材料近代分析方法
材料现代分析测试方法-rietveld
材料A的Rietveld分析
通过Rietveld分析确定了材料 A的晶格参数和晶体结构。对定量 分析，确定了多相材料的不 同相的含量。
应力分析中的Rietveld 分析
利用Rietveld分析和细致的晶 格参数测定，研究了材料内 部应力分布的变化。
材料现代分析测试方法rietveld
欢迎来到本次演讲，我们将介绍材料现代分析测试方法中的一种重要技术— —Rietveld分析。让我们一起探索这个引人入胜的领域。
什么是Rietveld分析
Rietveld分析是一种用于材料结构精确测定和相对定量分析的X射线衍射技术。它通过模拟实验光 谱与理论衍射谱之间的匹配，获得材料中的晶格参数、晶体结构和物相信息。
高分子材料
用于聚合物晶体结构、配位化合物和疏水 材料的分析。
Rietveld分析的优势和局限性
优势
• 高精度的结构测定 • 广泛适用于不同材料和结构类型 • 非破坏性分析
局限性
• 对样品质量和衍射数据的要求较高 • 无法解析非晶态或非结晶态样品 • 需要对实验结果进行仔细解释
Rietveld分析的实例和案例研究
总结和展望
Rietveld分析作为一种先进的材料现代分析测试方法，在材料科学和许多其他领域具有广泛应用前 景。希望本次演讲能为大家提供了对Rietveld分析的全面了解和启发。
3 模型优化
4 结构分析
通过最小二乘法将实验和计算的衍射谱 拟合。
从拟合结果中提取材料的晶格参数和晶 体结构信息。
Rietveld分析的应用领域
材料科学
用于研究材料的晶体结构、相变以及材料 表征。
地球科学
用于研究岩石、矿石和地质样品的晶体结 构和相组成。
药物化学
材料近代分析测试方法
1章 X衍射复习1、 X射线的产生极其分类。
X 射线的产生：一真空二极管，发射电子的灯丝是阴极，阻碍电子运动的金属靶为阳极。
在管子两极间加上高电压，使阳极发射出的电子流高速撞击金属阳极靶，产生X射线。
产生条件：要有产生电子的电子源（如加热钨丝发射热电子）；要有自由电子撞击靶子，如阳极靶，用以产生X射线；要有施加在阴极和阳极之间的高压，用以加速自由电子朝阳极靶方向加速运动，如高压发生器；将阴极阳极封闭在大于0.001Pa的高真空中，保持两极纯洁，促使加速电子无阻碍的撞击到阳极靶上。
分类：软X射线：波长为0.05--0.25nm的射线，穿透能力较弱，X射线衍射分析中常用。
硬X射线;波长为0.005--0.01nm甚至更短的射线，材料探伤中用。
2、布拉格公式。
布拉格定律：当X射线照射晶体时，只有相邻面网间散射的X射线光程差为波长的整数倍时，才能产生干涉加强，形成衍射线，反之不能。
布拉格公式：2dsinθ=nλ（2θ入射线与衍射线间的夹角，即衍射角；）布拉格定律是X射线在晶体中产生衍射必须满足的条件，它反映了衍射方向（θ表示）与晶体结构（d表示）间的关系。
3、PDF卡片：粉末衍射卡片，又称ASTM或JCPDS卡片，每张卡片记录着一种结晶物质的粉末衍射数据。
4、物相定性分析的主要依据是什么？在一定波长的X射线照射下，每种晶体物质都给出自己特有的衍射花样，多相试样的衍射花样只是由它所含物质的衍射花样机械叠加而成。
2章透射电镜复习1、TEM的主要结构，按从上到下列出主要部件1）电子光学系统--照明系统、图像系统、图像观察和记录系统。
2）真空系统3）电源和控制系统几何像差（包括球差和像散）和色差产生原因，消除办法：球差即球面像差，由于电磁透镜的中心区域和边缘区域对电子的折射能力不符合预定的规律而造成的。
可以通过减小Cs值和缩小孔径角（TEM的球差系数）来控制像差是由于电磁透镜磁场是理想的旋转对称磁场而引起的像差。
《材料现代分析方法》总结
《材料现代分析方法》总结《材料现代分析方法》是一门综合性的学科，研究材料的组成、结构、性能和相互作用等方面的分析方法。
它涉及到物理、化学、材料科学等多个学科领域，对于提高材料的质量、性能和稳定性具有重要的意义。
本课程的学习，对于培养学生的综合素质和动手能力有着重要的作用。
通过本课程的学习，我对材料的分析方法有了更深入的了解，对于材料科学研究有着更为全面的认识。
材料现代分析方法涵盖了各种物理、化学、电子显微镜、X射线衍射、质谱、光谱等各种详细的分析方法，这些方法可以全面了解材料的成分、结构和性能等特征。
例如，通过使用电子显微镜可以观察材料的微观形貌和晶体结构，通过X射线衍射可以确定材料的晶体结构，通过光谱分析可以确定材料的化学成分等。
在课程学习中，我对于材料分析方法的基本原理有了更深刻的理解。
例如，质谱分析是利用质谱仪将物质分离、检测、鉴定和分析的技术方法，原理是将原子或分子加速至高速，然后经由离子源加入其中，使样品中的原子或分子电离形成离子，接着通过外界的电场、磁场和电场等仪器来对离子进行分析和测量。
通过质谱分析，可以准确了解材料的成分和结构。
另外，在课程学习中，我还学习了许多实际应用的例子，例如用于铁路轨道的材料分析方法。
铁路轨道是国民经济中重要的基础设施之一，材料分析方法在轨道的材料研究和质量检测中起着关键作用。
通过电子显微镜和X射线衍射等技术，可以对轨道材料的晶体结构、硬度和耐磨性等性能进行分析，从而保证轨道的质量和安全。
此外，材料现代分析方法在材料科学研究领域的应用也具有广泛的前景。
