材料表征资料汇总
最新材料结构表征重点知识总结
第一章，绪论材料研究的四大要素：材料的固有性质，材料的结构，材料的使用使用性能。
材料的固有性质大都取决于物质的电子结构，原子结构和化学键结构。
材料表征的三大任务及主要测试技术：1、化学成分分析：质谱，色谱，红外光谱，核磁共振；2、材料结构的测定，X射线衍射，电子衍射，中子衍射；3、形貌观察：光学显微镜，电子显微镜，投射显微镜。
第二章，红外光谱及激光拉曼光谱2.1红外光谱的基本原理红外光谱的定义：当一束具有连续性波长的红外光照射物质时，该物质的分子就有吸收一定的波长红外光的光能，并将其转变为分子的振动能和装动能，从而引起分子振动—转动能级的跃迁，通过仪器记录下来不同波长的透射率的变化曲线，就是该物质的红外吸收光谱。
中红外去波数范围（4000—400cm-1）简正振动自由度（3n-6或3n-5）及其特点：3n-6是分子振动自由度3n-5是直线分子的振动自由度特点：分子质点在振动过程中保持不变，所有的原子都在同一瞬间通过各自的平衡位置。
每个简谐振动代表一种振动方式，有它自己的特征频率简正振动的类型：1、伸缩振动2、弯曲振动分子吸收红外辐射必须满足的条件：主要振动过程中偶极矩的变化、振动能级跃迁几率2.2红外光谱与分子结构红外光谱分区：官能团去（4000-1330cm-1）指纹区（1330-400cm-1）基团特征频率定义：具有相同化学键或官能团的一系列化合物有共同的吸收频率，这种频率就叫基团特征频率影响因素，内部因素：诱导效应，共振效应，键应力的影响，氢键的影响，偶合效应，费米共振；外部因素：物态的变化的影响，折射率和粒度的影响，溶剂的影响诱导效应：在具有一定极性的共价键中，随着取代基的电负性不同而产生不同程度的静电诱导作用，引起分子中电荷分布的变化，从而改变了键的常熟，使振动的频率发生改变，这就是诱导效应。
2.3红外光谱图的解析方法普带的三个特征：1位置：基因存在的最有用的特征；2形状：有关基因存在的一些信息；3相对强度：把红外光谱中一条普带的强度和另一条谱带相比，可以得出一个定量的概念影响谱图质量的因素：1仪器参数的影响；2环境的影响：空气湿度，样品污染等;3厚度的影响（要求10——50um）2.7激光拉曼光谱基本概念：拉曼散射：人射光照射在样品上，人射光子与样品之间发生碰撞有能量交换称为拉曼散射斯托克斯线：拉曼散射中，散射光能量减少，在垂直方向测量到散射光中，可以检测到频率为（）的线，称为斯托克斯线。
材料结构表征及应用知识点总结
第一章绪论材料研究的四大要素：材料的固有性质、材料的结构、材料的使用性能、材料的合成与加工。
材料的固有性质大都取决于物质的电子结构、原子结构和化学键结构。
材料结构表征的三大任务及主要测试技术：1、化学成分分析：除了传统的化学分析技术外，还包括质谱（MC）、紫外（UV）、可见光、红外（IR）光谱分析、气、液相色谱、核磁共振、电子自旋共振、二次离子色谱、X射线荧光光谱、俄歇与X射线光电子谱、电子探针等。
如质谱已经是鉴定未知有机化合物的基本手段；IR在高分子材料的表征上有着特殊重要地位；X射线光电子能谱（XPS）是用单色的X射线轰击样品导致电子的逸出，通过测定逸出的光电子可以无标样直接确定元素及元素含量。
2、结构测定：主要以衍射方法为主。
衍射方法主要有X射线衍射、电子衍射、中子衍射、穆斯堡谱等，应用最多最普遍的是X射线衍射。
在材料结构测定方法中，值得一提的是热分析技术。
3、形貌观察：光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、扫描隧道显微镜、原子力显微镜。
第二章X射线衍射分析1、X射线的本质是电磁辐射，具有波粒二像性。
X射线的波长范围：0.01~100 Å 或者10-8-10-12 m 1 Å=10-10m（1）波动性（在晶体作衍射光栅观察到的X射线的衍射现象，即证明了X射线的波动性）；（2）粒子性（特征表现为以光子（光量子）形式辐射和吸收时具有的一定的质量、能量和动量）。
2、X射线的特征：①X射线对物质有很强的穿透能力，可用于无损检测等。
