《表面涂层与处理》PPT课件

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1、表面分析和表面性能的检测2021/9/8材料工程基础—表面涂层与处理2表面涂层与处理可以合称为：表面技术。这种技术有悠久的历史,如北京城里的故宫，那些雕梁画栋，人们用鲜红的大漆进行装饰和保护；早在战国时期，古人就知道对钢进行淬火，来获得坚硬的表面；马王堆出土的宝剑，因为表面的络膜，历经千年，锋利依旧。2021/9/8材料工程基础—表面涂层与处理3表面性貌分析：主要由各种放大率和分辨率极高的显微镜来完成。表面成分分析：包括测定表面元素组成及元素在表面与沿纵向深度分布、表面元素的化学态。表面结构分析：探知表面晶体的原子排列、晶体大小、晶体取向、结晶对

2、称性等晶体结构信息。表面电子态分析：表面电子能级分布和空间分布不同于体内。表面原子态分布：主要对表面原子或吸附粒子的吸附能、振动状态及其在表面的扩散运动的能量或势态分析。一、表面分析2021/9/8材料工程基础—表面涂层与处理4二、表面分析仪器：1、显微分析仪器光学显微镜由于受到波长的限制，其分辨率和放大倍数已不能满足现代科技发展的要求。为此相继出现了一系列高分辨本领的的显微分析仪器，其分辨率大大提高，可以达到原子尺度水平（约0.1nm），更值得一提的是，他们在获得高分辨图像的同时还可以获得物质图像的其它信息（如图像显示、结构分析和成分分析等）。

3、2021/9/8材料工程基础—表面涂层与处理5（1）透射式电子显微镜（TEM）电子被加速到100kev时，其波长仅为0.37nm，为可见光的十万分之一左右，因此用电子束。成像，分辨本领大大提高。现在电子显微镜的分辨本领可高达0.2nm。（2）扫描电子显微镜(SEM)扫描电子显微镜是1965年发明的较现代的细胞生物学研究工具，主要是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态，即用极狭窄的电子束去扫描样品，通过电子束与样品的相互作用产生各种效应，其中主要是样品的二次电子发射。二次电子能够产生样品表面放大的形貌像，这个像是在样品被扫描时按时序建立起来的，

4、即使用逐点成像的方法获得放大像。2021/9/8材料工程基础—表面涂层与处理6（3）扫描隧道显微镜（STM）它作为一种扫描探针显微术工具，扫描隧道显微镜可以让科学家观察和定位单个原子，它具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率。此外，扫描隧道显微镜在低温下（4K）可以利用探针尖端精确操纵原子，因此它在纳米科技既是重要的测量工具又是加工工具。（4）原子力显微镜(AFM)根据扫描隧道显微镜的原理设计的高速拍摄三维图像的显微镜。可观察大分子在体内的活动变化。2021/9/8材料工程基础—表面涂层与处理7(5)扫描透射电镜（STEM）和分析电子显微镜（A

5、EM）将扫描电子技术应用到透射电子显微镜形成了扫描透射电镜，在此基础上结合能量分析和各种能谱仪就构成了分析电子显微镜。2021/9/8材料工程基础—表面涂层与处理82、衍射分析方法衍射分析方法是以结构分析为目的的分析方法。（1）X射线衍射（XD）用X射线衍射分析已知化学组成物质的晶体结构时，可用X射线衍射峰的掠射角，求出晶面间距，对照PDF卡，分析出被测物质的晶体结构。（2）电子衍射（ED）电子衍射技术能使X射线射入固体较深，一般用于三维晶体和表面结构分析。2021/9/8材料工程基础—表面涂层与处理93、X射线光谱仪和电子探针（1）X射线光谱仪

6、在X射线分析仪器中，除了主要用于晶体结构分析的X射线衍射仪之外，还有用于成分分析的X射线荧光分析仪。所谓X射线荧光分析仪就是用X射线作为一种外来能量打击样品，使试样产生波长大于入射X射线的特征X射线，而后经分光作定性和定量分析。（2）电子探针电子探针具有分析区域小，灵敏度高，可直接观察选区，制样方便，不损坏试样以及可作多重分析等特点，是一种有力的分析工具。2021/9/8材料工程基础—表面涂层与处理104、电子能谱分析方法（1）俄歇电子能谱分析仪（AES）俄歇电子能谱分析仪主要用于固体表面几个原子层内的成分、几何结构和价态的分析。分析灵敏度高，数

7、据收集速度快，能测出He以后的所有元素，目前已成为表面分析领域中应用最广泛的工具之一。（2）光电子能谱以一定能量的X射线和光照射固体表面时，被束缚于原子各种深度的量子化能级上的电子被激发而产生光电子发射。所发射电子的动能随电子原所在能级的不同而异，形成所谓光电子能谱。2021/9/8材料工程基础—表面涂层与处理115、二次离子质谱分析（SIMS）当一束加速的离子束轰击真空中的待分析样品表面时，会引起表面的原子或分子溅射，其中带电离子称为二次离子。将二次离子按质荷比分开并采用探测器将其记录，便得到二次离子强度按质量分布的二次离子质谱。可鉴别包括氢在

8、内的所有元素。6、红外吸收光谱和拉曼光谱红外吸收光谱和拉曼光谱的测定是基于分子振动的的振动谱。2021/9/8材料工程基础—表面涂层与处