材料现代分析测试方法教案

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材料现代分析测试实验教学设计

材料现代分析测试实验教学设计
1. 前言
材料现代分析测试实验是材料科学与工程专业中一门非常重要的课程，主要介绍现代材料分析测试的基本原理、方法、技术及应用。

本
文将探讨如何设计一套优秀的分析测试实验教学方案，使学生能够真
正掌握相关理论和技术，从而为将来的研究工作和工程实践做好充分
的准备。

2. 教学目标
本次实验教学的目标是培养学生的分析测试能力，提高学生对材料
分析测试技术的掌握，让学生能够熟练运用现代分析测试仪器进行实
验操作、测试数据处理和解释报告撰写等方面的工作。

具体目标如下：•掌握材料现代分析测试的基本原理、方法和技术；
•熟悉各种分析测试仪器的操作和使用；
•学习如何正确处理和分析实验数据；
•培养综合分析问题的能力，可以设计实验方案并进行独立科研工作；
•学会编写科学报告、口头报告和图表。

3. 教学内容
本次实验教学主要包括以下内容：
1。

材料现代分析测试方法1-1

L-S耦合
称总自旋量子数，表征的大小。称总自旋量子数，表征PS的大小。称总（轨道）角量子数，表征P 的大小。称总（轨道）角量子数，表征 L的大小。称内量子数（或总量子数），表征P 的大小，），表征称内量子数（或总量子数），表征 J的大小，为正整数或半整数，取值为：为正整数或半整数，取值为：L+S，L+S-1，，， L+S-2，…，│L-S│，，，，个值；若L≥S，则J有2S+1个值；，有个值个值。若L＜S，则J有2L+1个值。＜，有个值 MJ 称总磁量子数，表征 J沿外磁场方向分量大小，称总磁量子数，表征P 沿外磁场方向分量大小， MJ 取值为：0，±1，±2，…，±J（当J为整数时）取值为：，为整数时），，，（为整数时或±1/2，±3/2，…，±J（当J为半整数时）。，，，（为半整数时）。为半整数时 S L J J
L-S耦合可记为：耦合可记为：
）（l ）＝（S，）＝）＝J （s1，s2， …）（ 1，l2， …）＝（，L）＝）（）＝（将各电子自旋角动量（将各电子自旋角动量（Ps1，Ps2，…）与各电）子轨道角动量（子轨道角动量（ Pl1 ， Pl1 ， …）分别加和（矢量）分别加和（获得原子的总自旋角动量和），获得原子的总自旋角动量PS和总轨道角动量 PL，然后再由PS与PL合成总（自旋-轨道）角动量PJ 合成总自旋-轨道）（即P J＝P S＋P L）。耦合，按L-S耦合，得到S、L、J、MJ等表征原子运动状态的原子量子数。状态的原子量子数。
或任意正整数； 1）主量子数变化Δn＝0或任意正整数；主量子数变化Δ 2）总角量子数变化ΔL＝±1；总角量子数变化Δ 3）内量子数变化ΔJ＝0，±1（但J＝0时，ΔJ＝0的跃内量子数变化Δ 迁是禁阻的）；迁是禁阻的）； 4）总自旋量子数的变化ΔS＝0。总自旋量子数的变化Δ

材料现代分析测试方法教学设计

材料现代分析测试方法教学设计1. 引言材料现代分析测试方法是材料科学中的重要领域，它不仅关系到材料的性能评估、质量控制、过程优化等方面，也与材料基础研究密切相关。

本文旨在探讨如何针对材料现代分析测试方法的教学设计，提高学生的实验技能、科学素养和综合素质。

2. 教学目标1.了解材料现代分析测试方法的技术基础、原理和应用；2.掌握现代分析测试方法的基本技能，包括样品制备、测试操作、数据处理等；3.培养学生的实验思维、实验技能和科学态度；4.提高学生的综合素质，包括团队协作、口头表达、写作能力等。

