材料表面仪器分析ppt课件.ppt

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1、第1章表面科学的研究方法（2学时）表面与表面科学、表面分析方法概述第2章电子与样品的相互作用（1学时）第3章X射线荧光光谱分析（3学时）基础理论仪器的结构与分析条件的选择定量分析方法和基体效应第4章表面电子能谱（3学时）XPS、AES第5章表面离子谱（3学时）SIMS、FIM第6章扫描探针技术（3学时）扫描隧道显微镜（STM）的基本原理、应用以及样品制备原子力显微镜（AFM）的基本原理、成像模式和样品准备第7章电子显微分析（3学时）扫描电子显微镜（SEM）的基本原理、应用以及样品制备透射电子显微镜（TEM）的基本原理、成像模式

2、和样品准备课堂讲授内容表面分析人类天生具有用双眸洞察微观世界的渴望，并且始终是通过唯一的途径--视觉来捕捉尽可能详细的信息。在自然认知领域已形成了两种基本观点：其一认为感知就是消极接受外部信息，仅此而已；但另一种观点认为所接受的外来信息实际上都经过积极和创造性的加工而转化为一种新的信息，而此观点更被人们广泛接受。神奇的眼睛传统与现代表面分析（1）传统表面分析理论主要建立在经典物理的基础上，依靠光学原理或机械方法对物体表面进行观察和测量，如光学显微镜，摩擦测试仪等等；只能对物体表面进行定性或者半定量分析；（2）现代表面分析理论主

3、要建立在量子物理基础上，依靠微观原子和电子之间的相互作用，结合计算机技术；能够对物体表面进行微观和成分分析，甚至实现无损分析；成分分析1、传统分析：滴定分析；（耗费量太大）2、现代分析：仪器分析；XRF和XDS分析；（无损，微量分析）分析结果1、XRF检验发现：头发中金属铅和铝含量严重超标，其中铅为正常人的6倍以上，铝为4倍左右；其它轻金属未检出；其它金属仅检出铜和铁，含量均在正常人范围之内；无机物中仅检出碳、磷、氧和硅；2、XPS半定量检验结果同上，其中铅为正二价，铝为正三价，说明此两种金属以氧化态存在于头发中；第1章绪论表

4、面表面分析常用的表面分析技术表面分析技术的应用1.1什么是表面物体和真空或气体的界面称表面。固体表面有时指表面的第一原子层，有时指上面几个原子层有时指厚度达几微米的表面层。固—固界面、固—液界面、液—液界面的现象和表面有一定的联系。两凝聚相间的边界区域称为界面。凝聚相与气相形成的界面称为表面。1.1表面与体内固体表面的物理化学性质常常和体内不同，这是因为表面是固体的终端。在热力学平衡的条件下，表面的化学组成、原子排列、原子振动状态等都常常和固体的内部情况不同。由于表面向外的一侧没有近邻原子，表面原子有一部分化学链伸向空间(形成

5、“悬挂键”)，因此表面具有很活跃的化学性质。固体内部三维周期势场在表面中断，因此表面原子的电子状态也和体内不同。这些不同使表面具有某种特殊的力学、光学、电磁、电子和化学性质。1.1表面与体内的差别表面分凝铜镍合金中铜含量随深度的变化表面组分不同由A、B两种原子组成的固体表面附近的情况，C为外来原子表面缺陷示意图1.1表面与体内的差别表面的原子排列与体内不同1.2表面科学近十几年来表面科学从原子水平来认识和说明表面原子的化学、几何排列、运动状态、电子态等性质及其与表面宏观性质的联系，推动了基础研究和新技术的发展。表面科学研究表面

6、和与表面有关的过程，包括宏观的和微观的。大规模集成电路催化领域化学腐蚀电子离子发射、晶体生长、表面的硬度、摩擦和润滑、薄膜的附着和粘接、材料的脆断和晶粒边界杂质的偏析以及各种薄膜课题如光学膜、磁性膜、超导膜、钝化膜、太阳能薄膜等。生物膜的研究亦与表面研究有联系。1.2表面分析技术表面分析技术就是研究表面的形貌、化学组分、原子结构(即原子排列)、原子态(即原子运动和价态）、电子态(又称电子结构)等信息的一种实验技术。利用电子、光子、离子、原子、强电场、热能等与固体表面的相互作用，测量从表面散射或发射的电子、光子、离子、原子、分子

7、的能谱、光谱、质谱、空间分布或衍射图像，得到表面成分、表面结构、表面电子态及表面物理化学过程等信息的各种技术，统称为表面分析技术。1.2表面分析相关的几个名词表面的形貌指表面的“宏观”外形；表面的组分分析包括测定表面的元素组成、表面元素的化学态及元素在表层的分布；表面的结构分析研究表面的原子排列；表面的原子态分析包括测量表面原子或吸附粒子的吸附能、振动状态以及它们在表面的扩散运动；表面的电子态包括表面能级的性质、表面态密度分布，表面电荷密度分和及能量分布等。1.2常用表面分析技术AEAPS、AES、APFIM、APS、ARPE

8、S、ARUPS、DAPS、EDAX、EELS、ELL、EPMA、ESCA、ESD、EXAFS、FDS、FEM、EIM、HREELS、IEAES、ILS、IMMA、INS、IPES、IRRAS、ISS、LEED、LEELS、LEIS、MEED、NIIR、NEXAFS、PDMS、