材料分析技术总结

1、明场像 ：用另外得装置来移动物镜光阑 , 使得只有未散射得透射电子束通过它，其她衍射得电子束被光阑挡掉 , 由此所得到得图像被称为明场像（ bf)。暗场像 : 只有衍射电子束通过物镜光阑 , 透射电子束被光阑挡掉， 称由此所得到得图像为暗场像（ df）。散射电子成像 , 像有畸变：分辨率低通过调节中间镜得电流就可以得到不同放大倍数得明场像与暗场像.中心暗场像 : 使入射电子束偏转2，使得衍射束平行于物镜光轴通过物镜光阑。这种方法称为中心暗场成像。射电子束对试样倾斜照明, 得到得暗场像 . 像不畸变：分辨率高八强线 :三强线 ：第一强锋 ,第二强峰及第三强峰得峰强：峰位:半峰宽等参数点阵消光 ：

2、由于晶胞中点阵位置而导致得f 2=得现象 .结构消光 ：在点阵消光得基础上， 因结构基元内原子位置不同而进一步产生得附加消光现象，称为结构消光 .系统消光 :晶体衍射实验数据中出现某类衍射系统消失得现象。吸收限 :x 射线照射固体物质产生光子效应时能量阀值对应得波长称为物质得吸收限。短波限 :极限情况下， 能量为e得电子在碰撞中一下子把能量全部转给光子，那么该光子获得最高能量与具有最短波长。荧光 x 射线 ：当入射得 x 射线光量子得能量足够大将原子内层电子击出迁，辐射出波长严格一定得射线。,外层电子向内层跃特征 x 射线 :处于激发状态得原子有自发回到稳定状态得倾向，此时外层电子将填充内层空

3、位 ,相应伴随着 原子能量得降低 .原子从高能态变成低能态时， 多出得能量以射线形式辐射出来。二次电子 ：当入射电子与原子核外电子发生交互作用时，个脱离原子得电子称为二次电子.会使原子失掉电子而变成离子，这背散射电子:入射电子与固体作用后又离开固体得总电子流。俄歇电子 ：由于原子中得电子被激发而产生得次级电子,在原子壳层中产生电子空穴后，处于高能级得电子可以跃迁到这一层， 同时释放能量。 当释放得能量传递到另一层得一个电子，这个电子就可以脱离原子发射，被称为俄歇电子。衬度光阑 ：衬度光阑又称为物镜光阑 ,通常它被放在物镜得后焦面上。散射角或衍射角较大得电子被光阑挡住， 不能继续进入镜筒成像，

4、从而就会在像平面上形成具有一定衬度得图像。选区光阑 ：为了分析样品上得一个微小区域，应该在样品上放一个光阑光阑限定得微区。,使电子束只能通过选区电子衍射 :由选区形貌观察与电子衍射结构分析得微区对应性，实现晶体样品得形貌特征与晶体学性质得原位分析。质厚衬度效应：由于样品不同微区间存在质量或厚度得差异而引起得相应区域透射电子强度得改变，从而在图像上形成亮暗不同得区域.衍衬像 ：反应式样内部得结构与完整性,起源于衍射光束.屏蔽效应 ：核周围得电子对抗外加磁场强度所起得作用。自旋耦合 ：由于邻近不等性质子互旋得相互作用而分裂成几重峰得现象。自旋分裂:由自旋偶合引起得共振峰分裂化学位移 ：在有机物中，

5、各种氢核周围得电子云密度不同共振频率有差异收峰位移 。,即引起得共振吸差热分析 (dta) ：在程序控制温度条件下,测量样品与参比物之间得温度差与温度(或时间)关系得一种热分析方法。差示扫描量热法( s ) ：在程序控制温度条件下（或时间 )关系得一种热分析方法。,测量输入给样品与参比物得功率差与温度热重法（tg)：在程序控制温度条件下,测量获得物质得质量与温度关系得一种技术.d g（微商曲线） ：指对温度或时间得微分而得到得一阶微商曲线,表示质量随时间得变化率（失重速率）与温度（或时间）得关系。外推始点（ te) ：曲线陡峭部分切线与基线延长线这两条线得交点红外非活性振动 : 在振动过程中