3. 教学内容3.1 材料现代分析测试方法概述介绍材料现代分析测试方法的发展历程、技术分类、应用领域等，使学生了解不同的现代测试方法的特点和优势。

3.2 样品制备与仪器调试掌握样品制备的基本方法和实验技巧，包括样品收集、样品制备、样品保存等方面内容。

同时，对仪器操作、仪器调试等方面进行详细介绍和演示，以保证实验数据的准确性和稳定性。

3.3 现代分析测试方法基础实验介绍常见的材料现代分析测试方法，包括SEM、TEM、XRD、XRF等方法，通过实验演示的方式来掌握分析测试方法的基本操作技能。

3.4 分析测试方法的综合应用选取一些案例，通过现代分析测试方法对材料进行分析测试，提高学生对分析测试方法的综合应用能力。

4. 教学方法与手段该课程以理论与实践相结合的方式进行，顺序讲解每个部分内容，进行示范，引导学生进行操作练习。

同时，结合课程设计，设计习题，让学生进行思考、探讨和解决问题。

5. 教学评价本课程的教学评价是单项评估和综合评估相结合的方式，主要由实验操作能力、实验报告写作和课堂表现三个方面来综合考察学生的综合素质。

6. 教学效果预期通过本次课程的学习，学生将对材料现代分析测试方法有了新的认识和理解，掌握了相关的基本技能和知识。

这将为他们未来的学习学术研究和实践应用打下基础，并有助于提高他们实验技能、科学素养和综合素质。

[范文]-材料现代分析测试方法教案.doc

材料科学与工程学院教师姓名：课程名称：课程代码：授课对象：授课总学时:其中理论：材料现代分析测试方法本科专业：材料物理6464 实验：16 （单独开课）左演声等.材料现代分析方法.北京工业大学出版社，2000材料学院教学科研办公室制重点：电磁波谱，物质波，分子总能量与能级结构，分了轨道与电子能级，分了的振动与重点振动能级，干涉指数，倒易点阵，晶带。

难点难点：原子能态与原子量了数，原了的磁矩，原子核日旋-与核磁矩，干涉指数，倒易点阵, 晶带。

教学内容提要第一节电磁辐射与物质波一、电磁辐射与波粒二象性1-10下列哪些晶面属于［ill］晶带?(111),(231),(231),(211),(101),(101),(133)。

二、补充习题1、试求加速也压为1、10、100kV时，电子的波长各是多少？考虑相对论修正后又各是多少？・I早JJ 名称第三章粒子（束）与材料的相互作用教学时数教学目的及要求2.3.4.5.6. 重点难点作业3-22-3下列哪种跃迁不能产生？3我一3》［、3&—3|£>2、3>2—33Z）3> 43S—4>!o2-5分了能级跃迁有哪些类型？紫外、可见光谱与红外光谱相比，备有何特点？2-6以Mg% （入=9.89A）辐射为激发源，由谱仪（功函数4cV）测得某元素（固体样品）X射线光电子动能为981.5eV,求此元素的电子结合能。

2-7用能级示意图比较X射线光电子、特征X射线与俄歇电了的概念。

二、补充习题1、俄歇电了能谱图与光电子能谱图的表示方法有何不同？为什么？2、简述X射线与固体相互作用产生的主要信息及据此建立的主要分析方法。

1.理解概念：（电子的）最大穿入深度、连续X射线、特征X射线、溅射；掌握概念：散射角（20）、电子吸收、二次电子、俄歇电子、背散射电了、吸收电流（电子）、透射电子、二次离子。

了解物质对电子散射的基元、种类及其特征。

掌握电子与物质相互作用产生的主要信号及据此建立的主要分析方法。

材料研究与测试方法课程教案

材料研究与测试方法课程教案材料研究与测试方法课程教案1. 引言材料研究与测试方法课程是现代材料科学与工程领域中至关重要的一门基础课程。

通过该课程的学习，学生将能够了解材料的基本概念、分类以及各种常用的测试方法，为进一步的材料研究和工程应用奠定坚实的基础。

本文将从深度和广度两个方面对这门课程进行全面评估与讨论，帮助读者更好地理解课程内容与意义。

2. 基本概念与分类2.1 材料的概念材料是指人工或自然界中可用于制造产品或构建系统的物质。

它们可以是金属、陶瓷、聚合物等，在工程设计中起到至关重要的作用。

2.2 材料的分类根据组成和性质的不同，材料可以分为金属材料、陶瓷材料、聚合物材料以及复合材料。

金属材料具有可塑性和导电性，可以用于制造结构和导电元件；陶瓷材料具有高温稳定性和耐磨性，常用于制造砖瓦和刀具；聚合物材料具有良好的绝缘性和可塑性，广泛应用于塑料制品和纤维制品；而复合材料则是以上几类材料的组合，具有多种优异的性能。