通过使用各种分析方法，可以对材料的特性、性能和结构等进行全面的了解。
例如，在材料研究领域，可以利用X射线衍射技术来确定材料的晶体结构，通过质谱分析技术来分析材料的成分，通过光谱分析技术来研究材料的电学性质等。
这些分析方法的应用，将进一步推动材料科学的发展和进步。
总之，《材料现代分析方法》是一门非常重要的学科，它涵盖了各种分析方法和技术，使我们能够全面了解和研究材料的组成、结构和性能等特征。
现代材料分析方法
现代材料分析方法现代材料分析方法包括物理、化学、电子、光学、表面和结构等多个方面的技术手段，具有快速、准确、非破坏性的特点。
下面将针对常用的材料分析技术进行详细介绍。
一、物理分析方法1. 微观结构分析：包括金相显微镜分析、扫描电镜、透射电镜等技术。
通过观察材料的显微结构、晶粒尺寸、相组成等参数，揭示材料的内在性质和形貌特征。
2. 热分析：如热重分析、差示扫描量热仪等。
利用材料在高温下的重量、热容变化，分析材料的热行为和热稳定性。
3. 电学性能测试：包括电导率、介电常数、介电损耗等测试，用于了解材料的电导性和电介质性能。
4. 磁性测试：如霍尔效应测试、磁滞回线测试等，用于研究材料的磁性行为和磁性特性。
二、化学分析方法1. 光谱分析：包括紫外可见光谱、红外光谱、核磁共振等。
通过检测材料对不同波长的光谱的吸收、散射等现象，分析材料的组分和结构。
2. 质谱分析：如质子质谱、电喷雾质谱等。
通过挥发、电离和分离等过程，分析材料中不同元素的存在及其相对含量。
3. 电化学分析：包括电化学阻抗谱、循环伏安法等。
通过测量材料在电场作用下的电流、电压响应，研究材料的电化学性能和反应过程。
4. 色谱分析：如气相色谱、高效液相色谱等。
利用材料在色谱柱上的分离和吸附效果，分析材料中组分的种类、含量和分布。
三、电子分析方法1. 扫描电子显微镜（SEM）：通过照射电子束，利用电子和物质的相互作用，获得样品表面的详细形貌和成分信息。
2. 透射电子显微镜（TEM）：通过透射电子束，观察材料的细观结构，揭示原子尺度的微观细节。
3. 能谱分析：如能量色散X射线谱（EDX）、电子能量损失谱（EELS）等。
通过分析材料与电子束相互作用时，产生的X射线和能量损失，来确定样品的元素组成和化学状态。
四、光学分析方法1. X射线衍射：通过物质对入射的X射线束的衍射现象，分析材料的晶体结构和晶格参数。
2. 红外光谱：通过对材料在红外辐射下的吸收和散射特性进行分析，确定材料的分子结构和化学键。
材料现代分析方法(复习题及答案)
1、埃利斑由于光的波动性，光通过小孔发生衍射,明暗相间的条纹衍射的图样，条纹间距随小孔尺寸的变大，衍射的图样的中心有最大的亮斑，称为埃利斑。
2、差热分析是在程序的控制条件下，测量在升温、降温或恒温过程中样品和参比物之间的温差。
3、差示扫描量热法（DSC）是在程序控制条件下，直接测量样品在升温、降温或恒温过程中所吸收的或放出的热量。
4、倒易点阵是由晶体点阵按照一定的对应关系建立的空间点阵,此对应关系可称为倒易变换。
5、干涉指数在（hkl）晶面组（其晶面间距记为dhkl）同一空间方位，设若有晶面间距为dhkl/n(n 为任意整数)的晶面组(nh，nk，nl）即（H,K，L)记为干涉指数.6、干涉面简化布拉格方程所引入的反射面（不需加工且要参与计算的面）。
7、景深当像平面固定时（像距不变）能在像清晰地范围内，允许物体平面沿透镜轴移动的最大距离。
8、焦长固定样品的条件下，像平面沿透镜主轴移动时能保持物象清晰的距离范围.9、晶带晶体中，与某一晶向【uvw】平行的所有(HKL）晶面属于同一晶带，称为晶带射线若K层产生空位,其外层电子向K层跃迁产生的X射线统称为K系特征辐射，其中有L 10、α层电子跃迁产生的K系特征辐射称为Ka。
11、数值孔径子午光线能进入或离开纤芯（光学系统或挂光学器件）的最大圆锥的半顶角之余弦，乘以圆锥顶所在介质的折射率。
12、透镜分辨率用物理学方法(如光学仪器）能分清两个密切相邻物体的程度13 衍射衬度由样品各处衍射束强度的差异形成的衬度成为衍射衬度。
射线若K层产生空位，其外层电子向K层跃迁产生的X射线统称为K系特征辐射，其中有L 14α层电子跃迁产生的K系特征辐射称为Ka。
15质厚衬度由于样品不同区间存在原子序数或厚度的差异而形成的非晶体样品投射电子显微图像衬度，即质量衬度，简称质厚衬度。
16 质谱是离子数量（强度）对质荷比的分布，以质谱图或质谱表的形式的表达。
一、判断题1)、埃利斑半径与照明光源波长成反比，与透镜数值孔径成正比。
现代材料分析测试技术 凝胶渗透色谱 GPC
• 含有固化剂的EPOXY
酚醛树脂在室温条件下的自然 固化现象观察
8 6 4
RI/mv
2 0 -2 -4 15
1d 2d 5d 11d 19d
20
25 t/min
30
35
补充内容：水相GPC的应用
• 用于溶解于水的聚合物 • 较有机相GPC要复杂得多
水相GPC中存在的问题
• 非体积排除效应
• 分子尺寸不能直接反映分子质量及其分布 的信息。
聚合物分子量的特点
1.分子量大 2.多分散性
3.分子量统计平均值+分布系数才能确切 描述聚合物分子量
GPC分离机理
二、GPC仪器的基本配置