②X射线的波长正好与物质微观结构中的原子、离子间的距离相当，使它能被晶体衍射。
晶体衍射波的方向与强度与晶体结构有关，这是X射线衍射分析的基础。
③X射线光子的能量与原子内层电子的激发能量相当，这使物质的X射线发射谱与吸收谱在物质的成分分析中有重要的应用。
一、X射线的产生1.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。
材料制备与表征复习资料
2009级《材料制备与表征》复习范围一．铁电材料1、感应式极化：离子晶体中最主要的极化形式是电子位移极化和离子位移极化，这两种极化都属于感应式极化，极化强度大小依赖于外施电场。
线性关系，E=0，P=0。
2、自发极化：铁电体所表现的自发极化，却是不依赖于外电场，并能随外电场反向而发生反转。
非线性关系，E=0，P≠0。
3、铁电体(ferroelectric)：具有自发极化，且自发极化方向能随外场改变的晶体。
它们最显著的特征，或者说宏观的表现就是具有电滞回线。
4、电滞回线(hysteresis curve)：铁电体在铁电态下极化对电场关系的典型回线。
5、电畴（domain）：在铁电体中，固有电偶极矩在一定的子区域内取向相同的这些区域就称为电畴或畴。
6、畴壁（domain wall）：畴的间界。
7、铁电相变：铁电相与顺电相之间的转变。
当温度超过某一值时，自发极化消失，铁电体变为顺电体。
8、居里温度（Curie temperature or Curie point）：铁电相变的温度。
9、铁电体的分类：1）按结晶化学；2）按力学性质；3）按相转变的微观机构；4）按极化轴多少。
10、铁电陶瓷：在一定温度范围内具有自发极化，且自发极化能为外电场所转向的陶瓷称为铁电陶瓷。
典型的铁电材料BaTiO3什么是电畴？电畴是如何形成的，180°畴和90°畴有何异同？答：在铁电体中，固有电偶极矩在一定的子区域内取向相同的这些区域就称为电畴或畴。
电畴的形成过程：新畴成核、畴的纵向长大、畴的横向扩张和畴的合并四个阶段。
180°畴自发极化方向相反，反平行，在晶体中不产生应力；180°畴前移速度比侧向移动速度快几个数量级。
畴壁薄。
90°畴的自发极化方向相互正交，有应力产生。
新畴的发展主要依靠外电场推动90°畴壁的侧向运动。
畴壁较厚。
自发极化与铁电体的概念？答：自发极化：铁电体所表现的自发极化，却是不依赖于外电场，并能随外电场反向而发生反转。
材料的测试、表征方法和技巧
红外光谱产生的条件
(1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的 能量
(2)辐射与物质间有相互偶合作用
对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活 性，如：N2、O2、Cl2 等。 非对称分子：有偶极矩，红外活性。
峰位、峰数与峰强
峰位 化学键的力常数K越大，原子折合质量越小， 键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区(短 波长区);反之,出现在低波数区(高波长区） 峰数 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变化 时，无红外吸收 峰强 瞬间偶极矩大，吸收峰强；键两端原子电负 性相差越大（极性越大），吸收峰越强
1500
1000
红外光谱图的影响因素
某一基团的特征吸收频率，同时还要受到分子结构 和外界条件的影响 同一种基团，由于其周围的化学环境不同，其特征 吸收频率会有所位移，不是在同一个位置出峰 基团的吸收不是固定在某一个频率上，而是在一个 范围内波动
拉曼（Raman）光谱
拉曼光谱的优点和特点
X射线荧光分析法
利用物质的特征荧光X射线进行成分分析的方法，称 为X射线荧光分析法。 当用X射线管发射的X射线（初级X射线）为激发源照 射固体物质时，除了一部分透过晶体，一部分发生 散射、衍射、吸收之外，式样中的原子或分子分内 层电子被初级X射线激发，次外层电子自发的从高能 态跃迁到低能态并发射出次级（二级)X射线即它自 己的特征荧光X射线。 只要测得荧光X射线的波长，就可以确定物质所含的 元素，根据射线强度就可以测定其含量。
