福大材料现代分析方法教学大纲

《材料现代分析方法》教学大纲Modenanalysismethodofmaterials四年制本科材料科学与工程专业用64学时3.5学分一、课程性质与任务

《材料现代分析方法》是材料科学与工程专业四年制本科生必修的一门专业基础课，也可作为相关专业的本科生、研究生的选修课。本课程全面介绍有关材料成分、结构及组织形貌的现代分析、测试技术，内容涉及X射线衍射学、电子显微学、电子能谱学、有机波谱学等方法。其任务是要求学生掌握X射线衍射分析、电子显微分析、电子能谱分析、有机波谱分析等测试技术的基本原理、仪器构造、工作原理及其在材料科学中的应用。目的是使学生学会研究材料的晶体结构、微观组织、化学成分、物相组成与材料制备工艺、材料性能间关系的理论知识和研究方法。

二、课程学习目标和基本要求

1、对能力培养的要求

通过本课程的学习，要求学生掌握X射线衍射分析、电子显微分析、光电子能谱分析、有机波谱分析等分析方法的理论知识和表征技术；学会应用所学的测试方法，研究材料组成、结构与性能的关系，通过测试方法的应用指导材料制备工艺的改进与调整；正确地运用现代分析技术开展有关的科学研究。

2、课程的重点和难点

本课程的重点是材料组成、结构与性能的表征方法及其基本原理；各种分析方法的试样制备技术；测试结果的分析和应用；材料分析、测试能力的综合培养；各种分析方法在材料组成与结构中的应用，以及材料组成、结构与制备和性能间的关系。