• • • • • • 溶剂贮存器(Solvent) 泵(Pump) 进样系统(Autosample ) 色谱柱(column) 检测器(detector) 数据采集与处理系统(Data Acquirement and Process System) • 废液池 (Waste)
（1）分子质量变化不大
• 这是由于分子链发生了氧化现象，生成了 其它物质，如羟基被氧化为醛、酮或酯的 结构，这时聚合物整体的分子链长度没有 明显的改变，但聚合物的性质发生了变化， 这时可以通过红外的方法检测其分子链结 构组成的变化。
（2）分子质量降低
• 有些高聚物的老化是因为分子链的断裂， 这时分子量急剧下降，使产品性能发生显 著的变化。如纤维强度下降，变脆，达不 到使用要求。
仪器基本配置流程图
3 2.5 2
RI/mv
1.5 1 0.5 0 -0.5 0 5 10 15 20 25 30 35 t/min
泵(515 HPLC Pump)
• 要求精度很高
材料现代分析方法
材料现代分析方法材料现代分析方法是指利用现代科学技术手段对材料进行分析和研究的方法。
随着科学技术的不断发展，材料分析方法也在不断更新和完善。
现代材料分析方法的发展，为材料科学研究提供了更加精准、快速和全面的手段，对于材料的研究和应用具有重要的意义。
首先，光谱分析是材料现代分析方法中的重要手段之一。
光谱分析是利用物质对电磁波的吸收、发射、散射等现象进行分析的方法。
常见的光谱分析方法包括紫外可见吸收光谱、红外光谱、拉曼光谱等。
通过光谱分析，可以对材料的结构、成分、性质等进行研究和分析，为材料的研究和应用提供重要的信息。
其次，电子显微镜分析也是材料现代分析方法中的重要手段之一。
电子显微镜是利用电子束来照射样品，通过电子与样品相互作用产生的信号来获取样品的显微结构和成分信息的一种显微镜。
通过电子显微镜分析，可以对材料的微观形貌、晶体结构、成分分布等进行研究和分析，为材料的结构性能和应用提供重要的参考。
此外，质谱分析也是材料现代分析方法中的重要手段之一。
质谱分析是利用质谱仪对物质进行分析的方法，通过对物质中离子的质量和相对丰度进行检测和分析，来确定物质的分子结构和成分。
质谱分析可以对材料的组成、纯度、分子量等进行研究和分析，为材料的质量控制和应用提供重要的支持。
综上所述，材料现代分析方法是利用现代科学技术手段对材料进行分析和研究的方法。
光谱分析、电子显微镜分析、质谱分析等都是材料现代分析方法中的重要手段，通过这些方法可以对材料的结构、成分、性能等进行全面的研究和分析，为材料的研究和应用提供重要的支持。
随着科学技术的不断发展，相信材料现代分析方法将会更加完善和精准，为材料科学研究和应用带来更多的新突破。
材料近代分析测试方法
元素的特征X射线
1924 物理 卡尔.西格班Karl Manne Georg Siegbahn X射线光谱学
1937 物理
戴维森Clinton Joseph Davisson 汤姆孙George Paget Thomson
电子衍射
1954 化学 鲍林Linus Carl Panling
化学键的本质
1962 化学
X射线管的结构
• 封闭式X射线管实质上就是一个大的真空
（10-5 ~ 10-7 mmHg ）二极管。基本组成包括：
• (1)阴极：阴极是发射电子的地方。 • (2)阳极：靶，是使电子突然减速和发射X射线的
地方。
引自中南大学
• (3)窗口：窗口是X射线从阳极靶向外射 出的地方。
• (4)焦点：焦点是指阳极靶面被电子束轰 击的地方，正是从这块面积上发射出X射 线。
11 X射线的产生
产生X-射线的方式：
X-射线管 – 重点 同步辐射光源 – 了解 X-射线激光 激光等离子体光源
（一）X射线管—重点
• (1)产生原理—重点 • (2)产生条件—重点 • (3) X射线管 • (4)过程演示
产生原理
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。
学、材料学等，但逻辑性很强，在原理方面说不清楚 的地方不多。
三、教材与参考书 范雄 《金属X射线学》，经典、错少 李树棠《晶体X射线衍射学基础》，冶金工业出版
社
四、上课要求 1. 认真听讲； 2. 上课期间不许说话，请大家理解；
五、考试 期末闭卷考试+平时表现
材料现代分析测试方法总结(2)
名词解释：晶带：晶体中，与某一晶向[uvw]平行的所有（HKL）晶面属于同一晶带，称为[uvw]晶带。
辐射的吸收：辐射通过物质时，其中某些频率的辐射被组成物质的粒子（原子、离子或分子等）选择性地吸收，从而使辐射强度减弱的现象。
辐射被吸收程度对ν或λ的分布称为吸收光谱。
辐射的发射：物质吸收能量后产生电磁辐射的现象。
辐射的散射：电磁辐射与物质发生相互作用，部分偏离原入射方向而分散传播的现象光电离：入射光子能量(hν)足够大时，使原子或分子产生电离的现象。
光电效应:物质在光照射下释放电子(称光电子)的现象又称(外)光电效应。
点阵消光：因晶胞中原子(阵点)位置而导致的|F|2=0的现象系统消光：晶体衍射实验数据中出现某类衍射系统消失的现象。
结构消光:在点阵消光的基础上，因结构基元内原子位置不同而进一步产生的附加消光现象，称为结构消光。
衍射花样指数化:确定衍射花样中各线条(弧对)相应晶面(即产生该衍射线条的晶面)的干涉指数，并以之标识衍射线条，又称衍射花样指数化(或指标化)。