红外光谱
光谱范围400-4000cm-1
分子振动谱 吸收，直接过程，发展较早 平衡位置附近偶极矩变化不为零 与拉曼光谱互补 实验仪器是以干涉仪为色散元件 测试在中远红外进行，不收荧光干扰 低波数（远红外）困难 微区测试较难，光斑尺寸约10微米， 空间分辨率差 红外探测器须噪声高，液氮冷却且灵 敏度较低 多数需制备样品 不能用玻璃仪器测定 水对红外光的吸收,不可作为溶剂 分子振动谱
材料测试与表征清单
材料测试与表征清单
1. 结构表征，包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等技术，用于观察材料的形貌、晶体结构和晶粒大小等信息。
2. 成分分析，常用的方法包括能谱分析（EDS）、X射线荧光光谱（XRF）、原子吸收光谱（AAS）等，用于确定材料中各种元素的含量和组成。
3. 物理性能测试，包括硬度测试、拉伸测试、压缩测试等，用于评估材料的力学性能。
4. 热分析，包括热重分析（TGA）、差热分析（DSC）等，用于研究材料的热稳定性和热性能。
5. 表面性能测试，包括接触角测量、表面粗糙度测试、表面电荷测试等，用于评估材料的表面特性。
6. 光学性能测试，包括透光率测试、反射率测试、折射率测试等，用于研究材料的光学性能。
7. 化学性能测试，包括酸碱度测试、溶解度测试、化学稳定性测试等，用于评估材料的化学性能。
总的来说，材料测试与表征清单涉及到多个方面，需要综合运用各种测试技术和方法，以全面了解材料的性能和特性。
通过对材料的全面测试与表征，可以为材料的设计、选择和应用提供重要的参考依据，有助于推动材料科学和工程技术的发展。
材料结构表征及应用复习资料.
2.7激光拉曼光谱
1.几个基本概念？
1拉曼散射当一束频率为υ0的入射光照射到气体、液体或透明晶体样品上时，绝大部分可以通过，大约有0.1%的入射光子与样品发生碰撞后向各个方向散射。若入射光子与样品分子之间发生碰撞有能量交换，即称为非弹性碰撞，这种光的散射称为拉曼散射。
3肯定法这种分析方法主要针对谱图上强的吸收带，确定是属于什么官能团，然后再分析具有较强特征性的吸收带。
3.影响谱图质量的因素？
1仪器参数的影响光通量、增益、扫描次数等直接影响信噪比S/N.
2环境的影响光谱中的吸收带并非都是由样品本身产生的，潮湿的空气、样品的污染、残留溶剂、由玛瑙研钵或玻璃器皿所带入的二氧化硅，溴化钾压片时吸附的水等原因均可产生附加的吸收带，故在光谱解析时应特别注意。
材料结构表征及应用复习资料
--2013材料化学
第一章绪论
1.材料研究的四大要素：材料的固有性质、材料的结构、材料的使用性能、材料的合成与加工；
2.材料的固有性质大都取决于物质的电子结构、原子结构和化学键结构。
3.材料结构表征的三大任务及主要测试技术：
1化学成分分析：传统的化学分析技术、质谱、色谱、红外光谱、核磁共振、X射线光电子能谱；
2结构测定：X射线衍射、电子衍射、中子衍射、热分析；
3形貌观察：光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜；
第二章红外光谱及激光拉曼光谱
2.1红外光谱的基本原理
1.红外光谱定义：当用一束具有连续波长的红外光照射物质时，该物质的分子就要吸收一定波长的红外光的光能，并将其转变为分子的振动能和转动能，从而引起分子振动—转动能级的跃迁。通过仪器记录下不同波长的透过率(或吸光度)的变化曲线，即是该物质的红外吸收光谱。
材料结构表征大全
