讲课提纲

材料分析与研究方法导论
讲稿提纲（40-60学时供选择和参考）
第一章绪论：现代分析——物质科学与信息科学的结合（2-4学时）
1-1物质信息的表征和分析科学
1-1-1信息时代的物质科学 (人文与物质，物质与信息，基本属性/可比性/相关性)
1-1-2物质信息的层次及其相关性（微观与宏观，表观量与本征量，层次及其相关性）
1-2-3分析测试的发展、意义和特点（三次变革，意义和地位，课程特点和学习要求）
1-2 仪器分析方法与分析仪器
1-2-1获取物质信息的方法与途径（思路/方法、实验手段、仪器组成与命名）
1-2-2分析仪器的分类方法（按激发源分，按相互作用分，按主要用途分）
1-2-3 典型仪器特点与信息处理方法（光/波-能谱仪，衍射仪，显微镜）
1-3 分析仪器的结构、参量与开发
1-3-1分析仪器结构框图与主要构成（信息激发源、信息分析器、信息表达器）
1-3-2分析仪器的基本技术指标（感度与精度，分辨率与放大率，稳定性与响应性）
1-3-3测试仪器与技术的开发（开发模式、思路、步骤）
CH1小结：物质分析的对象、工具和方法；习题
第二章现代分析的物理基础——波粒二象性及其相互作用（4-6学时）
2-1波/粒二象性
2-1-1电磁波及其波/粒二象性（X光的发现，电磁波谱，波动说和粒子说统一的量子论）
2-1-2电磁波的波/粒二象性表征和检测（波/粒性的参量表征，检测方法，谱图表征：短波限和激发限）2-1-3微观粒子的波/粒二象性及其表征（物质波，电子波波长，带电粒子的产生及检测）
2-2 带电微粒与样品的相互作用
2-2-1物理相互作用的性质（两类散射，散射截面，临界质量厚度和平均自由程）
2-2-2电子与样品相互作用信息及其分布（物理效应信息载子，空间分布，能量分布）
2-2-3 离子与样品物质的相互作用（靶内效应，靶外效应，实际应用）
2-3 电磁辐射与样品的相互作用
2-3-1相互作用的性质和信息（相干、非相干和特征非相干，信息，应用）
2-3-2 电磁波的衰减与吸收（吸收衰减系数，朗-比吸收衰减定律，分光与滤波）
2-3-3波粒相互作用的宏观效应（热、声、电、磁、光、电子、化学、生物效应）
CH2小结：波粒的互容互导互倒及其理化效应；习题
第三章物质化学信息的频谱分析（4-8学时）
3-1 物质的能级组态与指纹特征
3-1-1原子的电子能级结构（电子运动态的量子表征，能级排布与元素周期表，原子基态的激发和电离）3-1-2 原子光谱与原子指纹（价电子跃迁-原子光谱、内层电子跃迁-X光谱，无辐射跃迁-俄歇电子谱）3-1-3 振动波谱与分子指纹（分子能级组态，核能级，各类振动波谱比较）
3-2 元素及价态分析
3-2-1 无机元素分析——原子发射谱AES和吸收谱AAS（样品原子化原理/结构，分析方法，实际应用） 3-2-2 成分的无损分析——原子散射谱（XFS）（色散原理与谱图，分析方法，实际应用）
3-2-3 价态的表面分析——光电子能谱（XPS）（化学位移，仪器结构原理，实际应用）
3-3 分子组态分析
3-3-1 分子振动波谱——红外光谱与拉曼光谱（振动能级，红外光谱、IR与RS比较和应用）
3-3-2核磁振动谱——核磁共振谱与穆斯堡尔谱（塞曼分裂与磁位移，结构原理，NMR与MS比较）3-3-3 离子的质/荷分析——质谱与离子探针（结构原理，色-质联用，MS与IPM应用）
3-4 化学组分的分离分析及联用
色谱原理、气相色谱、液相色谱
CH3小结：化学分析的层次与方法选用；习题
第四章物质晶体结构的衍射分析（10-12学时）
4-1 物质晶体结构及其表征
4-1-1晶体学基本概念（基元排列的晶态，周期性与对称性，14种布拉菲点阵）
4-1-2晶体点阵的几何表述(晶向，晶面，晶带)
4-1-3常见晶体点阵（七大晶系与14种晶格，晶胞描述，常见实际晶型与相变）
4-2 晶体衍射方程及其倒易变换
4-2-1 劳厄衍射与布拉格方程（干涉与衍射，劳厄衍射实验，Bragg方程）
4-2-2 爱尔瓦德图解与晶体倒易变换（图解意义，倒易点阵的引入和性质，应用）
