗方法以及這些方法在材料研究中的應(yīng)用等等。第二部分 電子顯微分析技術(shù) 主要內(nèi)容包括透射電鏡、掃描電鏡、電子探針等顯微分析技術(shù)。其中以透射電鏡為主。 1、透射電子顯微學(xué) 2、掃描電子顯微學(xué) 3、X-射線顯微分析126. 教材及參考書：一、教材 周玉、武高輝編著： 材料分析測試技術(shù) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社二、參考書(1). 李樹棠:金屬X射線衍射與電子顯微分析技 術(shù)冶金工業(yè)出版社(2).B.D.Cullity: El

7、ements of X-rDiffraction 柯列迪 著 馮根源 譯: X射線金屬學(xué) 中國工業(yè)出版社 (3).許順生： X射線金屬學(xué) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 (4).范雄 主編：金屬X射線學(xué) 機(jī)械工業(yè)出版社13作 業(yè) 在校園網(wǎng)圖書館的中國學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫查找23篇與本專業(yè)有關(guān)的、采用近代物理化學(xué)分析方法的論文，寫一篇1000字的綜述論文。 內(nèi)容要求： （1）所用分析方法、在文中得出得結(jié)論； （2）按作者、論文題目、期刊名稱、年、卷、 期、頁碼列出所看參考文獻(xiàn)； （3）手寫在作業(yè)本上。 查找方法：圖書館數(shù)字資源中國學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫登錄高級檢索檢索詞在中文摘要中檢索14(1)與電子組態(tài)、原子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系近代物理實驗方法(2)與組成成分、組織結(jié)構(gòu)、制造工藝 之間的關(guān)系檢測手段與材料性能進(jìn)行聯(lián)系圖 1115對物質(zhì)進(jìn)行相分析（