目录一XRD衍射分析 (2)二红外光谱 (3)三紫外光谱 (4)四光电子能谱分析(XPS) (5)五热重分析 (6)六差热分析 (7)七TEM (8)八SEM (9)九核磁共振 (9)十质谱分析 (10)十一拉曼光谱 (11)十二EXAFS (12)十三热滞回线 (13)十四IV曲线测量 (14)十五DSC 差示扫描量热法 (15)十六流阻抗谱 (16)十七磁力显微术 (16)十八AFM分析 (18)十九STM（扫描隧道显微镜） (20)一XRD衍射分析XRD即X-ray diffraction 的缩写，X射线衍射，通过对材料进行X射线衍射，分析其衍射图谱，获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态等信息的研究手段。
工作原理X射线是一种波长很短(约为20～0.06埃)的电磁波，能穿透一定厚度的物质，并能使荧光物质发光、照相乳胶感光、气体电离。
在用电子束轰击金属“靶”产生的X射线中,包含与靶中各种元素对应的具有特定波长的X射线，称为特征（或标识）X射线。
X射线是原子内层电子在高速运动电子的轰击下跃迁而产生的光辐射，主要有连续X射线和特征X射线两种。
晶体可被用作X光的光栅，这些很大数目的原子或离子/分子所产生的相干散射将会发生光的干涉作用，从而影响散射的X射线的强度增强或减弱由于大量原子散射波的叠加，互相干涉而产生最大强度的光束称为X射线的衍射线。
满足衍射条件，可应用布拉格公式：2dsinθ=nλ表征内容应用已知波长的X射线来测量θ角，从而计算出晶面间距d，这是用于X射线结构分析；另一个是应用已知d的晶体来测量θ角，从而计算出特征X射线的波长，进而可在已有资料查出试样中所含的元素。
用途目前X射线衍射(包括散射)已经成为研究晶体物质和某些非晶态物质微观结构的有效方法。
主要应用有以下方面：1 物相分析是 X射线衍射在金属中用得最多的方面，分定性分析和定量分析。
前者把对材料测得的点阵平面间距及衍射强度与标准物相的衍射数据相比较，确定材料中存在的物相；后者则根据衍射花样的强度，确定材料中各相的含量。
材料表征知识点总结
材料表征知识点总结一、材料表征的基本概念1.1 材料表征的概念材料表征是指通过一系列的手段和方法对材料进行结构、性能分析的过程。
它是材料科学研究的重要手段，对于认识和理解材料的微观结构、物理性质、化学性质、力学性质等具有重要意义。
材料表征的目的是为了揭示材料的内在特征，解析材料的结构和性质之间的关系，为材料设计、改进和应用提供科学依据。
1.2 材料表征的内容材料表征的内容主要包括以下几个方面：结构表征、性质表征、表面表征、界面表征、缺陷表征等。
结构表征主要是对材料的晶体结构、非晶结构、微观结构、纳米结构等进行研究与分析；性质表征主要是对材料的物理性质、化学性质、力学性质、热性质等进行研究与分析；表面表征主要是对材料的表面形貌、表面性质、表面活性等进行研究与分析；界面表征主要是对材料的各种界面性质、界面相互作用、界面扩散等进行研究与分析；缺陷表征主要是对材料的各种缺陷类型、缺陷形成、缺陷演变等进行研究与分析。
1.3 材料表征的方法材料表征的方法主要包括物理方法、化学方法、电子显微镜方法、X射线衍射方法、光学显微镜方法、谱学方法、表面分析方法等。
这些方法可以对材料的结构、性质、表面、界面、缺陷等进行多角度、多层次的表征与分析，从而全面地了解材料的内在特征。
二、材料表征的常用方法与技术2.1 物理方法物理方法是材料表征中最常用的方法之一，主要包括X射线衍射法、电子显微镜法、磁共振法、核磁共振法、拉曼光谱法、光谱学方法、热分析法、热敏电阻法、热释电法等。
这些方法可以通过对材料的物理性质、电磁性质、热力学性质等进行分析，揭示材料的内部结构和性质之间的相互关系。
2.2 化学方法化学方法是材料表征中另一个重要的方法，主要包括原子吸收光谱法、光度法、电化学方法、色谱法、荧光分析法、偏振光分析法等。
这些方法可以通过对材料的化学性质、化学成分、化学反应等进行分析，揭示材料的化学本质和特征。
2.3 电子显微镜方法电子显微镜方法是材料表征中一种重要的方法，主要包括透射电子显微镜法、扫描电子显微镜法、透射电镜能谱法等。
材料结构的表征
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随后根据压力信号的变化，自动气体转换开关会 立即与空气气流接通，此时因聚苯醚分解产生的短链 碳化合物立即氧化成CO2，在TG曲线中出现第二个失重 台阶，对应的失重量约为29.50%。
