材料测试与分析技术讲义-1..上课讲义.ppt

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1、材料测试与分析技术讲义-1..材料测试分析的地位与作用Compositions成分Structure结构Processes制备PropertiesPerformance性能《材料测试与分析技术》二.材料测试分析方法显微组织分析——OM、TEM、SEM、STEM化学成分分析——化学分析、光谱、EPMA晶体结构分析——X射线衍射、电子衍射《材料测试与分析技术》三.本课程内容X射线衍射分析电子显微分析《材料测试与分析技术》1.X射线衍射分析利用X射线在晶体中的衍射现象对材料的结构（物相）进行定性、定量分析，并对与材料结构相关的晶体学参数（晶格参数、晶体取向、晶体缺陷等）进行分析测定的方法

2、。分析仪器X射线衍射仪《材料测试与分析技术》X射线衍射仪物相定性物相定量结晶度、晶粒尺寸测定织构测定点阵参数测定残余应力《材料测试与分析技术》2.电子显微分析以高能电子束作为照明源，利用电子束与样品物质交互作用产生的物理信息，分析材料组织、结构和成分的方法。电子显微分析仪器透射电子显微镜、扫描电子显微镜、电子探针、俄歇电子能谱仪等。《材料测试与分析技术》透射电子显微镜分辨率：0.1~0.2nm放大倍数：0.4~150万倍主要功能：材料微观组织形貌观察、晶体缺陷分析、晶体特征参量测定、物相分析等《材料测试与分析技术》扫描电子显微镜分辨率：1nm放大倍数：10~20万倍主要功能：材料表

3、面形貌观察、断口分析等《材料测试与分析技术》电子探针分辨率：1nm元素范围：Z=4~92主要功能：材料微区化学成分分析《材料测试与分析技术》俄歇电子能谱分辨率：1nm元素范围：Z≥3主要功能：材料浅表面微区化学成分分析《材料测试与分析技术》四.课程特点与要求理论性与实践性强涉及物理学、晶体学、电子光学、量子力学等理论，概念抽象。需要实验密切支撑要求掌握各种分析方法的基本原理、特点与应用能够针对测试分析要求选择适当的测试方法，涉及测试方案，并能对基本的测试结果进行分析解释。《材料测试与分析技术》五.教学安排总学时：48学时其中课堂教学44学时，实验4学时成绩考核：作业（10%）、考勤

4、（10%）、实验（10%）、期末考试（70%）《材料测试与分析技术》第一章X射线物理基础X射线的性质X射线的产生及X射线谱X射线与物质的相互作用《材料测试与分析技术》1.1引言X射线的发现是19世纪末20世纪初物理学的三大发现（X射线1895年、放射线1896年、电子1897年）之一，这一发现标志着现代物理学的产生。《材料测试与分析技术》发现X射线1895年11月8日，德国物理学家伦琴在研究阴极射线管的高压放电现象时，发现了能使荧光屏发光的一种新的射线。1895年12月22日，伦琴和他夫人拍下了第一张X射线照片。《材料测试与分析技术》X射线的性质X射线的主要特征：肉眼不可见具有与可

5、见光类似的性质（沿直线传播、使胶片感光、使荧光物质发光）具有自身的特点（很高的穿透能力、可被物质吸收和减弱、可使空气电离、对生物细胞有杀伤作用等）《材料测试与分析技术》贡献几个月后被用于医学诊断，后来又用于金属材料和机械零件的探伤。1901年获第一次诺贝尔物理学奖金。1912年劳厄发现了X射线通过晶体时产生衍射现象，证明了X射线的波动性和晶体内部结构的周期性。1912年11月，布拉格提出著名的布拉格方程，成功解释劳厄的实验。《材料测试与分析技术》图为2001年3月27日，在澳大利亚悉尼大学，一名工作人员在审视手中的X射线照片。《材料测试与分析技术》1.2X射线的本质一、X射线的本质

6、X射线与可见光、紫外线、宇宙射线一样也是电磁波的一种，具有波粒二象性，波长在10－8cm左右，与晶格常数为同一数量级。《材料测试与分析技术》二、电磁波谱X射线的波长在10－6cm~10－10cm之间，在电磁波谱中与紫外线和γ射线相搭接。《材料测试与分析技术》二、电磁波谱软X射线：波长较长，用于医学透视硬X射线：波长较短，用于材料分析《材料测试与分析技术》三、X射线的波粒二象性波动性：X射线以一定的波长和频率在空间传播，反映了物质运动的连续性。粒子性：X射线以光子形式辐射和吸收时具有一定的质量、能量和动量，反映了物质运动的分立性。——λ越小，p和ε越大，X射线穿透能力越强。《材料测试

7、与分析技术》波粒二象性的表现：波粒二象性是X射线的客观属性，在一定条件下，可能只有某一方面的属性表现得比较明显，而当条件改变时，另一方面的属性表现得比较明显。例如，当X射线在空间传播过程中发生干涉、衍射现象，就突出地表现出它的波动性；而在与物质相互作用交换能量时，就突出地表现出它的粒子性。《材料测试与分析技术》1.3X射线的产生及X射线管一、X射线产生的基本条件X射线是由高速运动着的带电粒子（电子）与某种物质撞击突然被阻止时，伴随电子动能的消失或转化而产生的。产生自由