6、, 分子电偶极距不发生改变， 不能吸收红外光子得能量， 不产生红外吸收谱带。红外活性振动 :在振动过程中，分子电偶极距发生改变，才能吸收红外光子得能量，不产生红外吸收谱带。特征峰 ：同一类得基因都有其特定得红外吸收,它产生吸收峰得位置就称特征峰.基因频率 ：也称特征吸收频率，对应吸收峰为特征吸收峰。指纹区 :在红外光谱中30 6 0cm 0 得低频率区官能团区 ：在红外光谱中000 300cm1得伸缩振动区分配系数 ：在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时得浓度比.分子离子 ：分子在离子源中失去一个电子形成得离子碎片离子 :分子获得能量后,分子中得某化学键断裂而产生同位素离子 :含有同位素得

7、离子亚稳离子 :在离子源生产得离子，如果在飞行中发生裂解，生成子离子与中性碎片,则把这种在飞行中发生裂解得母离子称为亚稳态离子。1、布拉格方程得推导含义 :线照射晶体时,只有相邻面网之间散射得射线光程差为波长得整数倍时,才能产生干涉加强，形成衍射线，反之不能形成衍射线。讨论1、当一定， 相同得晶面 ,必然在相同得情况下才能获得反射.2、当一定，减小，就要增大 ,这说明间距小得晶面，其掠过角必须就是较大得，否则它们得反射线无法加强，在考察多晶体衍射时，这点由为重要。3、在任何可观测得衍射角下 ,产生衍射得条件为： ，但波长过短导致衍射角过小 ,使衍射现象难以观测 ,常用 x 射线得波长范围就是

8、0、 250、 0nm.4、波长一定时,只有得晶面才能发生衍射衍射得极限条件。2、简述影响x 射线衍射强度得因素答 :影响射线衍射方向与强度得因素主要有：入射x 射线得波长与强度i、产生衍射得晶面得晶面间距 d、样品得成分与结构、产生衍射得晶面得多重性、衍射时得温度、样品对入 x 射线得吸收性质、实验条件等。吸收限得应用:（）滤波片得选择：靶 0 时， z 滤 =z 靶 1； z 靶 40 时 ,z 滤 z 靶 2。获得单色光得方法之一就是在x 射线出射得路径上放置一定厚度得滤波片,可以简便地将k 与连续谱衰减到可以忽略得程度，只剩下k 辐射。(2)阳极靶材料得选择:靶 z 样 1。）3、 x

9、 射线衍射得必要条件“选择反射+ 布拉格方程。、布拉格方程由原子面反射方向上散射线得干涉加强条件导出 ,而当晶体无限大时反射方向上散射得干涉加强作用可忽略不计 ,故“选择反射”就是衍射产生得必要条件。,非2、“选择反射”作为衍射得必要条件,意味着即使满足“选择反射”条件得方向上也不一定有反射线。4、物相得定性分析基本原理（ 1)在一定波长得 x 射线照射下，每种晶体物质都给出自己特有得衍射花样位置与强度）。每种物质与它得衍射花样都就是一一对应得。(衍射线得(2)在定性相分析时，通常用据组代表衍射花样。也就就是说，用d(晶面间距表征衍射线位置)与 (衍射线相对强度di 数据组作为定性相分析得基本

10、判据。)得数（）定性相分析得方法 ,就是将由试样测得得 d i 数据组 （即衍射花样 )与已知结构物质得标准 d i 数据组（即标准衍射花样 )进行对比，从而鉴定出试样中存在得物相n =2sin 当用波长已知得x 射线对晶体进行衍射时,只要测出衍射线加强所对应得衍射角，就可以从方程计算出晶面间距,不同间距得晶面所产生得衍射角就是不同得,把一种晶体得所有晶面衍射都测量一遍，就可以得到各个晶面间距。物相得定性分析基本步骤(1)制备待分析物质样品,用衍射仪法或照相法获得样品衍射花样;(2）确定各衍射线条众值及相对强度i/i1值（1 为最强线强度）;（ 3)检索p f 卡片物相均为未知时,使用数值索引

11、；（ 4)核对pdp卡片与物相判定；(5)多相物质分析.5、二次电子像得衬度与背射电子像得衬度各有啥特点二次：特别适用于显示形貌衬度。一般来说，凸出得尖棱、小粒子、较陡斜面二次电子产额多 ,图像亮 ; 平面上二次电子产额小 ,图像暗 ;凹面图像暗。 （二次电子像形貌衬度得分辨率比较高且不易形成阴影）二次电子发射系数与入射电子与样品表面法线夹角得关系可用 /co 表示，可见样品得棱角、 尖峰等处会产生较多得二次电子，二次电子产生得数量依赖于入射电子束与样品表面法线得夹角(入射角） ,而样品表面形态得变化则会引起入射角得改变，因此 ,二次电子得产额就是样品表面特征得函数背散射电子：无法收集到背散射

