1 x射线物理学基础new

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1、材料现代分析方法材料现代分析方法河北工业大学材料学院孙继兵E-mail:hbgdsjb@126.comTel:022-265822881第一章绪论¢材料：你们最关心的是什么？¢性能：你认为与哪些因素有关？¢结构：有哪些检测分析技术？材料学院教师：孙继兵2材料的显微组织结构¢所涉及的内容包括：¢1、显微化学成分（不同相的成分，基体与析出相的成分，偏析等）；¢2、晶体结构与晶体缺陷（面心立方、体心立方、位错、层错等）；¢3、晶粒大小与形态（等轴晶、柱状晶、枝晶等）；¢4、相的成分、结构、形态、含量及分布（球、片、棒、沿晶界聚集或均匀分布等）；¢5、界面（表面、相界与晶界）；¢6、位向关系（

2、惯习面、孪生面、新相与母相）；¢7、夹杂物；¢8、内应力（喷丸表面，焊缝影响区等）。材料学院教师：孙继兵3传统的分析显微组织结构方法依靠显微组织结构光学显微镜光学显微镜的放大倍数一般小于1000倍，只能观察到100nm尺寸级别的组织结只能观察表面形态而不能观察材料内部的组织结构更不能对所观察的显微组织进行同位微区成分分析。依靠成分分析化学分析¢只能给出所测定材料的一块试样的平均成分（所含每种元素的平均含量），并达到很高的精度。¢不能给出所含元素的分布情况（如偏析，同一元素在不同相种的含量不同等）。¢光谱分析给出的结果也是样品的平均成分。材料学院教师：孙继兵4现代分析方法-本课程主要内容

3、¢这门课程主要包括两部分的内容，即：X射线衍射和电子显微分析。¢X射线衍射（XRD，X-RayDiffraction）¢电子显微镜（EM，ElectronMicroscope）¢透射电子显微镜（TEM，TransmissionElectronMicroscope）¢扫描电子显微镜（SEM,ScanningElectronMicroscope）¢电子探针显微分析（EPMA，ElectronProbeMicro-Analysis）¢扫描透射电子显微镜（STEM，ScanningTransmissionElectronMicroscope）材料学院教师：孙继兵5XRD¢XRD是利用X射线在晶

4、体中的衍射现象来分析材料的晶体结构、晶格参数、晶体缺陷(位错等)、不同结构相的含量及内应力的方法。¢这种方法是建立在一定晶体结构模型基础上的间接方法，即根据与晶体样品产生衍射后的X射线信号的特征去分析计算出样品的晶体结构与晶格参数，并可以达到很高的精度。¢缺点：然而由于它不是像显微镜那样直观可见的观察，因此也无法把形貌观察与晶体结构分析微观同位地结合起来。¢由于X射线聚焦的困难、所能分析样品的最小区域(光斑)在毫米数量级，因此对微米及纳米级的微观区域进行单独选择性分析也是无能为力的。材料学院教师：孙继兵6电子显微镜（1）¢透射电子显微镜：是采用透过薄膜样品的电子束成像来显示样品内部组织

5、形态与结构的同时，对所观察的区域进行晶体结构鉴定（同位分析）。其分辨率可达0.1nm,放大倍数可达106（一百万）倍。¢扫描电子显微镜：是利用电子束在样品表面扫描激发出来代表样品表面特征的信号成像的。最常用来：1）观察样品微观组织表面形貌（断口等）。分辨率可达到1nm，放大倍数可达2×105（20万）倍。2）还可以观察样品表面的成分分布情况。材料学院教师：孙继兵7电子显微镜（2）¢电子探针显微分析：是利用聚焦得很细的电子束打在样品的微观区域，激发出样品该区域的特征X射线，分析其X射线的波长和强度来确定样品微观区域的化学成分。将扫描电镜与电子探针结合起来，则可以在观察微观形貌的同时对该微

6、观区域进行化学成分同位分析。¢扫描透射电子显微镜：是同时具有SEM和TEM的双重功能，如配上电子探针附件（分析电镜），则可实现对微观区域的组织形貌观察，晶体结构鉴定及化学成分测试三位一体的同位分析。材料学院教师：孙继兵8参考书¢1、周玉主编．材料分析方法.北京：机械工业出版社，2000(27元）¢2、周玉，武高辉.材料分析测试技术—材料X射线衍射与电子显微分析.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社,1998.(19.8元）¢3、范雄.X射线金属学.机械工业出版社，1980.(3.05元）¢4、左演声,陈文哲,梁伟.材料现代分析方法.北京工业大学出版社,2000.(28元)¢5、谈育煦.金属电子

7、显微分析.机械工业出版社，1987(3.20元）¢6、刘文西，黄孝瑛，等.材料结构电子显微分析.天津大学出版社，1989。(4.4元)—研究生用。¢7、黄孝瑛.透射电子显微学.上海：上海科学技术出版社,1987.(4.85元)—研究生用。材料学院教师：孙继兵9第一篇X射线衍射¢第一章X射线的物理学基础¢第二章X射线衍射方向¢第三章X射线衍射强度¢第四章多晶体分析方法¢第五章X射线物相分析材料学院教师：孙继兵10第一章X射线的物理学基础¢第一节X