材料特性表征(课件总结)
材料表征技术ppt课件
1.空间点阵
F1-8空间点阵
30
莫塞莱定律
X射线荧光光谱分析和电子探针微区成分分 析的理论16 K射线的双重线
W靶: 0.0709nm 0.0714nm
K波长=？ 加权平均
32
产生特征（标识）X射线的根本原因：内层电子的跃迁 • 激发源：高速电子、质子、中子、 X射线; • 每种元素都有特定波长的标识X射线：X射线光谱分析的原理
indexing, structure refinement and ultimately structure solving • Degree of orientation of the crystallites: texture analysis. • Deformation of the crystallites as a result of the production process: residual stress
• 要求与目标 正确选择方法、制订方案、分析结果 为以后掌握新方法打基础
• 课程安排
10
第一章 X射线的性质
• •1.1 引言 • •1.2 X射线的本质 • •1.3 X射线的产生及X射线管 • •1.4 X射线谱 • •1.5 X射线与固体物质相互作用
11
第一章 X射线的性质 1.1 引言
• 1895， （德，物）伦琴发现X射线 • 1912，（德，物）劳厄发现X射线在晶体 中的衍射
T2-15 特征X射线谱及管电压对特征谱的影响
27
特征X射线产生：能量阈值
EnRn2h(cZ)2
hn2 n1 En2 En1
激发--跃迁--能量降低
KL LK
辐射出来的光子能量
KL hh/c
激发所需能量--与原子核的结合能Ek
材料的测试、表征方法和技巧ppt课件
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
方法一：纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ（m） 和波数1/λ，单位：cm-1 。可以用峰数，峰位，峰
形，峰强来描述。 纵坐标是：吸光度A 应用：有机化合物
的结构解析 定性：基团的特征
吸收频率； 定量：特征峰的强
度
6
方法二：纵坐标是百分透过率T%。百分透过率的定义 是辅射光透过样品物质的百分率，即 T%= I/I0×100%， I是透过强度，Io为入射强度。
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
由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰， 基频峰
由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收 峰，倍1频1 峰
有机化合物基团的特征吸收
化合物红外光谱是各种基团红外吸收的叠加
各种基团在红外光谱的特定区域会出现对应的吸收 带，其位置大致固定
受化学结构和外部条件的影响，吸收带会发生位移， 但综合吸收峰位置、谱带强度、谱带形状及相关峰 的存在，可以从谱带信息中反映出各种基团的存在 与否
12
常见基团的红外吸收带
=C-H C-H CC C=C
O-H O-H（氢键）
C=O C-C，C-N，C-O
S-H P-H N-O N-N C-F C-X
材料特性介绍课件
材料机械特性
03
硬度
01
硬度是材料抵抗外部压力和侵入的能力，是衡量材料
表面和内部硬度的指标。
02
硬度测试可以反映材料的耐磨性、耐腐蚀性和加工性
能。
03
常用的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬
度等。
抗拉强度
抗拉强度是材料在拉伸过程 中所能承受的最大拉力，反
映材料的承载能力。
抗拉强度与材料的成分、晶 体结构、加工工艺等因素有
技术发展
随着技术的不断进步，金相显微镜已经实现了数字化和自 动化，能够更加精准、快速地获取材料表面的微观信息。
X射线衍射分析
01
衍射原理
X射线衍射分析是通过X射线照射材料，分析其衍射图谱，从而确定材
料的晶体结构和相组成。
02
适用范围
X射线衍射分析适用于各种材料的研究，如金属、非金属、陶瓷等，通
过对材料的晶体结构和相组成进行分析，评估材料的性能和应用领域。
常见的金属材料包括钢铁、铜 、铝、钛等。
非金属材料
01
非金属材料具有良好的绝缘性和化学稳定性，同时具有较低的 密度和较高的耐腐蚀性。
02
不同的非金属材料具有不同的特性，如硬度、韧性、耐磨性等
。
常见的非金属材料包括塑料、橡胶、陶瓷、玻璃等。
03
复合材料
复合材料是由两种或两种以上的不同材料通过物理或化学方法结合而成的材料。
技术发展
随着技术的不断进步，能谱分析已经实现了高精度和高灵敏度，能够更加准确、快速地获取材料表面的 元素组成和含量信息。
THANKS.