12、电子而成一片阴影，图像衬度大，会掩盖许多细节。、透射电镜得结构：（1）电子光学部分1)照明系统电子枪阴极、阳极、栅极 (控制极 )(作用：会聚电子束 ; 控制电子束电流大 小，调节像得亮度 )聚光镜第一聚光镜(短焦距强激磁透镜)第二聚光镜（长焦距磁透镜）样品室3)成像系统 :由物镜、中间镜与投影镜组成。4）图像观察与记录系统（ 2）真空系统（ 3)供电控制系统放大倍数 m 总 =m 物 m 中 m 投.物、 m 中、 投分别就是物镜、中间镜、投影镜得放大倍数、透射电镜成像原理分为两个过程:第一个过程就是平行电子束遭到物得散射作用而分裂成为各级衍射谱，即由物变换到衍射得过程；第二个过程就是各级衍

13、射谱经过干涉重新在像平面上会聚成诸像点，即由衍射重新变换到物（像就是放大了得物 )得过程 .物镜产生得一次放大像还要经过中间镜与投影镜得放大作用而得到最终得三次放大像。两个基本操作 :中间镜得物平面与物镜得像平面重合，中间镜得物平面与物镜得背焦面重合。1、聚光镜光阑四个一组得光阑孔被安装在一个光阑杆得支架上，使用时 ,通过光阑杆得分档机构按需要依次插入，使光阑孔中心位于电子束得轴线上（光阑中心与主焦点重合 ) 。聚光镜光阑得作用就是限制照明孔径角。在双聚光镜系统中 ,安装在第二聚光镜下方得焦点位置 .光阑孔得直径为 20 400 m,作一般分析观察时 ,聚光镜得光阑孔径可用 00 0 m,若作

14、微束分析时，则应采用小孔径光阑2、物镜光阑物镜光阑又称为衬度光阑,通常它被放在物镜得后焦面上。电子束通过薄膜样品后产生散射与衍射。散射角(或衍射角）较大得电子被光阑挡住，不能继续进入镜筒成像，从而就会在像平面上形成具有一定衬度得图像。光阑孔越小， 被挡去得电子越多，图像得衬度就越大，这就就是物镜光阑又叫做衬度光阑得原因。作用加入物镜光阑使物镜孔径角减小，能减小像差 ,得到质量较高得显微图像.物镜光阑得另一个主要作用就是在后焦面上套取衍射束得斑点 (即副焦点 )成像 ,这就就是所谓暗场像.利用明暗场显微照片得对照分析，可以方便地进行物相鉴定与缺陷分析。、 选区光阑选区光阑又称场限光阑或视场光阑。

15、为了分析样品上得一个微小区域，应该在样品上放一个光阑， 使电子束只能通过光阑限定得微区。对这个微区进行衍射分析叫做选区衍射。由于样品上待分析得微区很小，一般就是微米数量级。制作这样大小得光阑孔在技术上还有一定得困难 ,加之小光阑孔极易污染，因此，选区光阑都放在物镜得像平面位置。这样布置达到得效果与光阑放在样品平面处就是完全一样得。但光阑孔得直径就可以做得比较大。如果物镜得放大倍数就是50 倍，则一个直径等于5 m 得光阑就可以选择样品上直径为1得区域。8、扫描电镜得组成（ 1）电子光学系统(镜筒）；(2）扫描系统 ;(3)信号收集系统与显示记录系统;1）二次电子与背散射电子收集器2）显示系统）

16、吸收电子检测器4）射线检测器(）真空系统;（ )电源系统。放大倍数 :在显像管中电子束在荧光屏上最大扫描距离与在镜筒中电子束针在式样上最大扫描距离得比值 = /l， l 为荧光屏长度 ,l 为电子术在式样上扫过得长度。表面形貌衬度 :利用与样品表面形貌比较敏感得物理信号作为显像管得调制信号衬度称为表面形貌衬度。,所得到得像、明场像与暗场像如何区分?两者各依赖那种成像理论?明场像 (bf ） :选用直射电子形成得像（透射束），像清晰。透射束成像暗场像（ d）：选用散射电子形成得像（衍射束），像有畸变、分辨率低。衍射束成像依赖衍射成像理论。1、产生核磁共振得条件就是什么?若外界提供一个电磁波，波得

