材料分析测试方法

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1、材料分析测试方法一、课程重要性二、课程主要内容三、本课程教学目的基本要求四、本课程与其他课程的关系材料分析测试方法二、课程的主要内容材料分析的基本原理（或称技术基础）是指测量信号与材料成分、结构等的特征关系。采用各种不同的测量信号（相应地具有与材料的不同特征关系）形成了各种不同的材料分析方法。1、X-射线衍射分析：物相成分、结晶度、晶粒度信息2、电子显微镜：材料微观形貌观察3、热分析：分析材料随温度而发生的状态变化4、振动光谱：分子基团、结构的判定5、X-射线光电子能谱：一种表面分析技术，表面元素分析6、色谱分析：分析混合物中所含成分的物理方法三、课程教学目的和基本要求本课

2、程是为材料专业本科生开设的重要的专业课。其目的在于使学生系统地了解现代主要分析测试方法的基本原理、仪器设备、样品制备及应用，掌握常见测试技术所获信息的解释和分析方法，最终使学生能够独立地进行材料的分析和研究工作。四、本课程与其他课程的关系本门课程是以高等数学、大学物理、无机及分析化学、有机化学、物理化学、晶体学等课程为基础的，因此，学好这些前期课程是学好材料现代分析测试方法的前提。同时，材料现代分析测试方法又为后续专业课程如材料合成与制备方法、陶瓷、功能材料、高分子材料等打下基础。X射线衍射分析X射线物理基础晶体学基础：几何晶体学、倒点阵X射线衍射原理：X射线衍射线的方向和

3、强度晶体的研究方法:单晶、多晶的研究、衍射仪法X射线衍射分析的应用物相分析晶胞参数的确定晶粒尺寸的计算等X射线衍射分析需解决的问题科研、生产、商业以及日常生活中，人们经常遇到这种问题：某种未知物的成分是什么？含有哪些杂质或有害物质？用什么方法来鉴定？X射线衍射分析（简称XRD）的原理？仪器组成？样品要求？XRD除物相分析外，还能检测分析物质的哪些性能？如何从XRD所给出的数据中提取更多的信息？（包括成分、结构、形成条件、结晶度、晶粒度等）§1X射线物理基础一、X射线的发现二、X射线的性质三、X射线的获得四、X射线谱五、X射线与物质的相互作用六、X射线的吸收及其作用七、X射线

4、的防护一、X射线的发现1895年，德国物理学家伦琴（Röntgen,W.C.）发现X射线1912年，德国物理学家劳厄（Von.Laue,M）等人发现X射线在晶体中的衍射现象，确证X射线是一种电磁波1912年，英国物理学家布·喇格父子(Bragg,W.H;Bragg,V.L.)开创X射线晶体结构分析的历二、X射线的性质X射线的本质是一种电磁波，具有波粒二象性。X射线的波动性表现在它以一定的波长和频率在空间传播，其波长范围在0.01~100Å之间，在真空中的传播速度3×108m/s。1、波动性当解释X-ray的衍射、干涉等现象时，必须将其看成波。在晶体作衍射光栅观察到的X射线的

5、衍射现象，证明了X射线的波动性X射线作为电磁波，具有电场矢量和磁场矢量。　　它以一定的波长和频率在空间传播。　　　　　　λ＝Ｃ／vX-ray作为一种电磁波，其传播过程中携带一定的能量，用强度表示X-ray所带能量的多少。当解释X-ray与物质相互作用所产生的物理现象（如光电效应、二次电子等）时，须将X-ray看成一种微粒子流（光子流）。X-ray作为一种粒子流，它的强度为光子流密度与每个光子能量的乘积。2、粒子性三、X射线的获得1、X-ray产生原理凡是高速运动的电子流或其它高能辐射流（如γ射线，X射线，中子流等）被突然减速时均能产生X射线。2、X射线机X射线管是X射线机的

6、核心部件。封闭式热阴极X射线管四、X射线谱X射线强度与波长的关系曲线，称之X射线谱。从X-ray管中发出的X射线可以分为：连续X射线谱、特征X射线谱WordsFromNotePage(1)产生原理：在X射线管中，从阴极发出的电子在高电压作用下以很高的速度撞向阳极，电子的动能减少，减少的动能中很少一部分转换为X射线放射出。由于撞到阳极上的电子数极多，电子与阳极碰撞的时间和条件各不相同，而且绝大多数电子要经历多次碰撞，产生能量各不相同的辐射，因此出现连续X射线谱。1、连续X射线谱在管电压很低时，X射线管发出的X射线，其曲线是连续变化的，故称之为连续X射线谱。从某个短波基线开始的

7、包含各种波长的X射线。（2）短波极限极限情况下，电子将其在电场中加速获得的全部动能转移给一个光子，那么该光子获得最高能量和具有最短波长，即短波极限λ0。此时光子的能量：E＝eV＝hν最大＝hc/l0λ0=1.24/V短波极限λ0只与管电压有关，不受其它因素的影响。（3）连续X射线的总强度连续X射线的总强度的经验公式：I连续=kiZVm2、特征X射线谱（1）特征X射线及其激发电压特征X射线为一线性光谱，由若干互相分离且具有特定波长的谱线组成，其强度大大超过连续谱线的强度并迭加于连续谱线之上。当管电压超过某临界值（激发