材料分析方法第1章、绪论ppt课件.ppt

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1、1本教材主要内容绪论第一篇材料X射线衍射分析第一章X射线物理学基础第二章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物相分析及点阵参数精确测定第六章宏观残余应力的测定第七章多晶体织构的测定2本教材主要内容第二篇材料电子显微分析第八章电子光学基础第九章透射电子显微镜第十章电子衍射第十一章晶体薄膜衍衬成像分析第十二章高分辨透射电子显微术第十三章扫描电子显微镜第十四章电子背散射衍射分析技术第十五章电子探针显微分析第十六章其他显微分析方法3绪论本课程的特点：以分析仪器和实验技术为基础本课程的内容

2、主要包括：X射线衍射仪、电子显微镜等分析仪器的结构与工作原理、及与此相关的材料微观组织结构和微区成分的分析方法原理及其应用本课程的意义在于：通过材料微观组织结构和微区成分分析，揭示材料组织结构与性能的关系，即组织是性能的内在根据，性能是组织的对外表现；确定材料加工工艺和组织结构的关系，以实现微观组织结构控制本课程的基本要求：了解常用的现代分析仪器的基本结构和工作原理；掌握常用的实验分析方法；能正确选用合适的分析方法解决实际工作中的问题4第一篇材料X射线衍射分析1895年德国物理学家伦琴发现了X射线，随后

3、医学界将其用于诊断和医疗，后来又用于金属材料和机械零件的探伤1912年德国物理学家劳埃发现了X射线在晶体中的衍射现象，为物质结构研究提供了一种崭新的方法，后来发展成为X射线衍射学1912年英国物理学家布拉格提出了晶面“反射”X射线的概念，推导出至今被广泛应用的布拉格方程1914年莫塞来发现特征X射线波长和原子序数有定量的对应关系，这一原理应用于材料成分检测X射线衍射分析研究内容很广，主要包括相分析、精细结构研究和晶体取向测定等5第一篇材料X射线衍射分析第一章X射线物理学基础第二章X射线衍射方向第三章X射

4、线衍射强度第四章多晶体分析方法第五章物相分析及点阵参数精确测定第六章宏观残余应力的测定第七章多晶体织构的测定6第一章X射线物理学基础本章主要内容第一节X射线的性质第二节X射线的产生及X射线谱第三节X射线与物质的相互作用X-ray是由德国物理学家伦琴在1895年偶尔发现的。因为当时对其特性和本质上无了解，故取名为X射线，也叫伦琴射线。从1895~1897年间，伦琴潜心研究X-ray的产生、传播、穿透力等大部分特性。从而使他在1901年获得诺贝尔物理奖。第一节X射线的性质400到700纳米8第一节X射线的性

5、质X射线是一种波长很短的电磁波X射线的波长范围为0.01~10nm，用于衍射分析的X射线波长为0.05~0.25nmX射线一种横波，由交替变化的电场和磁场组成X射线具有波粒二相性，因其波长较短，其粒子性较为突出，即可以把X射线看成是一束具有一定能量的光量子流，E=h=hc/(1-2)式中，h是普朗克常数；c是光速；是X射线的频率，是X射线的波长图1-1电磁波谱9第一节X射线的性质X射线穿过不同介质时，折射系数接近1，几乎不产生折射现象X射线肉眼不可见，但具有能使荧光物质发光、能使照相底板感光、能

6、使一些气体产生电离的现象X射线的穿透能力大，能穿透对可见光不透明的材料，特别是波长在0.1nm以下的硬X射线X射线照射到晶体物质时，将产生散射、干涉和衍射等现象，与光线的绕射现象类似X射线具有破坏杀死生物组织细胞的作用X-ray是由高速运动着的带电粒子与某种物质相撞击后突然减速，且与该物质中的内层电子相作用而产生的。X-ray的产生需要有几个基本条件：1.产生并发射自由电子；2.迫使自由电子作定向高速运动；3.在电子运动的路径上设置使其减速的障碍物。一、X-ray的产生第二节X射线的产生及X射线谱二、X

7、-ray管X-ray管主要由阴极、阳极、窗口构成，如图所示a.阴极阴极的功能是发射电子.它由钨丝制成，在通以一定的电流加热后便能释放出热辐射电子。b.阳极阳极又称之为靶(target)。是使电子突然减速并发射X射线的地方。常用靶材主要有Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Ag、W等，在软X射线装置中常用Al靶。c.窗口窗口是X射线射出的通道。通常窗口有两个或四个，窗口材料要求既要有足够的强度以维持管内的高真空，又要对X射线的吸收较小,玻璃对X射线的吸收较大，所以不用，窗口常用材料是金属铍，有时也用硼酸铍

8、锂构成的林德曼玻璃。图X射线管剖面示意图13图1-2所示的X射线管是产生X射线的装置主要由阴极(W灯丝)和用(Cu,Cr,Fe,Mo)等纯金属制成的阳极(靶)组成阴极通电加热，在阴、阳极之间加以直流高压(约数万伏)阴极发射的大量电子高速飞向阳极，与阳极碰撞产生X射线图1-2X射线管结构示意图第二节X射线的产生及X射线谱连续X射线和特征X射线2.对X-ray管的几个要求a.阴极灯丝外加聚焦罩，起到聚焦电子束的作用；b.由于电子束轰击时只有1%