3. 常用测试方法3.1 组成分析组成分析是材料研究与测试方法中的一项基本技术。

通过使用光谱仪、质谱仪等仪器设备，可以对材料的组成进行准确的定量与定性分析。

这对于了解材料的原子结构、元素含量以及杂质成分具有重要意义。

3.2 结构表征结构表征是材料研究的另一个重要方面。

通过使用X射线衍射、扫描电子显微镜等技术手段，可以确定材料的晶体结构、晶格常数以及晶体缺陷等信息。

这对于研究材料的性能与行为具有重要意义。

3.3 性能测试性能测试是材料研究与测试方法当中最关键的一部分。

通过对材料的力学性能、热学性能以及电学性能等方面进行测试，可以评估材料在不同工况下的力学和工程性能。

这对于材料的设计和应用具有重要意义。

4. 个人观点与理解在我看来，材料研究与测试方法课程具有重要的现实意义和学术意义。

从实践角度看，该课程有助于培养学生的实验操作能力和数据分析能力，为他们进入工程领域就业做好准备。

从学术角度看，该课程涉及的内容涵盖了材料科学与工程的各个方面，对于学生的综合素质提升也有巨大的促进作用。

材料现代分析与测试技术教学大纲

材料现代分析与测试技术课程教学大纲一、课程性质、教学目的及教学任务1.课程性质本课程是材料类专业的专业基础课，必修课程。

2.教学目的学习有关材料组成、结构、形貌状态等分析测试的基本理论和技术，为后续专业课学习及将来材料研究工作打基础。

3.教学任务课程任务包括基本分析测试技术模块——X射线衍射分析、电子显微分析、热分析；扩充分析测试技术模块——振动光谱分析和光电子能谱分析。

在各模块中相应引入新发展的分析测试技术：X射线衍射分析X射线衍射图谱计算机分析处理；电子显微分析引入扫描探针显微分析（扫描隧道显微镜、原子力显微镜）；热分析引入DSC分析。

二、教学内容的结构、模块绪论了解材料现代分析与测试技术在无机非金属材料中的应用、发展趋势，明确本课程学习的目的和要求。

1. 本课程学习内容2. 本课程在无机非金属材料中的应用3. 本课程的要求（一）X射线衍射分析理解掌握特征X射线、X射线与物质的相互作用、布拉格方程等X射线衍射分析的基本理论，掌握X射线衍射图谱的分析处理和物相分析方法，掌握X射线衍射分析在无机非金属材料中的应用，了解X射线衍射研究晶体的方法和X射线衍射仪的结构，了解晶胞参数测定方法。

1. X射线物理基础（1）X射线的性质（2）X射线的获得（3）特征X射线和单色X射线2. X射线与物质的相互作用3. X射线衍射几何条件4. X射线衍射研究晶体的方法（1）X射线衍射研究晶体的方法（2）粉末衍射仪的构造及衍射几何5. X射线衍射数据基本处理6. X射线衍射分析应用（1）物相分析（2）X射线衍射分析技术在测定晶粒大小方面的应用（二）电子显微分析理解掌握电子光学基础、电子与固体物质的相互作用、衬度理论等电子显微分析的基本理论，掌握透射电镜分析、扫描电镜分析、电子探针分析的应用和特点，掌握用各种衬度理论解释电子显微像，掌握电子显微分析样品的制备方法，了解透射电镜、扫描电镜、电子探针的结构。