最后在712.4℃以上温度获得以稳定的平台，说
明剩余的残渣为惰性的无机填料或灰分，其质量含
量约为5.44%。因此由热重法测定获得的分析结果为：
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差热分析曲线反映了所测试样在不同的温度范 围内发生的一系列伴随热现象的物理或化学变化。 凡是有热量变化的物理和化学现象多可以借助于差 热分析的方法来进行精确的分析，并能定量地加以 描绘。
应用：
• 材料的鉴别和成分分析 • 材料相态结构的变化 • 材料的筛选 • 玻璃微晶化热处理 • 玻璃的析晶活化能的测定 • 聚合物热降解分析
聚苯醚65.31%，含碳量29.50%，残渣含量5.44%。
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2.材料中挥发性物质的测定
在材料尤其是塑料加工过程中溢出的挥发性物质， 即使极少量的水分、单体或溶剂都会产生小的气泡， 从而使产品的外观和性能受到影响。热重法能有效地 检测出在加工前塑料所含有的挥发性物质的总量。
如：聚氯乙烯(PVC)中增塑剂邻苯二辛酯(DOP)的 测定。如图所示：
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在测定聚氯乙烯中增 塑剂含量的过程中，先以 每分钟160℃的升温速度 加热，达到200℃后等温 4nim，这4nim足以使98% 增塑剂扩散到样品表面而 挥发掉。这一阶段主要是 增塑剂的失重过程，失重 约29%。然后用每分钟80℃的升温速度加热，并且在 200℃以后通过气体转换阀将氮气流转化为氧气，以 保证有机物完全燃烧。该阶段主要是聚氯乙烯的失重 过程，失重约67%，最后剩下惰性无机填料约为3.5%。
峰数目和TG曲线的台阶数目相等。由于DTG曲线上的
3材料结构的表征
材料化学
材料结构的表征
波谱技术分类 吸收光谱 紫外、可见分光光谱 红外分光光谱 微波光谱 X射线吸收光谱 核磁共振谱 电子自旋共振谱 发射光谱 发射光谱 荧光光谱 磷光光谱
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材料化学
材料结构的表征
光谱分析法是指在光（或其它能量）的作用 下，通过测量物质产生的发射光、吸收光或散射
光的波长和强度来进行分析的方法。 紫外吸收光谱:电子跃迁光谱,吸收光波长范围200 400nm(近紫外区),可用于结构鉴 定和定量 分析。 可见吸收光谱:电子跃迁光谱,吸收光波长范围400 750nm , 用于有色物质的定量分析。
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材料化学
材料结构的表征
方法:热重分析（Thermogravimetry ,TG） 差热分析（Differential Thermal Analysis, DTA） 差示扫描量热分析（Differential Scanning Calorimetry, DSC） 逸出气体分析（Evolved Gas Analysis, EGA） 动态力学分析（DMA） 热机械分析（Thermomechanical Analysis,TMA） 热电学分析（Thermoelectrometry） 热光学分析（Thermophotometry）
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材料化学
材料结构的表征
材料结构表征的基本步骤和方法 对于材料（也可能是原料或半成品）的表征: (1)利用化学分析法、光谱分析法和X 射线粉末衍 射及性能测试来进行分析鉴定，即对未知固体 物质作出鉴定。 (2)测定它的结构，如果其结构尚属未知： *分子型材料，其几何学的细节可以从进一步的光 谱测量中获得；