17、频率适当， 能量恰好等于核得能量之差e,核进动频率与振荡器所产生得旋转磁场频率相等,则原子核与电磁波发生共振，那么此原子核就可以从低能级跃迁到高能级，产生核磁共振吸收.2、怎样判断就是磁性原子核?当原子得质量数与原子序数有一个就是奇数时， 原子核就与电子一样有自旋运动， 即磁性原子核 .、裂分峰数怎么计算 ?多重峰分裂强度有什么样得规律？从峰分裂数中可以获取什么信息？裂分峰数用n + 1 规则来计算（ n邻近等性质子个数; +1裂分峰数 )。2多重峰得相对强度为二项展开式（+b)n 得系数 , n 为等价核得个数.可以得到：相邻碳原子上质子数。3相邻碳原子上得质子数。、影响化学位移得因素有哪些

18、？怎么样进行影响得 ?屏蔽效应与化学位移之间得关系就是怎样得？1。电负性。与质子相连元素得电负性越强，吸电子作用越强,价电子偏离质子，屏蔽作用减弱 ,信号峰在低场出现。各向异性。各向异性效应就是通过空间而起作用得。化学位移小 ,屏蔽强，共振需要得磁场强度大,在高场出现。化学位移大 ,屏蔽弱 ,共振需要得磁场强度小，在低场出现。、为什么用 m 作为核磁共振得基准?（ 1） 12 个氢处于完全相同得化学环境,只产生一个尖峰；（ 2)屏蔽强烈，位移最大.与有机化合物中得质子峰不重迭;(3) 化学惰性；易溶于有机溶剂;沸点低，易回收6、 1hn r 谱图能提供哪些化合物得结构信息？1、峰得数目：标志分

19、子中磁不等性质得种类,多少种 .2、峰得强度 :每类质子得数目，多少个。、峰得位移:每类质子所处得化学环境，化合物中位置。4、峰得分裂数:相邻碳原子上质子数；、偶合常数:确定化合物构型、影响da 曲线得仪器、试样、实验条件因素有哪些，怎样进行影响得？）影响 ta 曲线得仪器因素:、炉子尺寸均温区与温度梯度得控制，炉膛直径越小、长度越长、均温区越大、差热基线直、检测性能稳定2、坩埚大小与形状，热传导性控制3、差热电偶性能，材质、尺寸、形状、灵敏度选择4、热电偶与试样相对位置，热电偶热端应置于试样中心2)影响dt 曲线得试样因素：1、热容量与热导率得变化应选择热容量及热导率与试样相近得作为参比物2

20、、试样得颗粒度，试样颗粒越大 ,峰形趋于扁而宽。反之 ,颗粒越小 ,热效应温度偏低，峰形变小。颗粒度要求： 10 目 30 目（ 0、04 0、 1 m）、试样得结晶度、 纯度与离子取代，结晶度好 ,峰形尖锐； 结晶度不好 ,则峰面积要小。纯度、离子取代同样会影响曲线.4、试样得用量 ,试样用量多 ,热效应大，峰顶温度滞后，容易掩盖邻近小峰谷。以少为原则 .硅酸盐试样用量：、 2-0、 3 克5、试样得装填,装填要求 :薄而均匀，试样与参比物得装填情况一致6、热中性体 (参比物），整个测温范围无热反应，比热与导热性与试样相近，粒度与试样相近（ 1003 0 目筛），常用得参比物 : al2o3

21、 （经 1 70k, 煅烧得高纯氧化铝粉， al2 晶型）3）影响 ta 曲线得实验条件因素：1、加热速度，加热速度快,峰尖而窄，形状拉长，甚至相邻峰重叠。加热速度慢,峰宽而矮，形状扁平，热效应起始温度超前。2、压力与气氛 ,对体积变化大试样，外界压力增大，热反应温度向高温方向移动。气氛会影响差热曲线形态 .、影响tg曲线得仪器、试样、实验条件因素有哪些，怎样进行影响得？(1) 浮力及对流得影响，浮力与对流引起热重曲线得基线漂移，浮力影响：为常温得 /2,1173k 时为 /4 左右。573k时浮力约热天平内外温差造成得对流会影响称量得精确度(2) 挥发物冷凝得影响，解决方案:热屏板（ 3）温