背散射电子：入射电子与固体作用后又离开固体的总电子流。
特征X射线：射线管电压增至某一临界值，使撞击靶材的电子具有足够能量时，可使靶原子内层产生空位，此时较外层电子将向内层跃迁产生辐射即是特征X 射线。
俄歇电子：由于原子中的电子被激发而产生的次级电子，在原子壳层中产生电子空穴后，处于高能级的电子可以跃迁到这一层，同时释放能量。
当释放的能量传递到另一层的一个电子，这个电子就可以脱离原子发射，被称为俄歇电子。
二次电子：入射电子从固体中直接击出的的原子的核外电子和激发态原子退回基态时产生的电子发射，前者叫二次电子，后者叫特征二次电子。
X射线相干散射：入射光子与原子内受核束缚较紧的电子发生弹性碰撞作用，仅其运动方向改变没有能量改变的散射。
X射线非相干散射：入射光子与原子内受到较弱的电子或者晶体中自由电子发生非弹性碰撞作用，在光子运动方向改变的同时有能量损失的散射。
材料近代研究方法
材料近代研究方法
近代研究方法是指在近代科学发展阶段逐渐形成和发展起来的一套科学研究方法。
近代研究方法的特点是以实验为基础、以数据为依据、重视定量分析和系统观察，强调实证性、实用性和客观性。
下面介绍几种常用的近代研究方法：
1. 实验研究法：通过在控制条件下对变量进行系统观察和实验操作，以验证学术理论的真实性和可靠性。
实验研究法可以用于各个学科领域，例如化学、物理、生物等。
2. 历史研究法：通过对历史资料的收集、整理和分析，以还原过去事件和过程的真实情况，研究历史发展规律和历史事件的影响因素。
历史研究法主要适用于人文社科领域，如历史学、考古学等。
3. 文献综述法：通过对已有的文献资料进行搜集、整理和分析，以了解某一领域的现状和发展趋势，评估已有研究成果的可靠性和有效性。
文献综述法常用于学术论文和研究报告的撰写中。
4. 调查研究法：通过设计和实施问卷调查、访谈、观察等方式，收集和分析一定范围内的个体群体的意见、态度、行为等数据，以获取研究目的所需的信息。
调查研究法主要适用于社会学、心理学、市场调研等领域。
5. 数学建模法：通过运用数学方法和模型，对实际问题进行抽象、形式化和数
值计算，以预测和解决实际问题。
数学建模法可以应用于自然科学、工程技术、经济管理等多个领域。
这些近代研究方法的发展和应用，不仅推动了科学的发展，也为解决社会问题和促进人类社会进步提供了有力的工具和手段。
高分子近代分析方法
高分子近代分析方法1. 引言高分子材料在现代工业中起着重要的作用，广泛应用于塑料、橡胶、纺织、涂料等领域。
随着高分子材料种类和应用的不断增加，对其品质和性能的要求也越来越高。
为了确保高分子材料的质量和性能达到预期，需要进行精确、可靠的分析。
本文将介绍几种常用的高分子近代分析方法。
2. 分子量分析高分子材料的分子量是其物理化学性质的重要指标之一。
常用的分子量分析方法包括凝胶渗透色谱（GPC）、质谱（MS）和凝胶电泳。
2.1 凝胶渗透色谱凝胶渗透色谱是一种基于分子在凝胶纳米孔中分离机理的色谱分析方法。
它通过测量溶液中高分子聚合物分子的渗透体积或渗透时间，计算出其准分子量。
2.2 质谱质谱是一种通过测量分子的质荷比（m/z）来确定其分子量的方法。
对于高分子材料的质谱分析，常用的方法是基于质谱/凝胶渗透色谱（MS/GPC）联用技术。
2.3 凝胶电泳凝胶电泳是一种利用电场将高分子材料分离的方法，通过测量样品在电泳过程中从起点到终点的迁移距离，可以推算出其分子量分布。
3. 结构分析高分子材料的结构对其性能有着重要的影响。
常用的高分子结构分析方法包括核磁共振（NMR）和红外光谱（IR）。
3.1 核磁共振核磁共振是一种利用原子核的磁性来分析物质结构的方法。
在高分子结构分析中，常用的是质子核磁共振（1H-NMR）。
通过观察质子信号的化学位移以及相对强度，可以确定分子结构。
3.2 红外光谱红外光谱是一种利用吸收红外光的能量来分析物质结构的方法。
在高分子结构分析中，红外光谱可以用来确定分子中的官能团和化学键。
4. 热性能分析高分子材料的热性能是其在使用过程中是否能够满足要求的重要指标之一。
常用的热性能分析方法包括差示扫描量热法（DSC）和热重分析（TGA）。
4.1 差示扫描量热法差示扫描量热法是一种通过测量材料在升温或降温过程中所吸收或释放的热量来分析其热性能的方法。
通过分析样品中的热峰，可以获得材料的玻璃化转变温度、熔点、热分解温度等信息。
高分子近代测试分析技术
高分子近代测试分析技术摘要高分子材料在现代工业和科学研究中起着重要的作用，因此，对于高分子材料的测试分析技术的发展具有重要意义。
本文将介绍几种近代高分子测试分析技术的原理和应用，包括光谱分析、热分析和力学测试等。
这些技术可以用于高分子材料的成分分析、结构表征、性能测试以及质量控制等方面。
1. 光谱分析技术光谱分析技术是一种常见的高分子材料测试分析技术，包括紫外可见光谱（UV-Vis）、红外光谱（IR）和核磁共振（NMR）等。
这些技术能够提供高分子材料的成分分析和结构表征的信息。
1.1 紫外可见光谱（UV-Vis）紫外可见光谱是一种用于分析高分子材料的吸收光谱的方法。
通过测量样品在紫外或可见光区域的吸光度，可以得到样品的吸收光谱图，进而了解其电子结构和π-π*跃迁等信息。