1. 电子光学基础（1）电子的波长和波性（2）电子在电磁场中的运动和电磁透镜（3）电磁透镜的像差和理论分辨率（4）电磁透镜的场深和焦深2. 电子与固体物质的相互作用（1）电子散射、内层电子激发后的驰豫过程、自由载流子（2）各种电子信号（3）相互作用体积与信号产生的深度和广度3. 透射电子显微分析（1）透射电子显微镜（2）透射电镜样品制备（3）电子衍射（4）透射电子显微像及衬度（5）透射电子显微分析的应用4. 扫描电子显微分析（1）扫描电子显微镜（2）扫描电镜图像及衬度（3）扫描电镜样品制备5. 电子探针X射线显微分析（1）电子探针仪的构造和工作原理（2）X射线谱仪的类型及比较（3）电子探针分析方法及其应用6. 扫描探针显微分析（1）扫描隧道显微镜（2）原子力显微镜（三）热分析理解掌握差热分析、热释光谱分析的基本原理，掌握差热曲线的判读及影响因素，掌握热释光谱分析，了解差热分析仪的结构，了解热重分析和示差扫描量热分析。

材料现代分析测试方法-rietveld

进行Rietveld精修的前提
衍射数据：一套步进的衍射数据：2=10-120˚ 或更宽，步长 2 = 0.02˚，扫描时间1－50s (由仪器决定）；大致精确的初始结构模型正确的空间群大致的晶胞参数大致的原子参数熟悉的Rietveld精修软件 Fullprof; GSAS; Rietaca; Topas……
– /srd/nist3.h tm – Inorganic & Organic
•Over 230000 entries
A new structural database(2003): aimed at freely retrieving data
18000 Patterns already!
Cobalt Antimonide (1/3)
H 0 0
结构文件（CIF）主要信息
Structured Co Sb3 Unit Cell 9.0347(6) 9.0347(6) 9.0347(6) 90. 90. 90. Vol 737.46 ; Z 8 Space Group I m -3; SG Number 204 Cryst Sys cubic Atom # OX SITE x y z SOF Co 1 +0 8 c 0.25 0.25 0.25 1. Sb 1 +0 24 g 0 0.3351(10) 0.1602(10) 1.
•ICSD (Minerals and Inorganics) •ICDD diffraction data
– http://www.fizkarlsruhe.de/
– Minerals and Inorganic
– Over 60000 entries
•Cambridge Structure Data Bank）

《材料现代分析测试方法实验》教学大纲

《材料现代分析测试方法实验》教学大纲《材料现代分析测试方法实验》教学大纲课程学时32适用专业材料化学一、本门实验课程的教学目的和要求材料现代分析测试分析方法实验是一个重要的教学环节，通过学习可引导学生了解各实验的原理，熟悉实验设备，运用所学原理对实验结果进行分析，培养学生的动手能力，观察实验现象，理论联系实际，分析实验结果，解决实际问题的能力，有助于学生专业综合素质的提高。

本课程的基本要求是：1．了解现代主要分析测试仪器的结构、基本组成、工作原理和主要操作方法；2．熟悉分析测试对样品的要求，掌握一般的制样方法，了解特殊的制样方法；3．学会实验结果的数据处理与分析方法；4．学会主要分析方法的计算机检索方法；5．掌握实验的分析测试技术的主要用途。

二、本实验课程与其它课程的关系前修课程：高等数学、大学物理、无机化学、晶体学、近代物理、材料现代分析测试方法等。

后继课程：材料合成与制备技术实验、材料物理综合实验、毕业实习、毕业论文等。

三、实验课程理论教学内容安排（包括章节、体系、重点、难点、考核方法、学时安排、实验安排、教材及参考书）1．本门实验课的具体实验穿插在理论课《材料现代分析测试方法》授课时段之中进行。

