《材料现代测试分析技术》研究生用共21页

第一章 X射线衍射分析一、X射线的性质：1、本质是电磁波0.01~1000A. 介于紫外线和r射线之间，没有明显的分界线。

2、波粒二象性：E=h c/λ；p=h/λ，都具有波动和粒子的双重性。

二、X射线的获得1、获得条件：a产生并发射自由电子b 在真空中迫使电子朝一定的方向加速，以获得尽可能高的速度c 在高速电子流运动的方向设一障碍、使高速运动电子突然受阻而停止2、射线的获得仪器：X射线机，同步辐射X射线源，放射性同位素X 射线源三、X射线谱：a连续X射线谱（白色x射线谱）：从某个最大波长（称之为短波极限）开始的连续的各种同波长的x射线；极限波长λ0=hc/ev，取决于管电压、管电流、原子序数）b特征X射线谱（标识x射线谱）：若干个特定波长的X射线，取决于靶材料，根本原因是原子内层电子的跃迁四、X射线与物质的相互作用:a：一部分光子由于与原子碰撞改变方向，造成散射线。

b：另一部分光子可能被原子吸收，发生光电效应。

c：部分光子能量可能在与原子碰撞过程中传递给了原子，成了热振动能量产生的结果：产生了散射X射线、电子、荧光X射线、热能。

主要应用：（荧光X射线光谱分析，X射线光谱分析、X光电子能谱分析、X射线衍射分析）1、散射现象（分为相干散射和不相干散射）a：相干散射(X射线散射线的波长与入射线相同，并且有一定的相位关系，它们可以相互干涉形成衍射图样，称为相干散射)b：不相干散射（X射线光子与自由电子撞击时，光子的部分能量损失，波长变长，因此与入射光子形成不相干散射）2、光电吸收（光电效应）：当X射线的波长足够短的时候，其光子的能量大，以至于可以把原子中处于某一能级上的电子打出来，而它本身则被吸收。

它的能量传递给该电子，使之成为具有一定能量的光电子，并使原子处于高能的激发态五、X射线的吸收及应用1、强度衰减规律：当X射线穿过物体时，其强度按指数下降I=I0 e-u1x （u1是线吸收系数）与吸收体的密度原子序数Z及X 射线波长有关I=I0 e-u mÞx （u m 是质量吸收系数） 只与吸收体原子序数和X射线波长有关结论：X射线波长越短，吸收体原子越轻（Z越小），则透射线越强。

X射线衍射分析（基础与应用）一?X射线的特性人的肉眼看不见X射线，但X射线能使气体电离，使照相底片感光，能穿过不透明的物体，还能使荧光物质发出荧光。

? X射线呈直线传播，在电场和磁场中不发生偏转；当穿过物体时仅部分被散射。

? X射线对动物有机体（其中包括对人体）能产生巨大的生理上的影响，能杀伤生物细胞。

二.X射线具有波粒二相性1. X射线的本质是电磁辐射，与可见光完全相同，仅是波长短而已，因此其同样具有波粒二象性。

波动性：? 硬X射线：波长较短的硬X射线能量较高，穿透性较强，适用于金属部件的无损探伤及金属物相分析。

? 软X射线：波长较长的软X射线能量较低，穿透性弱，可用于非金属的分析。

? 三.X光与可见光的区别? 1） X光不折射，因为所有物质对X光的折光指数都接近1。

因此无X光透镜或X光显微镜。

? 2） X光无反射? 3） X光可为重元素所吸收，故可用于医学造影。

1.3 X射线的产生及X射线管X射线的产生：X射线是高速运动的粒子（一般用电子）与某种物质相撞击后猝然减速，且与该物质中的内层电子相互作用而产生的。

产生原理X射线是高速运动的粒子（一般用电子）与某种物质邙日极靶）相撞击后猝然减速，且与该物质中的内层电子相互作用而产生的。

高速运动的电子与物体碰撞时，发生能量转换，电子的运动受阻失去动能，其中一小部分（ 1 %左右）能量转变为X射线，而绝大部分（99 %左右）能量转变成热能使物体温度升高。