1.2 红外光谱（IR）红外光谱是一种用于分析高分子材料的振动光谱的方法。
高分子材料中的化学键和分子结构会引起特定的振动，通过测量样品在红外区域的吸光度，可以获得样品的红外光谱图，进而分析其分子结构和官能团等信息。
1.3 核磁共振（NMR）核磁共振是一种用于分析高分子材料的核磁共振光谱的方法。
通过测量样品中核自旋的共振现象，可以得到样品的核磁共振光谱图，从而分析样品的分子结构和官能团等信息。
2. 热分析技术热分析技术是一种用于测试高分子材料热性能的方法，包括热重分析（TGA）和差示扫描量热（DSC）等。
这些技术可以用于研究高分子材料的热降解和热稳定性等。
2.1 热重分析（TGA）热重分析是一种通过测量高分子材料在加热过程中质量的变化来研究其热性能的方法。
通过记录样品质量随温度变化的曲线，可以推断高分子材料的热分解温度和热稳定性等信息。
2.2 差示扫描量热（DSC）差示扫描量热是一种通过测量高分子材料在加热或冷却过程中释放或吸收的热量来研究其热性能的方法。
通过记录样品温度随时间变化的曲线，可以获得高分子材料的熔融温度、玻璃转变温度和热焓等信息。
期末考试：现代材料测试分析方法及答案
期末考试：现代材料测试分析方法及答案一、引言本文旨在介绍现代材料测试分析方法，并提供相关。
现代材料测试分析方法是材料科学与工程领域的重要内容之一，它帮助我们了解材料的性质和特性，为材料的设计和应用提供依据。
本文将首先介绍几种常见的现代材料测试分析方法，然后给出相应的。
二、现代材料测试分析方法1. 机械性能测试方法机械性能是材料的重要指标之一，它包括材料的强度、硬度、韧性等方面。
常见的机械性能测试方法包括拉伸试验、压缩试验、冲击试验等。
这些测试方法通过施加外力或载荷，测量材料在不同条件下的变形和破坏行为，从而评估材料的机械性能。
2. 热性能测试方法热性能是材料在高温或低温条件下的表现，它包括热膨胀性、热导率、热稳定性等方面。
常见的热性能测试方法包括热膨胀试验、热导率测试、热分析等。
这些测试方法通过加热或冷却材料，测量其在不同温度下的性能变化，从而评估材料的热性能。
3. 化学性能测试方法化学性能是材料在不同化学环境中的表现，它包括耐腐蚀性、化学稳定性等方面。
常见的化学性能测试方法包括腐蚀试验、酸碱浸泡试验等。
这些测试方法通过将材料置于不同的化学介质中，观察其在化学环境下的变化，从而评估材料的化学性能。
三、1. 机械性能测试方法的应用机械性能测试方法广泛应用于材料工程领域。
例如，在汽车工业中，拉伸试验可以评估材料的抗拉强度和延伸性，从而选择合适的材料制造汽车零部件。
在建筑工程中，压缩试验可以评估材料的抗压强度，确保建筑结构的稳定性和安全性。
在航空航天领域，冲击试验可以评估材料的抗冲击性能，确保飞机在遭受外力冲击时不会破坏。
2. 热性能测试方法的意义热性能测试方法对于材料的设计和应用非常重要。
通过热膨胀试验，我们可以了解材料在高温条件下的膨胀性，从而避免热膨胀引起的构件变形和破坏。
通过热导率测试，我们可以评估材料的导热性能，为热传导设备的设计提供依据。
通过热分析，我们可以了解材料在不同温度下的热行为，为材料的热稳定性评估提供依据。
西南交通大学2021年《材料近代分析测试方法》期末简答题及答案解析
1. 简要说明XPS 光电子能谱分析的工作原理及其应用。
答：X 射线光电子能谱的理论基础是光电效应。
当X 射线光子照射样品，光子的能量大于原子中的电子结合能和样品的功函数时，则吸收了光子的电子可以脱离样品表面进入真空中，且具有一定的能量。
其能量关系为b k E hv E -=，其中hv 为入射光子的能量；Eb 、Ek 为光电子的结合能和动能。
不同元素不同价态具有不同的动能，用能量分析器测出Ek ，就可分析材料的表面组成。
应用：①元素的定性定量分析②有机物和高聚物研究中的化学结构分析③固体化合物表面分析2. 电子束入射固体样品表面会激发哪些信号? 它们有哪些特点和用途? 答：主要有六种：1)背散射电子:能量高；来自样品表面几百nm 深度范围；其产额随原子序数增大而增多.用作形貌分析、成分分析以及结构分析。
2)二次电子:能量较低；来自表层5—10nm 深度范围；对样品表面化状态十分敏感。
不能进行成分分析.主要用于分析样品表面形貌。
3)吸收电子:其衬度恰好和SE 或BE 信号调制图像衬度相反;与背散射电子的衬度互补。
吸收电子能产生原子序数衬度，即可用来进行定性的微区成分分析.4)透射电子：透射电子信号由微区的厚度、成分和晶体结构决定.可进行微区成分分析。
5)特征X 射线: 用特征值进行成分分析，来自样品较深的区域 。
6)俄歇电子:各元素的俄歇电子能量值很低；来自样品表面1—2nm 范围。
它适合做表面分析。
3、请给出单晶多晶非晶衍射花样的特点。
答：单晶 具有大量衍射斑点，直接反映晶体的倒易阵点配置多晶 环花样：一系列同心的圆环非晶 衍射花样为一对称球形设薄膜有A 、B 两晶粒，B 晶粒内的某(hkl)晶面严格满足Bragg 条件，A 晶粒内所有晶面与Bragg 角相差较大，不能产生衍射，画图说明衍衬成像原理，并说明什么是明场像和暗场像。
明场像：电子束穿越薄晶，满足布拉格条件产生散射，利用衬度光栏仅让透射束通过成像。
现代材料分析方法(5-EBSD)
04
5-EBSD技术与其他分析方法的 比较
与传统EBSD技术的比较