2．实验指导书：自编讲义：《材料现代分析测试分析方法实验》指导书，2006。

3．参考书[1] 材料现代分析方法.左演声等.北京工业大学出版社，2003。

[2] 材料近代分析测试方法.常铁军等.哈尔滨工业大学出版社，2003[3] 材料分析测试技术——材料X射线衍射与电子显微分析.周玉等. 哈尔滨工业大学出版社，1998[4] 无机非金属材料测试分析方法．杨南如等．武汉工业大学出版社，2003[5] 材料物理现代研究方法．马如璋等．冶金工业出版社，1997[6] 非金属矿产物相及性能测试与研究.万朴等.武汉工业大学出版社，1992四、实验内容安排（简要说明实验项目体系的结构、类型[综合型、设计型、验证型、演示型、课外自选型]，分项目列出每个实验的目的、要求、内容、方法、时间、参考材料，其它实验（如开放时间的自选实验））（一）实验项目序号实验项目学时实验类型必做或选做1X射线衍射仪的认识及样品制备1验证必做2X射线衍射物相定性分析2必做3X射线衍射物相定量分析2综合选做4晶体点阵常数的精确测定2综合选做5电子显微镜的认识及样品制备1验证必做6电子显微照片的分析2综合必做7电子衍射分析2综合选做8电子探针X射线显微分析2选做9紫外可见吸收分光光度计的认识及样品制备1验证选做10红外光谱仪的认识及样品制备1验证必做11红外光谱物相定性分析1综合必做12红外光谱物相定量分析2综合选做13综合热分析仪的认识1验证必做14热重（TG）-差热（DTA）-差示扫描量热（DSC）曲线分析1必做15其它分析测试仪器的认识2验证选做16天然原料的鉴定与分析4综合选做17无机材料的鉴定与分析4综合选做18高分子材料的鉴定与分析4综合选做备注：实验项目16、17、18中必须选做一个。

材料现代分析测试方法优选全文

(5)黍占结固化性茹结固化性高分子材料、陶瓷材料、复合材料及粉末冶金材料，大多数靠茹结剂在一定条件下将各组分茹结固化而成。因此，这些材料应注意在成型过程中，各组分之间的茹结固化倾向，才能保证顺利成型质量。
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19.1 材料选择的原则
3.材料的选择应力求使零件生产的总成本最低除了使用性能与工艺性能外，经济性也是选材必须考虑的重要
学、物理、化学等性能。它是保证该零件可靠工作的基础。对一般机械零件来说，选材时主要考虑的是其机械性能(力学性能)。而对于非金属材料制成的零件，则还应该考虑其工作环境对零件性能的影响。零件按力学性能选材时，首先应正确分析零件的服役条件、形状尺寸及应力状态，结合该类零件出现的主要失效形式，找出该零件在实际使用中的主要和次要的失效抗力指标，以此作为选材的依据。根据力学计算，确定零件应具有的主要力学性能指标。能够满足条件的材料一般有多种，再结合其他因素综合比较，选择出合适材料。
阻而停止下来。 X射线发生装置示意图
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（二）X射线的性质
X射线从本质上来说，和无线电波、可见光、γ射线等一样，也是电磁波，其波长范围在0 001～100 nm之间，介于紫外线和γ射线之间，但没有明显的分界。
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（二）特征谱
特征X射线产生原理图特征谱的相对强度是由电子在各能级之间的跃迁几率决定的，还与跃迁前原来壳层上的电子数多少有关。由于愈靠近原子核的内层电子的结合能愈大，所以击出同一靶材原子
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项目十九材料及热处理选择
19.1 材料选择的原则 19.2 材料选择的一般步骤
19.1 材料选择的原则
机械零件的选材是一项十分重要的工作。选材是否恰当，特别是一台机器中关键零件的选材是否恰当，将直接影响到产品的使用性能、使用寿命及制造成本。选材不当，严重的可能导致零件的完全失效。设计人员在进行零件的选材时，应对该零件的服役条件，应具备的主要性能指标。能满足要求的常用材料的性能特点、加工工艺性及成本高低等。进行全面分析，综合考虑。

教案-材料现代分析测试方法(1)