本课程的难点是各种分析测试方法的基本原理；测试结果的综合分析与在材料中的应用。

3、先修课程及基本要求

材料科学基础、材料工程基础、有机化学、材料性能学，其基本要求掌握结晶学、有机化学、材料制备工艺、材料物理性能和力学性能基础知识。

三、课程内容及学时分配

1、教学内容

第一篇X射线衍射分析（26学时）

绪论（1学时）

第一章X射线的物理学基础（2学时）

1.1X射线的本质

1.2X射线的产生

1.3X射线谱

1.4X射线与物质的作用

1.5X射线的探测与防护

本章重点：

X射线的产生和X射线与物质的作用。

本章难点：

X射线的散射与干涉。

第二章X射线衍射方向（2学时）

2.1晶体几何学基础

2.2X射线衍射的概念与衍射方向（布拉格定律、衍射矢量方程、爱瓦德图解、劳埃方程）

2.3布拉格方程的应用与衍射方法

本章重点：

晶体点阵和布拉格定律

本章难点：

倒易点阵

第三章X射线衍射强度（3学时）

3.1X射线衍射强度理论

3.2影响衍射强度的因素

本章重点：

X射线的衍射强度理论

本章难点：

晶体的结构因素与衍射消光

第四章多晶体衍射分析方法（4学时）

4.1多晶体衍射分析方法的基本原理

4.2多晶体研究方法——德拜法及德拜照片计算

4.3多晶体研究方法——衍射仪结构及工作原理，衍射图的获得与衍射线的线形分析

4.4X射线粉末衍射仪的新进展。本章重点：

衍射仪及衍射图的获得

本章难点：

衍射线的线形分析

第五章X射线物相分析（9学时）

5.1物相定性分析的原理与方法

5.2物相定量分析的原理与方法

5.3点阵常数测量中误差的来源

5.4精确测定点阵常数的方法

5.5计算机在物相分析中的应用

本章重点：

物相定性的原理与方法

本章难点：

多相样品的物相定性分析和定量分析

第六章宏观应力的测定（2学时）

6.1X射线宏观应力测定的基本原理

6.2宏观应力测定的方法

本章重点：

宏观应力测定的方法。

本章难点：

宏观应力测定的原理。

第七章多晶体织构的测定（3学时）

7.1织构种类及其表示方法

7.2丝织构指数的测定

7.3正极图与反极图的获得与分析

本章重点：

正极图与反极图的获得与分析。

本章难点：

织构种类及其表示方法

第二篇电子显微分析（22学时）

第八章电子光学基础（4学时）

8.1光的衍射和光学显微镜的极限分辨本领

8.2电子在磁场中的运动和磁透镜

8.3电子透镜的像差，电磁透镜的分辨本领

本章重点：

电子在磁场中的运动和磁透镜，电磁透镜的分辨本领

本章难点：

电子在磁场中的运动和磁透镜。

第九章透射电子显微镜（4学时）

9.1透射电子显微镜的构造与成像原理

9.2透射电镜图像的成像过程

9.3透射电镜主要性能

9.4表面复型技术

9.5透射电镜观察内容

本章重点：

透射电子显微镜构造，表面复型技术，复型电子显微镜图像的分析。

本章难点：

表面复型技术

第十章电子衍射（4学时）

10.1电子衍射基本原理

10.2电子显微镜中的电子衍射

10.3单晶体电子衍射花样标定

10.4复杂电子衍射花样

本章重点：

晶体倒易点阵与电子衍射谱，电子衍射的基本公式，选区电子衍射的原理与操作，多晶电子衍射花样的分析，单晶电子衍射花样的分析，电子衍衬成像原理与应用

本章难点：

晶体倒易点阵与电子衍射谱

第十一章晶体薄膜衍衬成像分析（4学时）

11.1薄膜样品的制备

11.2衍衬成像原理

11.3消光距离

11.4衍衬运动学理论

11.5晶体缺陷分析

本章重点：

衍衬成像原理，衍衬运动学理论和晶体缺陷分析

本章难点：

衍衬运动学理论

第十二章扫描电子显微镜（4学时）

12.1扫描电镜概述

12.2扫描电子显微分析的基本原理

12.3扫描电镜的构造

12.4扫描电镜成像原理

12.5扫描电镜的主要性能

12.6扫描电镜的样品的要求与制备

12.7扫描电镜的观察内容及其应用

12.8原子序数衬度原理及其应用

本章重点：

扫描电子显微镜的工作原理和构造和像衬度及其应用。

本章难点：

电子束与固体样品的相互作用。

第十三章电子探针X射线显微分析（2学时）

13.1电子探针仪的构造和工作原理

13.2波谱仪与能谱仪的比较

13.3电子探针仪的分析方法及其应用

本章重点：

电子探针仪的分析方法与应用。

本章难点：

定量分析的基本原理。

第三篇电子能谱分析（4学时）

第十四章X射线光电子能谱（1.5学时）

14.1光电子能谱分析的基本原理

14.2X射线光电子谱仪

14.3光电子谱图

14.4光电子能谱的应用

本章重点：

光电子能谱分析的基本原理，光电子能谱的应用

本章难点：

光电子谱图

第十五章俄歇电子能谱（1.5学时）

15.1俄歇电子能谱的基本原理

15.2俄歇电子能谱仪

15.3俄歇电子能谱分析

15.4俄歇电子能谱的应用

本章重点：

俄歇电子能谱的基本原理，俄歇电子能谱分析及应用

本章难点：

俄歇电子能谱的基本原理和能谱分析

第十六章扫描隧道显微镜（1学时）

16.1扫描隧道显微镜构造与工作原理

16.2原子力显微镜构造与工作原理

第四篇波谱分析（12学时）

第四篇波谱分析（12学时）

第十七章红外光谱（8学时）

17.1红外光谱的基本概念和基本原理简介

17.2各种有机基团的红外特征吸收峰

17.3影响基团吸收的因素

17.4红外光谱分析的基本方法17.5红外光谱的定性与定量分析及其运用17.6测试样品的制备

17.7红外图谱定性分析的训练17.8Fourier变换红外与光谱新技术

本章重点：

有机化合物基团的特征吸收频率，影响因素，红外谱图的解析

第十八七章紫外光谱（4学时）

18.1紫外-可见吸收光谱概述18.2紫外-可见吸收光谱的基本原理18.3常用术语18.4几类有机化合物的紫外-可见光谱18.5紫外-可见光谱的影响因素18.6紫外-可见光谱的定性和定量应用本章重点：

