《材料现代分析方法》课程教学大纲

1、材料现代分析方法课程教学大纲课程编号DB1544064课程名称材料现代分析方法课程性质专业必修课英文名称Modern Materials Analysis Methods开课单位材料与化工学院面向专业材料科学与工程授课语种汉语学分3总学时45理论学时40实验学时4讨论学时1上机学时0其他学时0开课学期第6学期先修课程材料科学基础、材料性能学一、课程简介本课程是面向材料科学与工程专业学生开设的一门专业必修课。该课程主要介绍了电磁辐射、物质波、能带结构、倒易点阵、电子束与材料的相互作用、衍射、物相等基础知识，以及X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、电子能谱仪，差热分析仪、热重分析仪等材料

2、现代分析中常用仪器的使用原理和方法。使学生能够针对具体的问题，选择恰当的仪器进行材料检测，并对样品的测试数据进行分析，并通过信息综合得到合理有效的结论。二、课程目标和基本要求通过本课程的学习，使学生能够明确材料学常用现代分析仪器的使用原理和方法；能够选择与使用恰当的现代分析仪器，对材料相关的复杂工程问题进行分析；能够针对材料相关的复杂工程问题，选择或使用满足特定需求的数据处理软件，进行材料性能预测，并能够理解其局限性。1、能够明确X射线衍射仪、电子显微镜、电子能谱仪，差热分析仪、热重分析仪等材料专业常用现代仪器的使用原理和方法，并解释其局限性；2、能够选择恰当的现代分析仪器，根据工程问题需求进

3、行材料检测和分析；3、能够针对材料的测试数据，选用满足特定需求的数据处理软件进行数据处理和材料性能预测，并能够解释其局限性。三、课程目标对毕业要求的支撑情况课程目标所支撑的毕业要求所支撑的毕业要求指标点支撑权重15使用现代工具5-1：能够明确材料专业常用的现代仪器、信息技术工具、工程工具和模拟软件的使用原理和方法，并理解其局限性。0.325使用现代工具5-2：能够开发、选择与使用恰当的仪器、信息资源、工程工具、绘图工具、办公软件和专业模拟软件，对材料相关复杂工程问题进行分析、计算与设计。0.335使用现代工具5-3：能够针对材料相关复杂工程问题，开发或选用满足特定需求的现代工具，进行预测与模拟

4、，并能够理解其局限性。0.3教学内容及学时分配教学内容教学要求教学方法对应课程目标学时分配布置任务1、电磁辐射与材料结构1.1 电磁辐射与物质波1.2 材料结构基础（一）1.3 材料结构基础（二）能够解释物质波和电磁波的关系，能带结构、倒易点阵。PPT讲授课堂提问1授课（6）2、电磁辐射与材料的相互作用2.1概述2.2各类特征谱基础2.3 X射线的产生及其与物质的相互作用能够阐述X射线的本质、X射线产生的机理、与物质相互作用时产生的信号类型。PPT讲授课堂提问1授课（4）3、粒子束与材料的相互作用3.1电子束与材料的相互作用能够阐述电子束与材料相互作用的原理，产生的信号及其应用。PPT讲授课堂

5、提问1授课（1）4、材料现代分析方法概述4.1衍射分析方法概述4.3 电子能谱分析方法概述4.4 电子显微分析方法概述能够阐述常用的衍射分析方法，尤其是x射线衍射分析方法；常用的电子显微分析方法，尤其是扫描电子显微分析方法。PPT讲授课堂提问1授课（2）5、X射线衍射原理5.1 衍射方向5.2 X射线衍射强度能够解释衍射方向原理、布拉格方程的含义，明晰电子的散射强度及原子散射强度之间的关系。PPT讲授课堂讨论1授课（4）6、X射线衍射方法6.1多晶体衍射方法能够阐述多晶体衍射的几种常用方法，明确衍射仪的使用原理、方法及其局限性，结合Jade等软件分析典型样品的测试数据。PPT讲授课堂讨论1、3

6、授课（4）作业17、X射线衍射分析的应用7.1 物相分析7.2 点阵常数的精确测定能够阐述物相定性分析与定量分析的原理、方法。PPT讲授课堂讨论实例分析1授课（4）8、透射电子显微分析8.1 透射电子显微镜工作原理及构造8.2 样品制备8.3 透射电镜基本成像操作及像衬度能够阐述透射电子显微镜的结构、使用原理、方法及其局限性；分析典型样品的测试数据。PPT讲授视频播放课堂讨论实例分析1、2、3授课（4）9、扫描电子显微分析与电子探针9.1 扫描电子显微镜工作原理及构造9.2 像衬原理与应用9.3 电子探针X射线显微分析能够阐述扫描电子显微镜的结构、使用原理、方法及其局限性，明确电子探针X射线显