莱芜职业技术学院教师授课教案（2014至2015学年度第一学期）课程名称材料现代研究方法适用专业金属材料与热处理技术授课教师解传娣所属系（部）冶金与建筑工程系学时36章节名称第三章粒子（束）与材料的相互作用教学时数2教学目的及要求1．理解概念：（电子的）最大穿入深度、连续X射线、特征X射线、溅射；掌握概念：散射角（2 ）、电子吸收、二次电子、俄歇电子、背散射电子、吸收电流（电子）、透射电子、二次离子。

2．了解物质对电子散射的基元、种类及其特征。

3．掌握电子与物质相互作用产生的主要信号及据此建立的主要分析方法。

4．掌握二次电子的产额与入射角的关系。

5．掌握入射电子产生的各种信息的深度和广度范围。

6．了解离子束与材料的相互作用及据此建立的主要分析方法。

重点难点重点：电子的散射，电子与固体作用产生的信号。

难点：电子与固体的相互作用，离子散射，溅射。

教学内容提要第一节电子束与材料的相互作用一、散射二、电子与固体作用产生的信号三、电子激发产生的其它现象第二节离子束与材料的相互作用一、散射二、二次离子作业一、教材习题3-1电子与固体作用产生多种粒子信号（教材图3-3），哪些对应入射电子？哪些是由电子激发产生的？图3-3入射电子束与固体作用产生的发射现象6-2试总结德拜法衍射花样的背底来源，并提出一些防止和减少背底的措施。

6-3图题6-1为某样品德拜相（示意图），摄照时未经滤波。

已知1、2为同一晶面衍射线，3、4为另一晶面衍射线，试对此现象作出解释。

图题6-16-4粉末样品颗粒过大或过小对德拜花样影响如何？为什么？板状多晶体样品晶粒过大或过小对衍射峰形影响又如何？6-5试从入射光束、样品形状、成相原理（厄瓦尔德图解）、衍射线记录、衍射花样、样品吸收与衍射强度（公式）、衍射装备及应用等方面比较衍射仪法与德拜法的异同点。

四、TG的应用五、影响TG曲线的主要因素第五节热分析仪与其它分析方法的联用一、热显微镜二、X射线衍射-DSC三、逸出气分析作业一、教材习题17-2试述差热分析中放热峰和吸热峰产生的原因有哪些？17-3差示扫描量热法与差热分析方法比较有何优越性？17-4热重法与微商热重法相比各具有何特点？17-5由碳酸氢钠的热重分析可知，它在100~225℃之间分解放出水和二氧化碳，所失质量占样品质量的36.6%，而其中w(CO2)=25.4%。

材料现代分析测试方法

主要内容
信号发生器使样品产生（原始）分析信号；检测器则将原始分析信号转换为更易于测量的信号（如光电管将光信号转换为电信号）并加以检测；被检测信号经信号处理器放大、运算、比较等后由读出装置转变为可被人读出的信号被记录或显示出来。依据检测信号与材料的特征关系，分析、处理读出信号，即可实现材料分析的目的。
3
主要内容

材料现代分析测试方法涉及的分析测试技术和方法种类繁多，内容极其广泛。对于传统方法、近代方法和现代方法的划分问题，不同的专家学者认识不同，且随科学技术的发展而变化。因此，相近内容的教材或专著的名称多种多样，比如，“材料分析测试方法”、“材料现代分析方法”、“材料近代分析测试方法”、 “材料分析测试技术”、“现代分析技术”、“现代仪器分析原理与技术”等等。材料分析是通过对表征材料的物理性质或物理化学性质参数及其变化（称为测量信号或特征信息）的检测实现的。换言之，材料分析的基本原理（或称技术基础）是指测量信号与材料成分、结构等的特征关系。采用各种不同的测量信号（相应地具有与材料的不同特征关系）形成了各种不同的材料分析方法。
4
主要内容

基于电磁辐射及运动粒子束与物质相互作用的各种性质建立的各种分析方法已成为材料现代分析方法的重要组成部分，大体可分为光谱分析、电子能谱分析、衍射分析与电子显微分析等四大类方法。此外，基于其它物理性质或电化学性质与材料的特征关系建立的色谱分析、质谱分析及热分析等方法也是材料现代分析的重要方法。尽管不同方法的分析原理（检测信号及其与材料的特征关系）不同及具体的检测操作过程和相应的检测分析仪器不同，但各种方法的分析、检测过程均可大体分为信号发生、信号检测、信号处理及信号读出等几个步骤。相应的分析仪器则由信号发生器、检测器、信号处理器与 5 读出装置等几部分组成。