22、度测量得影响 ,解决方案 :利用具特征分解温度得高纯化合物或具特征居里点温度得强磁性材料进行温度标定 .(4 ）升温速率 ,升温速率越大，热滞后越严重 ,易导致起始温度与终止温度偏高 ,甚至不利于中间产物得测出。( )气氛控制与反应类型、分解产物得性质与所通气体得种类有关.( ）坩埚形状(8 ）试样因素 -试样用量、粒度、热性质及装填方式等.用量大 ,因吸、放热引起得温度偏差大，且不利于热扩散与热传递。粒度细，反应速率快间变窄。粒度粗则反应较慢，反应滞后。装填紧密,反应起始与终止温度降低，反应区,试样颗粒间接触好,利于热传导，但不利于扩散9 、 d a （差热分析 ) 与 ds ( 示差扫描量

23、热法）得异同点？用示差扫描量热法可以直接测量热量,这就是与差热分析得一个重要区别.dta ：定性分析、测温范围大，1650 ,最高可达2400； dta 在试样发生热效应时，试样得实际温度已不就是程序升温时所控制得温度。 sc：定量分析、 测温范围 8以下； sc 由于试样得热量变化随时可得到补偿，试样与参数与参比物得温度始终相等，无温差，无热传递 ,检测信号大，灵敏度与精度大有提高，分辨率高 .重现性好。dta 与 d c 得共同特点就是峰得位置、形状与峰得数目与物质得性质有关 ,故可以定性地用来鉴定物质； 峰面积得大小与反应热焓有关 ,即 h=ks. 对 d曲线 ,k 就是与温度、仪器与操

24、作条件有关得比例常数 .而对 sc 曲线 ,就是与温度无关得 比例常数。这说明在定量分析中 dsc 优于 ta 。1、常见热效应就是怎样进行判断得？1、吸热效应 +失重，可能为脱水或分解过程。2、放热效应 +增重，可能为氧化过程。3、吸热 ,无重量变化 ,有体积变化时,可能为晶型转变。11、红外吸收光谱得产生条件？1、辐射光子具有得能量与发生振动跃迁所需得跃迁能量相等。2、辐射与物质之间有耦合作用，分子振动必须伴随偶极矩得变化。单原子与同核分子不能发生红外吸收：ne、 e、 2、 o2.12、分子得振动形式有哪几种？1、伸缩振动 - 对称伸缩振动s 不对称伸缩振动as2、弯曲振动- 面内弯曲振

25、动（剪式振动s 面内摇摆） - - 面外弯曲振动（面外摇摆扭曲振动） 3、振动自由度得概念，所能表达得意义就是怎样得？分子得简正振动数目称为振动自由度.非线性分子得振动自由度 = 6、线性分子得振动自由度 =n-514、归纳一下不同有机化合物种类得特征峰信息?影响特征吸收峰得因素有哪些？、化学键得强度: 诱导效应 , 共轭效应2、组成化学键得原子质量15、如何辩认分子离子峰？1) 原则上除同位素峰外，分子离子峰就是最高质量得峰。2）分子离子峰应符合“氮律 。在、 h、组成得化合物中, 分子离子峰得质量数一定就是偶数；在含c、 n 化合物中 , 含 0 个或偶数个得分子量为偶数，含奇数个n得分子

26、量为奇数3) 分子离子峰与邻近峰得质量差就是否合理。有机分子失去碎片大小就是有规律得：如失去、 c 3、 2o、 2h5、，因而质谱图中可瞧到- ， 15， 8，m8 等峰。6、质谱分析得基本过程?1、首先确认分子峰，确认分子量。2、用同位素峰强比法或精密质量法确定分子式3、计算不饱与度。4、解析某些主要质谱峰得归属及峰间关系5、推定结构、验证 : 查对标准光谱验证或参考其她光谱及物理常数17、同位素峰与分子离子峰得强度比得关系？由于各种元素得同位素在自然界中得丰度就是一定得， 因此同位素与分子离子峰得比值就是一个常数 .18、色谱得分类、定义、实质就是什么？a、 分类 :1. 按两相分子得聚集状态分 : 液相色谱气