紫外-可见吸收光谱的基本概念，定量分析方法

2、课程相关的实践教学内容与实验（30学时）

该课程相关的实验教学内容见"材料的结构表征与分析实验"课程

3、课外作业（形式、次数及具体内容）

各章内容讲授结束后均布置相应的课外书面作业，具体内容见习题集。

四、使用大纲说明

1、教学方法

教学过程中应用多媒体技术，以系统讲授为主，结合实验巩固课堂讲授内容，培养实践技能和图谱分析能力；同时按排课堂讨论。

2、考试、考核方法与成绩结构

采用结构成绩制的考核、考试方式，在授课过程中每章都布置习题作业，全部批改并安排在课堂上讨论，作业成绩占30%，根据学生的出勤率、课堂表现给出平时成绩10%，期末考试占总成绩的60%。

五、课程教材及主要参考书

教材；1、材料分析方法（第2版），普通高等教育"十五"国家级规划教材，机械工业出版社，20042、孟令芝，有机波谱分析，武汉大学出版社，2003主要参考书1、左演声，陈文哲，梁伟主编，材料现代分析方法，北京工业大学出版社，20002、章晓中.电子显微分析，清华大学出版社，20063、黄孝瑛著.材料微观结构的电子显微学分析,冶金工业出版社,20084、杨南如，主编无机非金属材料测试方法，武汉理工大学出版社，1993年5、张华，现代有机波谱分析，化学工业出版社，20056、梁敬魁编著，粉末衍射法测定晶体结构（上、下册），科学出版社，20037、漆璿、戎永华主编，X射线衍射与电子显微分析，上海交通大学出版社，1992年8、谷亦杰宫声凯卫英慧李强《材料分析检测技术》教育部高等学校材料科学与工程教学指导委员会规划教材，中南大学出版社，2009年2月9、吴刚主编，材料结构表征及应用，化学工业出版社，200210、孟庆昌．透射电子显微学，哈工大出版社,200211、滕凤恩王煜明姜小龙主编，X射线结构分析与材料性能表征，科学出版社，199712、马礼敦编著，近代X射线多晶体衍射——实验技术与数据分析，化学工业出版社，200413、赫什等著,刘安生等译,吴自勤等校．晶体电子显微学,科学出版社,1992

14、洪班德，崔约贤．材料电子显微分析实验技术，哈尔滨工业大学出版社，199015、晋勇孙小松薛屺编著《X射线衍射分析技术》国防工业出版社，2008年7月16、张华山，王红，赵媛媛，分子探针与检测试剂，科学出版社，2002

17、宁永成，有机化合物结构鉴定与有机波谱学，科学出版社，2000

18、王正熙，聚合物红外光谱分析与鉴定，四川大学出版社，198919、李树棠.晶体X射线衍射学基础，冶金工业出版社，1990

20、范雄主编，X射线金属学，机械工业出版社，198921、魏全金．材料电子显微分析，冶金工业出版社，199022、谈育煦．金属电子显微分析，机械工业出版社，198923、丛秋滋主编，多晶二维X射线衍射，科学出版社，1997

24、温树林、马希骋、刘茜等编著，材料科学与微观结构，科学出版社，200725、周公度、郭可信，晶体和准晶体的衍射，北京大学出版社，1999年

26、中国材料工程大典，第26卷材料表征与检测技术.第10篇电子显微分析，化学工业出版社，2008

27．郭可信、叶恒强、吴玉琨．电子衍射图在晶体学中的应用，科学出版社，198328、黄量，紫外光谱在有机化学中的应用，科学出版社，1988

29、RW，哈森P，克雷默EI主编.材料科学与技术丛书:"MaterialsScienceandTechnology:AComprehensiveTreatment"（共19卷23分册，中文主编：师昌绪，柯俊，R.W.卡恩）：科学出版社，1999

30、材料科学与技术丛书（第2A卷）——材料的特征检测（第1部分），[美]E.利弗森主编科学出版社，1998年

31、D.B.WilliamsandC.B.CarterTransmissionElectronMicroscopy–ATextbookforMaterialsScience，200732、P.A.Midgley.ElectronMicroscopyandAnalysis.，200733、B.Fultz,Transmissionelectronmicroscopyanddiffractometryofmaterials,Springer,2002.

34、A.C.Thompson,D.T.Attwood,etal.,X-raydatabooklet,Secondedition,UniversityofCalifornia,California,2001

35、M.F.C.