《材料现代分析测试》实验讲义

实验一
一、实验目的
材料的介电性能测试
1. 掌握介电材料的极化、介电性能及其表示方法。 2. 了解精密阻抗分析仪的设备构造、测试原理和试样要求。 3. 掌握利用精密阻抗分析仪对材料的介电性能进行测试的方法。二、实验原理物质都是由带正、负电荷的粒子构成的，如果将物质置于电磁场中，其中的带电粒子则会因电磁场力的作用而改变其分布状态。这种改变从宏观效应上看，表现为物质对电磁场的极化、磁化和传导响应，分别由介电常数（Permittivity）、磁导率（Permeability）和电导率（Conductivity）
S
d
图 1 平行板电容器示意图电介质的极化机理主要有以下几种：
图 2 原子极化示意图
，是指离子或原子的电子云相对于携带正电荷的原子核位移引起的极（1）电子极化率（ e ）化率。这种极化在一切电介质中都存在。大多数电子极化率与原子或离子半径的三次方成正比关系： e 4 0 R 。
e i d s
而其介电常数也是由于上述各种极化的综合作用而产生的结果。 3. 测试原理本实验中，我们采用 Agilent E4991A 精密阻抗分析仪对材料的介电常数进行测试。
3
（10）
云南大学材料科学与工程系
《材料分析方法实验》实验讲义
Agilent E4991A 对材料介电常数的测量所采用的是电容法（Capacitance Method），通过测量被测材料的电容来计算材料的相对介电常数，其所采用的测量夹具为 16453A，电容法的测试原理图如图 3 所示。图 3 中 DUT 表示待测试样（Device Under Test），其厚度为 t，S 表示与被测试样表面接触的电极的面积。被测试样可以等效为一个电容 C（如图 3 ( i )所示），由于该电容的电容值较其阻抗要小得多，所以它又可以等效为一个包含平行电容和平行电导的等效电路（如图 3 ( ii )所示）。

材料现代测试分析技术和方法（第一大部分）

材料现代测试分析技术第一讲本课程概述及教学安排❑材料现代测试分析技术概述❑本课程的教学内容和教学要求❑教学计划与主要参考书材料现代测试分析技术概述材料、信息和能源是现代科学技术重点发展的三大领域，而材料又是信息和能源发展的物质基础，是重中之重，可以说没有先进材料就没有现代科技。

然而，对材料的科学分析是获得先进材料的核心环节。

----引自《材料现代分析技术》（朱和国等编著）前言第一节一般原理材料现代测试分析技术是关于材料成分、结构、微观形貌与缺陷等的现代分析、测试技术及其有关理论基础的科学。

●不仅包括材料（整体的）成分、结构分析，也包括材料表面与界面分析、微区分析、形貌分析等诸多内容。

●创立新的理论，发明新的技术和方法科学技术上的重大成就和科学研究新领域的开辟，往往是以测试方法和仪器的突破为先导，“在诺贝尔物理和化学奖中，大约有四分之一是属于测试方法和仪器创新的”材料分析是如何实现的？⏹通过对表征材料的物理性质参数及其变化（称为测量信号或特征信息）的检测实现的。

即，材料分析的基本原理是指测量信号与材料成分、结构等的特征关系。

⏹采用各种不同的测量信号（相应地具有与材料的不同特征关系）形成了各种不同的材料分析方法。

基于电磁辐射及运动粒子束与物质相互作用的各种性质建立的各种分析方法已成为材料现代测试分析方法的重要组成部分：⏹衍射分析⏹光谱分析⏹电子能谱分析⏹电子显微分析基于其它物理性质与材料的特征关系建立的分析方法：⏹色谱分析⏹质谱分析⏹热分析第二节衍射分析方法概述⏹基本目的：衍射分析方法是以材料结构分析为基本目的的现代分析方法。

