材料的表征技术

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1、材料的表征技术为什么要学习这门课程？材料生产：原材料和产品的成分、结构和性质怎样（原材料和产品质量检测）？材料生产过程的质量监控等。材料研发：1)材料成分-结构-性质的研究2)新材料的研发：材料设计-合成-分析测试-调整工艺参数-合成-分析测试-材料制备工艺宝石学鉴定与研究：解决传统的珠宝检测仪所无法解决的疑难问题近二十年来宝石学上的重要进展几乎都体现在先进技术手段的使用上。如何快速、无损、准确地鉴定宝石将是未来宝石学家面临的重要研究课题。本专业所使用的主要大型仪器X射线荧光分析电子显微分析红外光谱分析紫外紫外-可见吸

2、收光谱分析激光拉曼光谱阴极发光仪X射线衍射分析其它一些分析方法材料科学与工程就是研究有关材料组成、结构、制备工艺流程与材料性能和用途的关系的知识。材料成分与结构、合成与生产过程、性质及使用效能称之为材料科学与工程的四个基本要素。成分和结构从根本上决定了材料的性能。总的来说一种材料或一种物质其性能取决于它本身的两个属性。一个是它的化学成分，另一个是它内部的组织结构。对材料的成分和结构进行精确表征是材料研究的基本要求，也是实现性能控制的前提。材料现代分析方法是一门关于材料成分及结构表征的技术性实验方法性的课程。9材料信号输

3、入信号输出材料与输入信号相互作用，产生输出信号。比较输入和输出信号，获取材料的相关信息。1、输入什么信号；2、获取什么信号；3、输入信号与材料的相互作用，以及输出信号的产生过程。材料分析方法的理论依据（重点）10信号输入信号输出X-射线、光子、电子、离子束、中子材料掌握和灵活运用常见的表征手段。X-射线、光子、电子、离子束、中子组织形貌分析物相分析成份和价健分析分子结构分析现代材料分析的主要内容1.组织形貌分析微观结构的分析对于理解材料的本质至关重要光学显微镜(OM)电子显微镜(SEM)扫描探针显微镜(SPM)2.物相

4、分析是指利用衍射的方法探测晶格类型和晶胞常数，确定物质的相结构。X-射线衍射(XRD)电子衍射(ED)中子衍射(ND)利用电磁波或运动电子束、中子束，与材料内部规则排列的原子作用产生相干散射，获得携带材料内部原子排列信息的衍射斑点，重组处物质内部结构。大部分手段都是基于核外电子的能级分布反应了原子的特征信息。利用不同的入射波激发核外电子，使之发生层间跃迁，在此过程中产生元素的特征信息。3.成分和价键分析按照出射信号的不同，成分分析手段可以分为两类：X光谱和电子能谱，出射信号分别是X射线和电子。X射线荧光光谱(XFS)，

5、电子探针X射线显微分析(EPMA)X射线光电子能谱(XPS)，俄歇电子能谱(AES)4.分子结构分析利用电磁波与分子键和原子核的作用，获得分子结构信息。如：红外(IR)，拉曼(Raman)，荧光光谱(PL)利用电磁波与分子键作用时的发射效应；核磁共振(NMR)是利用原子核与电磁波的作用获得分子结构信息。X射线荧光分析电子显微分析红外光谱分析紫外紫外-可见吸收光谱分析激光拉曼光谱阴极发光仪X射线衍射分析其它一些分析方法主要的材料分析技术掌握所介绍仪器的基本概念和原理、熟悉仪器结构、性能、实验操作的方法，并了解和基本掌握它

6、们在材料微观组织结构和成分分析中的应用。了解现代分析技术领域里的新技术及其发展动态。掌握各种现代分析技术手段在宝石学中的应用。X－射线的发现：1895年，德国物理学家伦琴在研究真空管高压放电现象时偶然发现，也叫伦琴射线。因此，1901年成为世界上第一位诺贝尔奖获得者。底片显影后的手指骨世界上第一位诺贝尔奖获得者？FrauRöntgen'shand用初级X射线照射样品，试样激发出了不同波长的荧光X射线。对荧光X射线的分析检测有两种方式：一是将他们按波长分开，通过检测不同波长的X射线强度来进行定性、定量分析，采用波长色散

7、X射线荧光光谱仪；另一类是将荧光X射线按电子能量分开，测量光子能量来进行定量定性分析，则采用能量色散型X荧光光谱仪。X射线荧光光谱仪WDX1000波长色散X射线荧光光谱仪能量色散X射线荧光光谱仪在宝石研究中的应用X射线荧光光谱仪适用于各种宝石的无损测试。具有分析的元素范围广；谱线简单，相互干扰少，分析方法简单；分析浓度范围较广，从常量到微量；分析快速、准确、无损。近年来受到世界各大宝石研究所和宝石检测机构重视并加以应用。眼睛是人类认识客观世界的第一架“光学仪器”。但它能力有限，若两个细小物体间的距离小于0.1mm时，眼

8、睛就无法把他们分开。光学显微镜的发明为人类认识微观世界提供了重要的工具。随着科学技术的发展，光学显微镜因其有限的分辨本领而难以满足许多微观分析的需求。上世界30年代后，电子显微镜的发明将分辨本领提高到纳米量级，同时也将显微镜的功能由单一的形貌观察扩展到集形貌观察、晶体结构、成分分析等于一体。人类认识微观世界的能力从此有了长足的发展