分辨率提高
01
5-EBSD技术采用更先进的探测器，提高了空间分辨率和角度分
辨率，能够更准确地分析材料的晶体结构和取向。
速度更快
02
5-EBSD技术采用了更快的扫描速度和更高效的算法，能够在短
时间内完成大面积的材料分析。
更广泛的应用范围
现代材料分析方法(5-ebsd)
• 引言 • 5-EBSD技术原理及设备 • 5-EBSD在材料分析中的应用 • 5-EBSD技术与其他分析方法的比较
• 5-EBSD技术在材料科学研究中的意 义
• 展望与挑战
01
引言
目的和背景
1 2 3
揭示材料微观结构
5-EBSD技术能够精确测定晶体取向、晶界、相 分布等微观结构信息，为材料性能研究和优化提 供重要依据。
和强化提供重要信息，从而提高材料的综合性能。
为新材料设计和开发提供指导
发掘新材料潜力
通过5-EBSD技术对现有材料进行 深入研究，可以发现新材料的潜 力和优势，为新材料的设计和开 发提供启示。
指导新材料合成和
制备
结合5-EBSD技术和其他分析方法， 可以对新材料的合成和制备过程 进行精确控制，从而实现新材料 的定向设计和制备。
自动化和智能化
机器学习、深度学习等人工智能技术的引入将进一步提高EBSD的 自动化和智能化水平，减少人工干预，提高分析效率。
面临的挑战与问题
数据处理与解析
随着EBSD技术的发展，获取的数据量将不断增加，如何有效处理、 解析这些数据并从中提取有用信息是一个重要挑战。
复杂样品分析
对于复杂样品（如多相材料、非晶材料等），EBSD的分析难度将 增加，需要开发新的算法和技术以应对这些挑战。
现代材料分析方法
现代材料分析方法现代材料分析方法(XPS)是一种非常重要的材料表征技术。
它是通过电子能量的分析来研究材料表面化学组成和电子结构的方法。
XPS技术基于X射线的发射和吸收原理，能够提供有关材料的化学组成、表面态、元素价态等详细信息。
下面将从原理、仪器、应用等方面介绍现代材料分析方法(XPS)。
XPS技术是通过照射材料表面的X射线，使材料表面的原子和分子发生电离，进而产生电子。
这些电子具有不同的能量，并与材料表面原子的化学状态和电子结构有关。
通过测量这些电子的能量和数目，可以获得材料表面的化学组成和电子结构信息。
XPS仪器主要由以下几个部分组成：X射线源、样品台、电子能谱仪和数据系统。
X射线源主要通过产生X射线照射样品表面，激发电子发生电离。
样品台用于支撑和定位样品，通常可旋转和倾斜以改变入射角度。
电子能谱仪用于测量样品发射的电子能量和数目，通常由电子能谱仪和能量分辨仪组成。
数据系统则用于处理和分析测量到的电子能谱数据。
XPS技术在材料科学领域有广泛的应用。
首先，它可以用于表面分析，可以非常详细地了解材料表面的化学组成和电子结构。
这对于材料的表面改性和催化活性等研究具有重要意义。
其次，XPS还可以用于界面分析，如材料与环境中气体或液体接触时的界面反应研究。
此外，XPS还可以用于研究材料的电子结构和能带结构，以及了解材料的导电性和光电性能等。
总结起来，现代材料分析方法(XPS)是一种非常重要的材料表征技术。
它能够提供材料表面的化学组成和电子结构等详细信息。
XPS技术在表面分析、界面分析、材料电子结构研究等方面具有广泛的应用。
随着科技的发展，XPS技术也在不断进步，为材料科学的发展和应用提供了强大的支持。
材料的现代研究方法
材料的现代研究方法
现代材料研究方法包括以下几个方面：
1. 材料表征方法：包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X 射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）等表征手段，用于分析材料的形貌、结构、晶体学等特征。
2. 热分析方法：包括差示扫描量热法（DSC）、热重分析法（TGA）、热导率测量、热膨胀测量等，用于研究材料的热性质和相变过程。
3. 光谱学方法：包括红外光谱（IR）、拉曼光谱、紫外可见光谱（UV-Vis）、核磁共振（NMR）等方法，用于分析材料的化学组成和分子结构。
4. 表面分析方法：包括X射线光电子能谱（XPS）、扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）等技术，用于表征材料表面的化学组成和形貌。
5. 电化学方法：包括循环伏安法（CV）、电化学阻抗谱（EIS）等，用于研究材料的电化学性质和电化学反应过程。
6. 计算模拟方法：包括分子动力学模拟（MD）、密度泛函理论（DFT）等计算方法，用于预测材料的性质、模拟材料的结构和动力学过程。
这些现代研究方法互相结合，可以全面了解材料的结构、性质和功能，为材料科学的发展提供重要的支持。