产生X射线条件? 1•产生自由电子；? 2•使电子作定向的高速运动（阴极阳极间加高电压）；? 3•在其运动的路径上设置一个障碍物（阳极靶）使电子突然减速或停止。

? 阴极一一发射电子。

一般由钨丝制成，通电加热后释放出热辐射电子。

? 阳极一一靶，使电子突然减速并发出X射线。

窗口一一X射线出射通道。

既能让X射线出射，又能使管密封。

窗口材料用金属铍或硼酸铍锂构成的林德曼玻璃。

窗口与靶面常成3-6 °的斜角，以减少靶面对出射X射线的阻碍。

现代材料分析测试方法1. 引言现代材料分析测试方法是研究材料的成分、结构和性质的重要手段。

随着科技的不断发展，材料分析测试方法也在不断创新和完善。

本文将介绍几种常见的现代材料分析测试方法，包括质谱分析、光谱分析、电子显微镜等。

2. 质谱分析质谱分析是一种通过量子力学原理和物质中的粒子相互作用来研究材料成分的方法。

质谱分析主要通过测量材料中原子、分子或离子的质量和相对丰度来确定其组成。

质谱分析可以用于确定材料中的元素、同位素分布以及化合物的结构等。

现代质谱分析技术包括质谱仪、气相色谱质谱联用技术等。

质谱分析方法的不断发展和创新使得其在材料分析中的应用范围越来越广。

3. 光谱分析光谱分析是一种通过测量物质与电磁辐射的相互作用来研究材料的方法。

光谱分析可以用于确定材料的结构、成分和性质。

光谱分析涉及的范围很广，包括可见光谱、红外光谱、紫外光谱、拉曼光谱等。

每种光谱分析方法都有其特定的应用领域和优势。

例如，可见光谱可以用于分析有机化合物的吸收光谱，红外光谱可以分析材料中的官能团等。

4. 电子显微镜电子显微镜是一种利用电子束来观察和研究材料的仪器。

电子显微镜可以提供高分辨率的图像，可以观察到材料的表面形貌和内部结构。

电子显微镜可以分为扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）两种类型。

扫描电子显微镜主要用于观察材料的表面形貌和形态，透射电子显微镜则可以用于观察材料的晶体结构和原子排列等。

5. X射线衍射X射线衍射是研究材料结构的重要手段。

通过将射线照射到材料上，观察射线在材料中的衍射模式，可以得到材料的晶体结构和晶格参数等信息。

X射线衍射方法适用于研究晶体材料，对于无定形材料或非晶态材料的研究有一定的局限性。

随着X射线源和探测器的不断改进，X射线衍射方法的分辨率和灵敏度得到了大幅提高。

6. 热分析热分析是研究材料热性质的方法，包括热重分析（TG）、差热分析（DSC）等。

热重分析可以测量材料在不同温度下的质量变化，用于分析材料的热稳定性和热分解过程。

材料现代测试技术作业分析材料现代测试技术是指利用现代科技手段进行材料性能测试和分析的技术方法。

随着材料科学的不断发展，对材料性能的测试和分析要求也越来越高，传统的测试方法已经不能满足现代材料的需要，因此材料现代测试技术应运而生。

本文将从材料现代测试技术的定义、分类、特点以及未来发展方向等方面进行深入探讨。

首先，材料现代测试技术可以被定义为利用现代科技手段对材料性能进行测试和分析的技术方法。