7、微分析的应用领域；分析典型样品的测试数据。PPT讲授视频播放课堂讨论实例分析1、2、3授课（5）10、电子能谱分析法10.1 俄歇电子能谱法10.2 X射线光电子能谱法能够阐述俄歇电子能谱法的基本原理，俄歇电子能谱仪的使用原理、方法，并解释其局限性。PPT讲授视频播放课堂讨论实例分析1、2授课（4）作业211、热分析法11.1 差热分析法11.2 差示扫描量热法11.3 热重分析法能够阐述差热分析法、热重法的原理，差热分析仪、热重分析仪的使用原理、方法及其局限性。PPT讲授视频播放课堂讨论实例分析1、2、3授课（3）实验1、 X射线衍射实验能够阐述X射线衍射仪的结构、使用原理和方法，结合Jad

8、e等专业分析软件分析和解释典型样品的X射线衍射图谱分析。PPT讲授现场演示3实验（2）实验2、扫描电镜及其观察（含电子探针）实验能够阐述扫描电子显微镜和能谱仪的使用原理和方法，分析和解释典型样品的扫描电镜图片。PPT讲授现场演示3实验（2）序号思想政治教育元素1通过介绍现代材料分析的常用仪器、结构原理及其在生产生活中的典型应用，进一步厚植爱国主义情怀，树立民族自豪感、增强国家凝聚力。2通过介绍大型测试设备或者关键部件几乎全部依赖进口的事实，进一步培养学生报效祖国的责任感、使命感和紧迫感。五、课程考核方式考核方式考核内容对应课程目标评分依据考核占比平时作业能够阐述X射线衍射仪的原理；阐述波谱仪和

9、能谱仪的原理。（10分）1作业成绩算分法依据标准答案评分10%期中考试能够阐述X射线衍射仪物相定性分析的方法及其局限性；阐述透射电子显微镜的使用原理、方法及其局限性。（1820分）1考试成绩算分法依据标准答案评分30%能够选择和使用恰当的仪器观察断口形貌，分析断口上粒状夹杂物的化学成分。（1012分）2实验报告能够阐述X射线衍射仪的结构、使用原理、方法，结合Jade、origin等专业分析软件分析和解释典型样品的X射线衍射图谱、测试数据进行分析；阐述扫描电子显微镜和能谱仪的使用原理、方法，分析和解释典型样品的扫描电镜图片。（10分）3学生表现评分表法分等级评分，评分标准见附录。10%期末考试能

10、够阐述X射线衍射仪物相定量分析的方法及其局限性；阐述扫描电子显微镜的使用原理、方法及其局限性；阐述电子能谱仪的使用原理、方法并分析局限性；阐述热重分析仪使用原理、方法并分析局限性等。（2530分）1考试成绩算分法依据标准答案50%能够通过X衍射数据分析物相并解释局限性；阐述电子探针、XPS和AES分辨率、深度、精度及相应的局限性。（1012分）3能够根据不同的试样特点和测试需求选择恰当的仪器，并进行测试和分析。（810分）2六、教材名称及主要参考书教材：1杜希文，材料分析方法，天津大学出版社，2017. 11；2左演声，材料现代分析方法，北京工业大学出版社，2000.12；教学参考书：1. 郭

11、立伟著，现代材料分析测试方法，北京大学出版社，2014.2；2. 周玉著，材料分析方法，机械工业出版社，2000.1；3. 常铁军著，材料近代分析测试方法，哈尔滨工业大学出版社，2005.8。附录：各类考核评分标准表实验报告评分标准课程目标评分标准100-90分89-80分79-70分69-60分59-0分课程目标3：能够针对材料的测试数据，选择与使用满足特定需求的数据处理软件进行数据处理和材料性能预测，并能够解释其局限性。能够针对材料的测试数据，选择与使用满足特定需求的数据处理软件进行数据处理和材料性能预测，并能够深入解释其局限性；实验数据处理正确，结果分析合理。能够针对材料的测试数据，选择与使用满足特定需求的数据处理软件进行数据处理和材料性能预测，并能够解释其局限性；实验数据处理比较正确，结果分析较合理。能够针