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材料化学
材料结构的表征
5.2 紫外、可见分光光谱
材料特性表征(课件总结)
1. 组织形貌分析仪器发展的三个阶段：光学显微镜、电子显微镜、扫描探针显微镜光学显微镜：2. 光学显微镜数值孔径公式各字母所代表的含义：NA= nsinα数值孔径（NA ）是物镜前透镜与被检物体之间介质的折射率（n ）和半孔径角（α）的正弦之乘积3.∆r 。
定义为透镜能分辨的最小距离，及提高分辨率的方法：使用低波长光源，增大介质n 4. 光学透镜的像差包括：球面像差、色像差、像域弯曲5. 焦深：焦点深度的简称，即在使用显微镜时，当焦点对准某一物体时，不仅位于该点平面上的各点都可以看清楚，而且在此平面的上下一定厚度内，也能看得清楚，这个清楚部分的厚度就是焦深。
6. 工作距离：也叫物距，即指物镜前透镜的表面到被检物体之间的距离。
镜检时，被检物体应处在物镜的一倍至二倍焦距之间。
电子光学基础：7. 电子显微分析的特点：(1)可以在极高放大倍率下直接观察试样的形貌、结构，选择分析区域。
分辨率高：0.2~0.3nm; 放大倍数高：20~30 万倍 (2) 是一种微区分析方法，具有高度分辨率，成像分辨率达到0.2~0.3mm,可直接分辨原子，能进行nm 尺度的晶体结构及化学组成分析。
(3) 各种电子显微镜分析仪器日益向多功能、综合性方向发展，可以进行形貌、物相、晶体结构和化学组成等的综合分析8.电子波波长与电子运动速度的关系： 9. 电磁透镜的聚焦原理: 它能造成一种轴对称不均匀分布的磁场。
穿过线圈的电子在磁场的作用下将作圆锥螺旋近轴运动。
而一束平行于主轴的入射电子通过电磁透镜时将被聚焦在主轴的某一点。
10. 电磁透镜的像差分成两类：第一是因为透镜磁场几何上的缺陷造成的，叫做几何像差，包括球面像差、像散和像畸变。
第二是由于电子波长或者能量非单一性而引起的，与多色光相似，叫做色差。
11. 电磁透镜的场深或景深：在保持象清晰的前提下，试样在物平面上下沿镜轴可移动的距离，或者说试样超越物平面所允许的厚度。
12. 察屏或照相底版沿镜轴所允许的移动距离。
材料表征方法分类汇总表
材料表征方法分类汇总表引言材料表征是材料科学与工程领域中非常重要的一环，通过对材料进行各种分析和表征，可以了解材料的物理、化学以及结构特性，从而指导材料的设计和应用。
随着科技的进步，材料表征方法也在不断发展和更新。
本文将对常见的材料表征方法进行分类汇总，以便科研人员和工程师能够选择合适的表征方法来研究和评估材料。
1. 形貌表征方法形貌表征方法主要用于研究材料表面的形态特征和形貌结构。
常见的形貌表征方法包括：1.1 光学显微镜光学显微镜是一种简单直观的形貌表征方法，通过观察样品的形貌可以得到材料的表面形态和结构信息。
光学显微镜具有分辨率较低的特点，一般适用于宏观形貌的观察。
1.2 扫描电子显微镜（SEM）扫描电子显微镜是一种高分辨率的形貌表征方法。
它通过使用高速电子束扫描样品表面，利用扫描出的二次电子或反射电子生成图像。
SEM可以观察到材料表面的微观形貌以及表面的粗糙度和孔洞等特征。
1.3 原子力显微镜（AFM）原子力显微镜是一种基于原子力作用的高分辨率形貌表征方法。
AFM通过扫描样品表面，并测量探针与样品表面之间的相互作用力，生成形貌图像。
AFM可以得到纳米尺度的表面形貌信息，并且可以进行原子级的成像。
2. 成分表征方法成分表征方法用于分析和确定材料的化学成分。
根据分析原理和技术手段的不同，可以将成分表征方法分为以下几类：2.1 能谱分析方法能谱分析方法主要通过测量材料与外界能量的相互作用来分析成分。
常见的能谱分析方法包括：•X射线光电子能谱（XPS）：通过照射样品表面发射出的电子来确定元素的化学状态和表面成分。
•能量色散X射线光谱（EDX）：通过测量样品表面或体内散射出的X 射线来确定元素的含量和分布。
2.2 光谱分析方法光谱分析方法通过测量材料对电磁辐射的吸收、发射或散射来分析成分和结构。