传统的测试方法主要依靠人工操作，测试结果的准确性和可靠性存在一定的局限性。

而材料现代测试技术借助先进的仪器设备和计算机处理技术，能够更精准地测试和分析材料的性能指标，具有高效、自动化、无损伤等特点。

根据测试的内容和实际需求，材料现代测试技术可以分为结构分析技术、性能测试技术和表面分析技术等。

结构分析技术主要包括显微镜观察、扫描电子显微镜、透射电镜等，可以用于研究材料的晶体结构、晶粒尺寸和相态等信息。

性能测试技术主要包括拉伸试验、冲击试验、硬度测试等，可以测定材料的力学性能、热响应性能等指标。

表面分析技术主要包括X射线衍射、扫描电子显微镜等，可以用于评估材料的表面形貌、元素含量以及化学活性等特征。

材料现代测试技术相较于传统测试方法具有几个显著的特点。

首先，现代测试技术能够实现对材料性能的多维度测量，不仅能够获得性能指标的绝对值，还能够获取性能指标的变化规律。

其次，现代测试技术能够实现对材料的实时监测，可以对材料的性能进行动态判断和分析。

此外，现代测试技术还具有高效、无损伤、自动化等特点，能够提高测试效率，减少测试成本，同时避免了材料的损坏和浪费。

材料现代测试技术在未来的发展中，有几个重要的方向。

首先，随着纳米材料和新材料的快速发展，测试技术需要更高的分辨率和更高的灵敏度。

因此，提高测试仪器的精度和灵敏度是未来的一个重要方向。

其次，材料现代测试技术需要与计算机科学和人工智能等相关技术相结合，实现测试结果的数据化和智能化分析。

现代测试分析技术SEM、TEM、表⾯分析技术、热分析技术重庆⼤学材料现代测试分析技术总结（材料学院研究⽣⽤）电⼦衍射部分1、电⼦衍射与X射线衍射相⽐：相同点：电镜中的电⼦衍射,其衍射⼏何与X射线完全相同,都遵循布拉格⽅程所规定的衍射条件和⼏何关系. 衍射⽅向可以由厄⽡尔德球(反射球)作图求出.因此,许多问题可⽤与X射线衍射相类似的⽅法处理.电⼦衍射优点：电⼦衍射能在同⼀试样上将形貌观察与结构分析结合起来。

电⼦波长短，单晶的电⼦衍射花样婉如晶体的倒易点阵的⼀个⼆维截⾯在底⽚上放⼤投影，从底⽚上的电⼦衍射花样可以直观地辨认出⼀些晶体的结构和有关取向关系，使晶体结构的研究⽐X射线简单。

物质对电⼦散射主要是核散射，因此散射强，约为X射线⼀万倍，曝光时间短。

电⼦衍射缺点：电⼦衍射强度有时⼏乎与透射束相当，以致两者产⽣交互作⽤，使电⼦衍射花样，特别是强度分析变得复杂，不能象X射线那样从测量衍射强度来⼴泛的测定结构。

此外，散射强度⾼导致电⼦透射能⼒有限，要求试样薄，这就使试样制备⼯作较X射线复杂；在精度⽅⾯也远⽐X射线低。

2、电⼦衍射花样的分类：1）斑点花样：平⾏⼊射束与单晶作⽤产⽣斑点状花样；主要⽤于确定第⼆相、孪晶、有序化、调幅结构、取向关系、成象衍射条件；2）菊池线花样：平⾏⼊射束经单晶⾮弹性散射失去很少能量，随之⼜遭到弹性散射⽽产⽣线状花样；主要⽤于衬度分析、结构分析、相变分析以及晶体的精确取向、布拉格位置偏移⽮量、电⼦波长的测定等；3）会聚束花样：会聚束与单晶作⽤产⽣盘、线状花样；可以⽤来确定晶体试样的厚度、强度分布、取向、点群、空间群以及晶体缺陷等。