⏹技术基础：衍射——电磁辐射或运动的电子束、中子束与材料相互作用产生相干散射（弹性散射），相干散射相互干涉的结果⏹X射线衍射分析电子衍射分析中子衍射分析是材料结构分析工作的两个基本特征X射线衍射仪13⏹高能电子衍射分析（HEED）入射电子能量10~200keV●透射电子显微镜（TEM）——可实现样品选定区域的电子衍射分析实现微区样品结构分析与形貌观察相对应⏹低能电子衍射分析（LEED）入射电子能量10~1000eV●样品表面1~5个原子层的结构信息；是晶体表面结构分析的重要方法，应用于表面吸附、腐蚀、催化、外延生长、表面处理等领域●衍射线方向由布拉格方程描述⏹反射式高能电子衍射分析（RHEED）●以高能电子照射较厚固体样品来研究分析其表面结构●为获得表面信息，入射电子采用掠射方式（<5。

材料现代分析测试方法教学大纲

材料现代分析测试方法教学大纲课程名称：材料现代分析测试方法课程编码：1024101 学时：72 学分：4开课学期：6课程类别：必修课课程性质：专业基础课先修课程：材料科学基础，教材：常铁军等主编，材料近代分析测试方法，哈尔滨工业大学出版社一、课程性质、目的与任务：本课程是针对材料学专业各专业方向本科生而开设专业基础课的。

目的是使学生掌握材料主要分析技术方法的基本原理和应用，了解较先进的材料分析方法和应用。

培养学生的材料微观组织结构分析测试及研究的能力。

二、课程的基本内容：光学显微分析仪器；金相试样的制备；特殊光学金相技术与显微硬度的测定；定量金相技术；X射线物理学基础；X射线运动学衍射理论；X射线衍射方法；晶体取向的测定；点阵常数的精确测定；多晶体的物相分析；宏观应力测定；电子与物质的交互作用；透射电子显微分析；扫描电子显微分析；表面成分分析；电子显微技术的新进展及试验方法的选择；核磁共振与电子自旋共振波谱；X 射线光电子能谱；固体高聚物的小角光散射；热分析技术；超声波检测。

三、课程基本要求：1 光学显微分析仪器光学显微镜成象原理：显微镜的种类，金相显微镜成象原理，透镜像差及校正；显微镜的使用；光源及其使用方法，显微镜的放大率及景深。

2 金相试样的制备试样的截取和镶嵌：金相试样的取样原则，金相试样的截取，金相试样的镶嵌，金相试样的磨制；金属显微组织的显示；化学显示，电解显示，其它显示3 特殊光学金相技术与显微硬度的测定偏光显微镜的原理、结构及应用：金相显微镜的偏光装置，偏光装置的调整，偏光显微镜的应用；相衬显微分析的基本原理和相衬显微镜的光学结构；相衬显微分析原理，相衬显微镜的光学结构；高温金相显微镜的结构和应用；高温金相显微镜的结构，高温金相在金属材料研究中的应用；显微硬度及其测定；显微硬度测试原理，显微硬度测试要点。

4 定量金相技术定量金相概述：定量金相的符号及测量基本原理；定量金相用的符号，定量测量基本原理；显微组织特征参数测量；晶粒大小，分散分布的第二相粒子，片层状组织，界面曲率，有向组织参数5 X射线物理学基础X 射线的本质：X 射线谱；连续 X 射线谱，特征 ZX 射线谱；X 射线与物质相互作用；经典散射与经典散射强度，二次特征辐射，X射线的衰减6 X射线运动学衍射理论X 射线衍射方向：布拉格定律；倒易点阵；倒易点阵的定义，倒易点阵的某些关系式，倒易点阵的性质倒易空间中表示衍射条件的矢量方程，埃瓦尔德图解；X 射线衍射强度；一个晶胞的散射振幅，结构因数的计算，粉末多晶的积分强度公式7 X射线衍射方法粉末照相法：粉末法成象原理，德拜－谢乐法；多晶衍射仪法；测角器，探测器，计数电路，实验条件选择及试样制备。