常见的光谱分析方法包括：•红外光谱（IR）：通过测量材料对红外辐射的吸收和散射来研究材料的化学组成和分子结构。
材料仪器表征分析汇总表
材料仪器表征分析汇总表引言材料表征是材料科学研究领域中重要的一个分支，它通过使用各种仪器和技术对材料样品进行分析和表征，以揭示材料的结构、性质和功能。
在材料科学研究和工程应用中，材料表征的重要性不可忽视。
本文将汇总常见的材料仪器表征分析方法，并为每种方法提供相应的详细解释。
1. 扫描电子显微镜 (SEM)扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope, SEM）是一种利用电子束和与材料相互作用产生的信号来观察和分析材料的表面形态、结构和成分的仪器。
它能够提供高分辨率的图像，揭示材料的微观形貌和表面特性。
SEM广泛应用于材料科学研究、制造和质量控制领域。
SEM的工作原理是使用聚焦的电子束对材料进行扫描，与材料发生相互作用后，产生的多种信号被接收和放大。
这些信号包括二次电子信号（SE）、反射电子信号（BSE）、散射电子信号（ESD）等。
通过分析这些信号，可以获取关于材料表面形态、成分和结构的信息。
2. 透射电子显微镜 (TEM)透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope, TEM）是一种利用电子束穿过样品而不是扫描样品的显微镜。
TEM能够提供高分辨率的图像，同时可以观察材料的晶体结构和微观缺陷。
在TEM中，电子束通过样品时会受到样品中的原子和结构的散射和吸收作用。
通过控制电子束的强度和角度，可以获取有关材料的晶体结构、缺陷和晶体学参数的信息。
TEM广泛应用于材料科学、纳米技术研究和生物科学等领域。
3. X射线衍射 (XRD)X射线衍射（X-ray Diffraction, XRD）是一种利用X射线与材料相互作用而产生的衍射现象来分析材料结构的方法。
XRD可以提供材料的结晶结构、晶体学参数和晶体品质的信息。
在XRD中，通过让X射线射向样品并观察出射角度和强度，可以获得由晶格产生的衍射图样。
通过分析衍射图样，可以推断样品的晶体结构和晶体学参数。
2023-2024高中物理竞赛：材料特性表征总结
材料特性表征扫描电子显微镜 SEM 二次电子：二次电子是指发生非弹性散射时，被入射电子轰击出来的核外电子。
（0~50eV ， 5~10nm ） 背散射电子：是指被固体样品中的原子核反弹回来的一部分入射电子。
（弹性：数 k~数 WeV ； 非弹性：数 10~数 keV ；100 ~ 1000nm ）扫描电镜图像的衬度有二次电子形貌衬度、背散射电子形貌衬度和成分衬度。
扫描电子显微镜的成像原理（20~20000 倍）：光栅扫描，逐点成像扫描电子显微镜的构造：电子光学系统、信号收集及显示系统、真空系统和电源系统场发射电子枪：利用靠近曲率半径很小的阴极尖端附近的强电场，使阴极尖端发射电子，所 以叫做场致发射，或简称场发射。
（3~5nm ）分辨率：是扫描电子显微镜的最重要指标，是指扫描电镜图像上可以分开的两点之间的最小 距离。
扫描电镜景深：是指焦点前后的一个距离范围，该范围内所有物点所成的图像符合分辨率要 求，可以成清晰的像。
即景深是可以被看清的距离范围。
入射电子束束斑直径：是扫描电镜分辨本领的极限。
扫描隧道显微镜 STM简述扫描隧道显微镜的基本工作原理。
扫描隧道显微镜的工作原理是基于量子力学中的隧道效应。
当粒子为电子、势垒宽度为纳米级别时，可以发生隧道效应。
S T M使用锐化的导电针STM 工作模式：恒电流模式、恒高模式扫描隧道显微镜的工作条件受限制，如运行时要防振动，探针材料在南方应选铂金，而不能 用钨丝，钨探针易生锈。
原子力显微镜 AFM 简述原子力显微技术的基本工作原理。
原子力显微镜使用一个一端固定，另一的位置，以保证在整个扫描过AFM 三种模式：接触式（恒高、恒力）、非接触、轻敲式 透射电子显微镜 TEM 球差：球差是由于电子透镜的中心区域和边沿区域对电子的会聚能力不同而造成的。