4-2-3 晶体衍射强度及衍射实验方法（影响因素，消光规律，各种衍射方法及其图解）
4-3 多晶的X射线衍射分析方法
4-3-1 德拜照相法（衍射几何，实验技术，德拜相标定）
4-3-2 衍射仪法（原理结构，实验技术，衍射谱标定）
4-3-3 多晶分析与点阵参数精确测定（分析程序，消光规律与晶型分析，点参精测）
4-4 微区结构与单晶取向的电子衍射分析
4-4-1电子衍射方法（电子衍射几何，基本公式，相机常数）
4-4-2电子衍射谱解析（原理，程序，计算实例，不唯一性）
4-4-3标准电子衍射谱（倒易面）作图（依据，步骤，作图实例）
4-5 结构分析应用
4-5-1 物相分析（物相卡及检索方法，定性分析实例，定量原理）
4-5-2 非晶物质及其晶化（非晶结构特征，径向分布函数，实际应用）
4-5-3 宏观残余内应力测试（内应力概念及意义，测试原理，测试方法）
CH4小结：X射线衍射与电子衍射比较；习题
第五章物质的显微分析和微束分析（8-10学时）
5-1显微光学基础
5-1-1 显微成像与视觉壁垒 (图像基本概念，人类视觉局限，阿贝公式与视觉壁垒)
5-1-2 显微聚焦与象差（折射聚焦，电磁透镜聚焦，聚焦类比与内涵）
5-1-3 显微镜的象差与分辨率（球差，象散与色差,最佳孔径角与实际分辨率）
5-1-4 显微成像过程与光学滤波（几何光学作图，成像公式，阿贝衍射成像原理）
5-1-5 显微镜的技术参数和显微技术分类（显微镜技术参数，微观层次，显微技术分类）
5-2 聚焦型显微镜
5-2-1 光学显微镜（OM）（OM结构原理，工作模式，制样方法）
5-2-2透射电子显微镜（TEM）（TEM结构原理，工作模式，制样方法）
5-2-3透射电镜质厚衬度原理（小孔径成像，非晶质厚衬度，复形图像分析）
5-2-4 晶体衍射衬度（衍射强度与消光距离，晶体缺陷衬度，菊池花样）
5-2-5 相位衬度（相衬原理，实现方法，应用）
5-3 扫描型显微镜
5-3-1扫描电子显微镜（SEM）（原理，结构，性能特点）
5-3-2 SEM 衬度原理（二次电子几何衬度，背射电子成分衬度，分离方法）
5-3-3 扫描透射成像与扫描近场成像（STEM，SNOM，纳米光学应用）
5-4微束分析
5-4-1微区成份分析——电子探针（结构原理，分析方法，实际应用）
5-4-2微区晶体分析——EPSB（结构原理，分析方法，应用）
5-4-3 微区物化效应分析——STM、AFM（STM，AFM，实际应用）
CH5小结：显微成像分析方法选用；习题
第六章分析测试中计算机信息技术（4-6学时）
7-1 观测数据处理方法
7-3-1相关与回归分析（相关类型，回归参量，计算机回归分析实例）
7-3-2 插值与拟合（基本概念，非线性线性化处理，计算机拟合实例）
7-3-3 人工神经网络方法（基本原理，软件编制，实际应用）
7-2 频谱信息技术
7-2-1 波形数据处理基础（波型分类，处理过程，频谱变换）
7-2-2 波形数据计算机处理程序原理（滤波除噪，识峰判峰，峰高与峰积分）
7-2-3 谱图检索与人工智能（谱图建库，计算机检索，人工智能）
7-3 图像处理与图像分析
7-3-1图像信息处理技术（图像的数字表征，灰度变换，频谱变换）
7-3-2显微图像定量分析及应用（显微拓扑公式，计算机定量原理，材料学应用） 7-3-3显微图像分形及应用（分形概念，材料分形模型，材料分形应用）
CH7小结：分析信息的表达形式和处理方法；习题
第七章分析测试信息综合应用（专题）（2学时）
8-1材质鉴定和未知物剖析
8-2事故的失效分析
8-3材料结构的表征及宏/微观性能的相关性研究
实验设计（略）
1．元素分析（X射线能谱法与AES-ICP法）
2．物质组成分析（红外光谱法）
3．物相分析（德拜照相法与衍射仪法）
4．残余内应力测试（衍射仪法与应变片法）
5．光学显微与显微硬度测试
6．透射电镜（明暗场像、选区衍射与单晶取向分析）
7．扫描电镜和电子探针（波/能谱仪）（SEM ，EPMA）。