近代分析方法绪言

1、近代分析方法Methods of neoteric analysis 授课教师：袁 晓 敏 教授 联系电话： 2311615Email: 1绪 言 21. 材料的性能 材料、能源、信息 被称为人类物质文明的三大支柱,而材料又是开发、提炼、储运和转化能源以及转播、利用、控制信息的重要物质基础。正是由于材料在人类文明史上的重要性,因此历史学家人类使用的材料来划分历史时代.如：石器时代石头坚硬,人类用石头制作工具；青铜时代人类利用能源还原了铜和锡,用硬而 韧的青铜来制作工具；铁器时代人类在更高的温度还原了铁,用性能 更优、价格更低的铁来制作工具；电子时代人类发现了硅、砷化镓的半导体特 性,制造大规模

2、集成电路。3 那么什么是材料呢？材料的定义如下： 材料可以为人类经济地制造有用器件的物质. 材料的性能有那几个方面呢？材料的性能由如下几个方面构成：（1）简单性能： 物理性能 热、声、光、电、磁 力学性能 强度、弹性、塑性、韧性 化学性能 抗氧化、耐蚀、抗老化等（2）复杂性能： 复合性能 高温疲劳等 工艺性能 铸造性能、可锻性等 使用性能 抗磨性、抗弯性等 4 性能是表征材料的一个参量，仅仅从性能的角度去选择材料，当然是性能越高越好；但是仅仅如此是不够的。 这就引入一个问题，在使用材料时必须考虑经济性，也就是说必须合理地选择和使用材料，只有这样才能做到物尽所能、物尽其用。今天材料科学已发展成为

3、一门多学科的科学，就其类别来说有如下几个方面： 金 属 材 料：有色金属材料 黑色金属材料 非金属材料：无机材料 有机材料 52. 材料的物理性能与检测 （见框图11）所以这门课实际上是一门近代物理实验方法课。 要合理地利用材料、有效地控制材料的性能，就必了解材料内部的结构，才能避免产生对材料有害的结构，生成对性能有益的结构，或是研究外界条件对材料内部结构的影响去开发性能。 那么我们如何了解材料内部结构呢？这就是本次课程要学习的内容。63. 近代物理检测方法 近代物理实验方法总是伴随着近代物理的重大发现而产生，它的发展基于人们对客观世界的更深刻的认识。随着材料科学的进一步的发展，人们已不满足于

4、对材料的一般宏观认识，而是要了解材料内部的组成、结构，甚至于每一个原子、每一个基团的键合位置。 大家对近代物理分析仪器并不陌生： 如：（1）透视 体检（2） （射线断层扫描）（3）超声波检查 探伤、体检（4）红外光谱分析 成分分析、结构分析7近代物理实验领域的诺贝尔奖获得者名单及获奖的研究领域8设备的特点： (1)复杂、昂贵、多数使用者只能委托分析 (2)理论性强 (3)均有特定的应用范围非专业使用者的学习要求： (1)实验方法可应用于那些研究领域。 (1)如何制作样品，仪器对样品有何限制。 (3)对实验结果的分析在本次课程学习的实验方法： (1) X射线衍射仪（XRD） (2) 透射电镜 （

5、TEM） (3) 扫描电镜 （SEM） (4) X射线能谱仪 （EDX）94. 近代物理实验方法的共性 近代物理实验方法起源于研究电子或者是光子与物质的相互作用，研究电子、光子与物质作用后所产生的信息就可分析物质内部的结构；如人看到物体。4.1 电子、运动电子与物质的相互作用 （1）电子的特点： 带电、尺寸小、质量轻、易穿透物质 产生易、易加速至高能量 因此，电子常常作为许多信号的激发源。 10（）运动电子与物质的相互作用： 高能电子与物质相互作用后产生许多物理现象，这些现象都与物质本身的结构、性能直接相关。下图为高能电子与物质相互作用后的主要物理信息及其作用（图12）：4.2 光子 光子的性

6、能与作用： 弹 性 散射 衍射 结构分析 非弹性散射 吸收 结构分析与成份分析 115. 课程简介第一部分 X射线衍射分析技术 主要内容有X射线在晶体中衍射的基本原理、X射线衍射的基本实验方法以及这些方法在材料研究中的应用等等。第二部分 电子显微分析技术 主要内容包括透射电镜、扫描电镜、电子探针等显微分析技术。其中以透射电镜为主。 1、透射电子显微学 2、扫描电子显微学 3、X-射线显微分析126. 教材及参考书：一、教材 周玉、武高辉编著： 材料分析测试技术 哈尔滨工业大学出版社二、参考书(1). 李树棠:金属X射线衍射与电子显微分析技 术冶金工业出版社(2).B.D.Cullity: El

7、ements of X-rDiffraction 柯列迪 著 冯根源 译: X射线金属学 中国工业出版社 (3).许顺生： X射线金属学 上海科学技术出版社 (4).范雄 主编：金属X射线学 机械工业出版社13作 业 在校园网图书馆的中国学术期刊全文数据库查找23篇与本专业有关的、采用近代物理化学分析方法的论文，写一篇1000字的综述论文。 内容要求： （1）所用分析方法、在文中得出得结论； （2）按作者、论文题目、期刊名称、年、卷、 期、页码列出所看参考文献； （3）手写在作业本上。 查找方法：图书馆数字资源中国学术期刊全文数据库登录高级检索检索词在中文摘要中检索14(1)与电子组态、原子结构之间的关系近代物理实验方法(2)与组成成分、组织结构、制造工艺 之间的关系检测手段与材料性能进行联系图 1115对物质进行相分析（