场深或景深： 色差是指由于电子的能量不同，从而波长不一造成的。
像散是由透镜磁场的非旋转对称而引起。
是指在保持象清晰的前提下，试样在物平面上下沿镜轴可移动的距离，或者说 试样超越物平面所允许的厚度。
材料的表征方法总结
材料的表征方法2.3.1 X 一射线衍射物相分析粉末X 射线衍射法，除了用于对固体样品进行物相分析外，还可用来测定晶体 结构的晶胞参数、点阵型式及简单结构的原子坐标。
X 射线衍射分析用于物相分析 的原理是:由各衍射峰的角度位置所确定的晶面间距d 以及它们的相对强度Ilh 是物 质的固有特征。
而每种物质都有特定的晶胞尺寸和晶体结构，这些又都与衍射强度和衍射角有着对应关系，因此，可以根据衍射数据来鉴别晶体结构。
此外，依据XRD 衍射图，利用Schercr 公式:θλθβc o s)2(L K = 式中p 为衍射峰的半高宽所对应的弧度值;K 为形态常数，可取0.94或0.89;为X射线波长，当使用铜靶时，又1.54187 A; L 为粒度大小或一致衍射晶畴大小;e 为布拉格衍射角。
用衍射峰的半高宽FWHM 和位置(2a)可以计算纳米粒子的粒径，由X 一射线衍射法测定的是粒子的晶粒度。
样品的X 一射线衍射物相分析采用日本理 学D/max-rA 型X 射线粉末衍射仪，实验采用CuKa 1靶，石墨单色器，X 射线管电压 20 kV ，电流40 mA ，扫描速度0.01 0 (2θ) /4 s ，大角衍射扫描范围5 0-80 0，小角衍 射扫描范围0 0-5 0o2.3.2热分析表征热分析技术应用于固体催化剂方面的研究，主要是利用热分析跟踪氧化物制备过程中的重量变化、热变化和状态变化。
本论文采用的热分析技术是在氧化物分析中常用的示差扫描热法(Differential Scanning Calorimetry, DSC)和热重法( Thermogravimetry, TG )，简称为DSC-TG 法。
采用STA-449C 型综合热分析仪(德 国耐驰)进行热分析，N2保护器。
升温速率为10 0C.1min - .2.3.3扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜有原子量级的高分辨率，其平行和垂直于表面方向的分辨率分别为0.1 nm 和0.01nm ，即能够分辨出单个原子，因此可直接观察晶体表面的近原 子像;其次是能得到表面的三维图像，可用于测量具有周期性或不具备周期性的表面结构。
材料表征教学资料 diffra
O
S0
2
direction in unit time.
P
The beam intensity in the direction of S is
S
I2
E2 2
2E 0ei( dsin t)cosds ( in )
I 4 I0 c2 o (d s si) n 2 I0 ( 1 co 2d s s( i)n )
maximum intensity at
2dsinn2
or
dsinn
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7
Multi slit diffraction
plane wave
衍射
整理课件
1
衍射是什么
衍射技术考察大量散射体对电磁辐射的散射。我 们主要考虑晶体材料中原子、原子团和分子对电 磁辐射的散射。
各种衍射技术最后都会给出一个衍射谱图，所谓 的衍射pattern。这些衍射谱记录了晶体对射线衍 射的角度和强度。
整理课件
2
衍射能干什么
从衍射谱我们可以得到如下信息：
S/
I f 2I0
H S S0
H
S0 /
整理课件
23
随机分布的点散射体的散射
The above results can be generalized to a system of n randomly distributed identical point scattering centers.
2
2
EE0eit
s in
sin
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