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材料近代分析测试方法论文学生姓名：杨欢学号：200912010228院系：材料科学与工程学院专业班级：材料0902指导教师：徐向前完成时间：2012年12月12 日目录1. X射线在晶体中的分析方法 (1)1.1 X射线的理论依据 (1)1.2X射线在晶体衍射分析中的应用 (1)1.3X射线衍射在薄膜材料中的应用 (3)2. 材料的电子显微衍射分析方法 (4)2.1 材料的电子显微衍射的理论分析 (4)2.2材料的电子显微衍射的应用现状 (5)2. 3 材料的电子显微衍射的发展趋势 (6)3. 电子能谱在材料分析方法 (7)3.1 电子能谱的基本原理 (7)3.2 材料的电子显微衍射的应用现状 (8)3.3 材料的电子显微衍射的发展趋势 (9)4. 光谱衍射分析的分析方法 (10)4.1 光谱衍射的基本原理 (10)4.2 光谱衍射的应用现状 (11)4.3 光谱衍射的发展趋势 (12)5. 参考文献 (14)1. X射线在晶体中的分析方法1.1 X射线的理论依据设有一束波长为λ的单色X射线入射到面间距为d hkl的晶面组晶面组与入射线和反射线的交角为(等于衍射光线和入射光线夹角的一半)，有著名的布拉格( Bragg) 衍射方程式2d hkl sin = nλ(1)式(1)中为正整数，衍射级数n= 1，2，3…时，分别称为一级、二级、三级…衍射。
只有在满足布拉格衍射方程式的条件时，才能发生衍射。
因此，晶体反射X 射线是一种“选择反射”。
当一束单色X射线入射到晶体时，由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成，这些规则排列的原子间距离与入射X 射线波长有相同数量级，故由不同原子散射的X射线相互干涉，在某些特殊方向上产生强X射线衍射，衍射线在空间分布的方位和强度，与晶体结构密切相关。
对于X射线衍射理论的研究，目前有两种理论: 运动学和动力学衍射理论。
1.1.1 运动学衍射理论达尔文( Darwin)的理论称为X 射线衍射运动学理论。
该理论把衍射现象作为三维Frannhofer 衍射问题来处理，认为晶体的每个体积元的散射与其它体积元的散射无关，而且散射线通过晶体时不会再被散射。
X 射线衍射运动学理论内容主要包括衍射方向和衍射线强度大小及其分布( 线型)。
1.1.2 动力学衍射理论厄瓦尔德( Ewald)的理论称为动力学理论。
该理论考虑到了晶体内所有波的相互作用，认为入射线与衍射线在晶体内相干地结合，而且来回地交换能量。
两种理论对细小的晶体粉末得到的强度公式相同，而对高度完整的晶体的衍射问题，则必须采用动力学理论来处理，才能得出正确的结果。
1.2X射线在晶体衍射分析中的应用X射线衍射在结构分析中的应用范围非常广泛，现已渗透到物理、化学、矿物学、冶金学、地球科学和生命科学以及各种工程技术科学之内，成为一种重要的手段和分析方法，提供系统的结构信息。
X射线衍射的主要应用：X射线衍射技术发展到今天，已经成为最基本、最重要的一种结构测试手段，其主要应用主要有以下几个方面:1.2.1 物相定性分析即固体由哪几种物质构成不同的多晶体物质的结构和组成元素各不相同，它们的衍射花样在线条数目、角度位置、强度上就呈现出差异，衍射花样与多晶体的结构和组成有关，一种特定的物相具有自己独特的一组衍射线条(即衍射谱)，反之不同的衍射谱代表着不同的物相。
若多种物相混合成一个试样，则其衍射谱就是其中各个物相衍射谱叠加而成的复合衍射谱。
因而，我们可以通过测定试样的复合衍射谱，并对复合衍射谱进行分析分解，从而确定试样由哪几种物质构成。
1.2.2 物相定量分析物相定量分析的任务是用X射线衍射技术，准确测定混合物中各相的衍射强度，从而求出多相物质中各相的含量。
其理论基础是物质参与衍射的体积或者重量与其所产生的衍射强度成正比，因而，可通过衍射强度的大小求出混合物中某相参与衍射的体积分数或者重量分数，从而确定混合物中某相的含量。
X射线衍射物相定量分析方法有: 内标法、外标法、绝热法、增量法、无标样法、基体冲洗法和全谱拟合法等常规分析方法。
1.2.3 结晶度的测定结晶度定义为结晶部分重量与总的试样重量之比的百分数。
现在非晶态合金应用非常广泛，如软磁材料等，而结晶度直接影响材料的性能，因此结晶度的测定就显得尤为重要了。
测定结晶度的方法很多，但不论哪种方法都是根据结晶相的衍射图谱面积与非晶相图谱面积决定。
1.2.4 宏观应力的测定在材料部件宏观尺度范围内存在的内应力分布在它的各个部分，相互间保持平衡，这种内应力称为宏观应力，宏观应力的存在使部件内部的晶面间距发生改变，所以可以借助X射线衍射方法来测定材料部件中的应力。
按照布拉格定律可知，在一定波长辐射发生衍射的条件下，晶面间距的变化导致衍射角的变化，测定衍射角的变化即可算出宏观应变，因而可进一步计算得到应力大小。
总之，X射线衍射测定应力的原理是以测量衍射线位移作为原始数据，所测得的结果实际上是应变，而应力则是通过虎克定律由应变计算得到。
1.2.5晶粒大小的测定多晶体材料的晶粒尺寸是影响其物理、化学等性能的一个重要因素。
用X 射线衍射法测量小晶粒尺寸是基于衍射线剖面宽度随晶粒尺寸减小而增宽这一实验现象，这就是1918年谢乐( Scherrer)首先提出的小晶粒平均尺寸( D )与衍射线真实宽度之间有的数学关系(2)，该式也称为谢乐公式，其中D为晶粒的平均尺寸；K为接近1的常数；K为特征X射线衍射波长；B为衍射线剖面的半高宽，即半峰宽，θ为布拉格角。
D=2Kλ/Bcosθ (2)1.3X射线衍射的发展趋势1.3.1X射线衍射在薄膜材料中的应用人工低维材料的出现是20世纪材料科学发展的重要标志，它所表现出的生命力不仅是因为它不断揭示出深刻的物理内涵，而且更重要的是所发现的新效应不断地被用来开发新的固态器件，对高技术产业产生深远的影响。