扫描电⼦显微镜1、透射电镜的成像——电⼦束穿过样品后获得样品衬度的信号（电⼦束强度），利⽤电磁透镜（三级）放⼤成像。

扫描电镜成像原理——利⽤细聚焦电⼦束在样品表⾯扫描时激发出来的各种物理信号来调制成像的。

2、扫描电镜的特点分辨本领较⾼。

⼆次电⼦像分辨本领可达1.0nm(场发射), 3.0nm (钨灯丝)；放⼤倍数变化范围⼤（从⼏⼗倍到⼏⼗万倍），且连续可调；图像景深⼤，富有⽴体感。

现代材料分析测试技术1. 引言现代材料分析测试技术是指利用科学仪器和方法对材料进行测试、分析和评估的一种技术手段。

随着材料科学的不断发展和技术的进步，现代材料分析测试技术在工业、科研和生产领域起着至关重要的作用。

本文将介绍常用的现代材料分析测试技术，包括扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)等。

2. 扫描电子显微镜(SEM)扫描电子显微镜(SEM)是一种非常重要的材料分析测试仪器。

它通过扫描材料表面并通过电子束与材料相互作用来获得材料表面微观形貌和成分信息。

SEM广泛应用于材料科学、纳米材料研究、材料工艺等领域。

它可以观察样品的表面形貌、晶体结构、晶粒大小等，并通过能谱分析仪来获得元素组成信息。

3. 透射电子显微镜(TEM)透射电子显微镜(TEM)是一种用于观察材料内部结构的高分辨率显微镜。

TEM通过电子束穿透材料，并通过对透射电子进行束缚和散射来图像化材料的内部结构。

它在材料科学、纳米技术、纤维材料等领域具有重要的应用价值。

TEM能够观察材料的晶体结构、晶格缺陷、晶粒尺寸等，并可获得高分辨率的像像。

4. X射线衍射(XRD)X射线衍射(XRD)是一种常用的材料分析测试技术。

它利用材料对入射X射线的衍射现象来研究材料的晶体结构和晶格参数。

XRD广泛应用于材料科学、矿产勘探、无机化学等领域。

XRD可以确定材料的晶体结构、晶格常数、相对结晶度等，并可通过对射线衍射的精确测定来研究材料的相变行为和配位状态。

5. 红外光谱(FTIR)红外光谱(FTIR)是一种常用的材料分析测试技术，可以用来研究材料的分子结构和化学键的振动情况。

红外光谱可以提供关于材料的化学成分、结构和功能的重要信息。

它广泛应用于材料科学、有机化学、聚合物科学等领域。

红外光谱可以帮助确定材料的分子结构、功能团的存在和分布，以及材料的晶体性质等。

6. 总结现代材料分析测试技术在材料科学和工程领域起着至关重要的作用。

第一章X射线衍射分析一、X射线的性质：1、本质是电磁波0.01~1000A. 介于紫外线和r射线之间，没有明显的分界线。

2、波粒二象性：E=h c/λ；p=h/λ，都具有波动和粒子的双重性。

二、X射线的获得1、获得条件：a产生并发射自由电子b 在真空中迫使电子朝一定的方向加速，以获得尽可能高的速度c 在高速电子流运动的方向设一障碍、使高速运动电子突然受阻而停止2、射线的获得仪器：X射线机，同步辐射X射线源，放射性同位素X射线源三、X射线谱：a连续X射线谱（白色x射线谱）：从某个最大波长（称之为短波极限）开始的连续的各种同波长的x射线；极限波长λ0=hc/ev，取决于管电压、管电流、原子序数）b特征X射线谱（标识x射线谱）：若干个特定波长的X射线，取决于靶材料，根本原因是原子内层电子的跃迁四、X射线与物质的相互作用:a：一部分光子由于与原子碰撞改变方向，造成散射线。

b：另一部分光子可能被原子吸收，发生光电效应。

c：部分光子能量可能在与原子碰撞过程中传递给了原子，成了热振动能量产生的结果：产生了散射X射线、电子、荧光X射线、热能。

主要应用：（荧光X射线光谱分析，X射线光谱分析、X光电子能谱分析、X射线衍射分析）1、散射现象（分为相干散射和不相干散射）a：相干散射(X射线散射线的波长与入射线相同，并且有一定的相位关系，它们可以相互干涉形成衍射图样，称为相干散射)b：不相干散射（X射线光子与自由电子撞击时，光子的部分能量损失，波长变长，因此与入射光子形成不相干散射）2、光电吸收（光电效应）：当X射线的波长足够短的时候，其光子的能量大，以至于可以把原子中处于某一能级上的电子打出来，而它本身则被吸收。

它的能量传递给该电子，使之成为具有一定能量的光电子，并使原子处于高能的激发态五、X射线的吸收及应用1、强度衰减规律：当X射线穿过物体时，其强度按指数下降I=I0 e-u1x （u1是线吸收系数）与吸收体的密度原子序数Z及X射线波长有关I=I0 e-u mÞx （u m 是质量吸收系数）只与吸收体原子序数和X射线波长有关结论：X射线波长越短，吸收体原子越轻（Z越小），则透射线越强。