材料分析测试方法课件

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1、材料分析测试方法材料物理与化学系卢正欣E-mail：luzx@xaut.edu.cn教学邮箱：temonline@yahoo.cn绪论一.材料分析测试的地位与作用不同材料具有各自不同的使用性能材料的宏观性能是由其微观组织、结构、成分所决定以不锈钢为例：结构：fcc组织：单相奥氏体成分：1Cr18Ni8优良的耐蚀性《材料分析测试方法》材料分析测试的地位与作用Compositions成分Structure结构Processes制备PropertiesPerformance性能《材料分析测试方法》二.材料分析测试方法显微组织分析——OM、TEM、SEM、SPM化学成分分析——化学

2、分析、光谱、波谱晶体结构分析——X射线衍射、电子衍射《材料分析测试方法》三.本课程内容X射线衍射分析电子显微分析其它现代分析方法XPS、AES、SPM等《材料分析测试方法》1.X射线衍射分析利用X射线在晶体中的衍射现象对材料的结构（物相）进行定性、定量分析，并对与材料结构相关的晶体学参数（晶格参数、晶体取向、晶体缺陷等）进行分析测定的方法。分析仪器X射线晶体分析仪、X射线衍射仪、X射线应力仪《材料分析测试方法》X射线晶体分析仪单晶定向缺陷检验物质定性点阵常数测定残余应力测定《材料分析测试方法》X射线衍射仪物相定性物相定量结晶度、晶粒尺寸测定织构测定点阵参数测定残余应力《材料

3、分析测试方法》X射线应力仪残余应力测定《材料分析测试方法》2.电子显微分析以高能电子束作为照明源，利用电子束与样品物质交互作用产生的物理信息，分析材料组织、结构和成分的方法。电子显微分析仪器透射电子显微镜、扫描电子显微镜、电子探针、俄歇电子能谱仪、电子能量损失谱仪等。《材料分析测试方法》透射电子显微镜《材料分析测试方法》分辨率：0.1~0.2nm放大倍数：0.4~150万倍主要功能：材料微观组织形貌观察、晶体缺陷分析、晶体特征参量测定、物相分析等扫描电子显微镜分辨率：1nm放大倍数：10~20万倍主要功能：材料表面形貌观察、断口分析等《材料分析测试方法》电子探针《材料分析测

4、试方法》分辨率：1nm元素范围：Z=4~92主要功能：材料微区化学成分分析俄歇电子能谱《材料分析测试方法》分辨率：1nm元素范围：Z≥3主要功能：材料浅表面微区化学成分分析3.其它现代分析测试方法X射线光电子能谱二次离子质谱扫描探针显微镜《材料分析测试方法》四.课程特点与要求理论性与实践性强涉及物理学、晶体学、电子光学、量子力学等理论，概念抽象。需要实验密切支撑要求掌握各种分析方法的基本原理、特点与应用能够针对分析测试要求选择适当的测试方法，涉及测试方案，并能对基本的测试结果进行分析解释。《材料分析测试方法》五.教学安排总学时：48学时其中课堂教学42学时，实验6学时主讲教

5、师：卢正欣陈迪春成绩考核：作业、考勤、实验、闭卷考试《材料分析测试方法》六.后续课程（专业方向课）《X射线与电子显微分析》《现代分析测试方法》学时：48学时主讲：卢正欣《材料分析测试课程设计》学时：2周指导教师：现代分析测试中心全体《材料分析测试方法》第一章X射线物理基础X射线的性质X射线的产生及X射线谱X射线与物质的相互作用《材料分析测试方法》1.1引言X射线的发现是19世纪末20世纪初物理学的三大发现（X射线1895年、放射线1896年、电子1897年）之一，这一发现标志着现代物理学的产生。《材料分析测试方法》发现X射线1894年11月8日，德国物理学家伦琴在研究阴极射

6、线管的高压放电现象时，发现了能使荧光屏发光的一种新的射线。1895年12月22日，伦琴和他夫人拍下了第一张X射线照片。《材料分析测试方法》X射线的性质X射线的主要特征：肉眼不可见具有与可见光类似的性质（沿直线传播、使胶片感光、使荧光物质发光）具有自身的特点（很高的穿透能力、可被物质吸收和减弱、可使空气电离、对生物细胞有杀伤作用等）《材料分析测试方法》贡献几个月后被用于医学诊断，后来又用于金属材料和机械零件的探伤。1901年获第一次诺贝尔物理学奖金。1912年劳厄发现了X射线通过晶体时产生衍射现象，证明了X射线的波动性和晶体内部结构的周期性。1912年11月，布拉格提出著名的

7、布拉格方程，成功解释劳厄的实验。《材料分析测试方法》图为2001年3月27日，在澳大利亚悉尼大学，一名工作人员在审视手中的X射线照片。《材料分析测试方法》1.2X射线的本质一、X射线的本质X射线与可见光、紫外线、宇宙射线一样也是电磁波的一种，具有波粒二象性，波长在10－8cm左右，与晶格常数为同一数量级。《材料分析测试方法》二、电磁波谱X射线的波长在10－6cm~10－10cm之间，在电磁波谱中与紫外线和γ射线相搭接。《材料分析测试方法》二、电磁波谱软X射线：波长较长，用于医学透视硬X射线：波长较短，用于材料分析《