薄膜就是一种典型的低维材料。
薄膜的成分、厚度、应力分布以及表面和界面状态等都会直接影响材料和器件的性能，需要在原子尺度上对材料微结构品质进行评估。
除了上述六种X射线衍射的应用适用于薄膜材料分析之外，X射线衍射还可以对薄膜材料作如下分析:厚度是膜层的基本参数。
厚度的测量和控制始终是气相沉积薄膜研究和生产中的主要问题之一。
由于厚度会产生三种效应:衍射强度随厚度而变，膜愈薄散射体积愈小；散射将显示干涉条纹，条纹的周期与层厚度有关；衍射线随着膜厚度降低而宽化，因此可从衍射强度、线形分析和干涉条纹来实现薄膜厚度的测定.用X射线仪测量单层膜的小角X衍射线，之后用公式( 3)，便可以计算单层膜的厚度。
在式(3)中，d表示膜厚，K表示X射线的波长，H表示掠射角。
d=λ/2∆θ( 3)由两种材料交替沉积形成的纳米多层膜具有成分周期性变化的调制结构，入射X射线满足布拉格条件时就可能像晶体材料一样发生相干衍射。
由于纳米多层膜的成分调制周期远大于晶体材料的晶面间距，其衍射峰产生于小角度区间。
小角度X射线衍射被广泛用来测量纳米多层膜的周期数。
因此，不论是薄膜厚度还是多层膜的周期数都可以通过X射线衍射测得。
1.3 2由多晶材料得到类单晶衍射数据确定一个晶态材料晶体结构最有力的手段是进行单晶X射线衍射，通常要求单晶的粒径在0.1~1mm之间，但是合乎单晶结构分析用的单晶有时难以获得，且所发现的新材料通常是先获得多晶样品，因此，仅仅依靠单晶衍射进行结构测定显然不能适应新材料研究快速发展的状况。
为加速研究工作的进展，以及对复合材料和纳米材料等的结构研究，都只能在多晶材料下进行研究和测定其晶体结构，因此，X射线粉末衍射法在表征物质的晶体结构，提供结构信息方面具有极其重要的意义和实际应用价值。
近年来，利用粉末衍射数据测定未知结构的方法获得了很大的成功，这种方法的关键在于正确地对粉末衍射图谱进行分峰，确定相应于每一个面指数( hkl )的衍射强度，再利用单晶结构分析方法测定晶体结构。
从复杂的氧化物到金属化合物都可利用此方法测定晶体结构。
晶体结构测定还有一些经验方法，如同构型法、傅里叶差值法和尝试法等。
对于较为复杂的晶体结构，人工尝试往往受到主观因素和计算量大的限制，存在着可行的模型被忽略的可能性。
目前计算机技术在材料相关系、晶体结构研究和新材料探索中的应用越来越广泛，其中计算机模拟法是对待测的晶体结构，先给定一个随机的模型，根据设定的某一判据，指导计算机沿正确的方向寻找结构中的原子位置，以获得初略结构，继而可采用差值傅里叶合成和立特沃尔德法修正结构。
以衍射强度剩差最小为判据的蒙特-卡洛(Monte -Carlo)法、以体系能量最低为判据的能量最小法以及模拟退火法和分子动力学模拟法等都属于粉末衍射晶体结构测定的计算机模拟法。
2. 材料的电子显微衍射分析方法2.1 材料的电子显微衍射的理论分析2.1.1 扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy，简称SEM)扫描电子显微镜是较现代的细胞生物学研究工具，主要是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态，即用极狭窄的电子束去扫描样品，通过电子束与样品的相互作用产生各种效应，其中主要是样品的二次电子发射。
二次电子能够产生样品表面放大的形貌像，这个像是在样品被扫描时按时序建立起来的，即使用逐点成像的方法获得放大像。
扫描电子显微镜的制造是依据电子与物质的相互作用。
当一束高能的入射电子轰击物质表面时，被激发的区域将产生二次电子、俄歇电子、特征X射线和连续谱X射线、背散射电子、透射电子，以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。
同时，也可产生电子-空穴对、晶格振动（声子)、电子振荡（等离子体）。
原则上讲，利用电子和物质的相互作用，可以获取被测样品本身的各种物理、化学性质的信息，如形貌、组成、晶体结构、电子结构和内部电场或磁场等等。
扫描电子显微镜正是根据上述不同信息产生的机理，采用不同的信息检测器，使选择检测得以实现。
如对二次电子、背散射电子的采集，可得到有关物质微观形貌的信息；对X射线的采集，可得到物质化学成分的信息。
正因如此，根据不同需求，可制造出功能配置不同的扫描电子显微镜。
2.1.2透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope 简称TEM)透射电子显微镜是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上，电子与样品中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射。
散射角的大小与样品的密度、厚度相关，因此可以形成明暗不同的影像。
通常，透射电子显微镜的分辨率为0.1～0.2nm，放大倍数为几万～百万倍，用于观察超微结构、光学显微镜下无法看清的结构，又称“亚显微结构”。
是由电子枪发射出来的电子束，在真空通道中沿着镜体光轴穿越聚光镜，通过聚光镜将之会聚成一束尖细明亮而又均匀的光斑，照射在样品室内的样品上。