影响因素：材料化学成分、微观结构 、表面状态、加工条件。
应用场景：多材料系统设计、电子器 件制造。
功能无机材料课件材料的表征
材料微观分析技术绪论
材料研究与微观分析技术
*
材料科学的进展极大地依赖于对材料进行微观分析表征的技术水平
3
1
2
4
宏观上的性能测试和微观上的组成与结构表征，这两个方面构成了材料的检测评价技术
材料设计的重要依据来源于对材料的微观组成和结构分析
材料制备的实际效果必须通过材料微观分析的检验
*
回顾材料研究的四大要素？
*
第三章 材料的表征
BRAND PLANING
讲授：赵宏滨
*
形貌分析
表面分析 ☆
复习内容
结构分析
材料的结构表征
热分析的分类与应用
01
品牌介绍
02
产品展示
制备
表征
设计
材料研究
因此可以说，材料科学的进展极大的依赖于对材料结构分析表征的水平。
热分析
材料制备的实际效果必须通过材料结构分析的检验
材料设计的重要依据
材料设计
传统的“炒菜”法
新材料 开发方法
发展方向
电子结构，原子结构和化学键决定了材料的固有性质
*
材料结构表征的基本方法
*
材料结构的表征目的:成分分析, 结构测定和形貌观察
元素组成 化合物组成 材料亚微观结构分析（形貌分析）
材料组成分析（化学成分分析）
材料微观结构分析 1nm尺度，原子及原子组合层次结构
*
岩石磨损工具
显微成像仪
穆斯堡尔分光光度计
阿尔法粒子Ｘ射线分光计
*
材料微观分析技术的应用
*
材料微观分析技术的应用
*
材料微观分析技术的应用
*
*
材料微观分析技术的应用
材料结构表征与应用ppt课件
固体样品探 测深度
约0.4~2nm（俄歇电 约0.5~2.5nm(金属 子能量50~2000eV范 及金属氧化物)；约 围内）（与电子能量 4~10nm(有机化合 及样品材料有关） 物和聚合物)。
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X射线衍射（X-ray diffraction，XRD）
XRD ，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。
XRD可以做定性，定量分析。即可以分析合金里面的相 成分和含量,可以测定晶格参数,可以测定结构方向、 含量，可以测定材料的内应力，材料晶体的大小等等。 一般主要是用来分析合金里面的相成分和含量。
10
三种组织分析手段的比较
扫描探针显微镜 扫描电子显微镜
观察倍率 ×10000000 ×1000000
×100000
×10000
光学显微镜
×1000
×100
分辨率
1000 0 10
1000 1
×10
100
10
1
0.1 ｎｍ
0.1
0.01
0.001 0.0001 μｍ
11
光学和电子显微镜
光学显微镜是利用光学原理，把人眼所不能分 辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结 构信息的光学仪器
应力分析等； （2）相变过程与产物的X射线研究：相变过程中产物
（相）结构的变化及最终产物、工艺参数对相变的影 响、新生相与母相的取向关系等； （3）固溶体的X射线分析：固溶极限测定、点阵有序化 （超点阵）参数、短程有序分析等； （4）高分子材料的X射线分析：高聚物鉴定、晶态与非 晶态及晶型的确定、结晶度测定、微晶尺寸测定等。
材料的表征技术PPT课件
2021
45
红外光谱仪 一、仪器类型与结构
两种类型：色散型 干涉型（傅里叶变换红外光谱仪）
美国Nicolet公司AVATAR202-1360型FT-IR
46
紫外可见吸收光谱
Ultraviolet and visible spectrophotometry UV—Vis
2021
47
定义：紫外可见吸收光谱: 利用物质的分子或 离子对紫外和可见光的吸收所产生的紫外可 见光谱及吸收程度对物质的组成、含量和结 构进行分析、测定、推断的分析方法。
2021
14
2021
15
2. 物相分析 是指利用衍射的方法探测晶格类型和晶胞常数，
确定物质的相结构。 X-射线衍射 (XRD) 电子衍射 (ED) 中子衍射 (ND)
利用电磁波或运动电子束、中子束，与
材料内部规则排列的原子作用产生相干散射， 获得携带材料内部原子排列信息的衍射斑点， 重组处物质内部结构。
2021
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WDX1000波长色散X射线荧光光谱仪
2021
26
能量色散X射线荧光光谱仪
2021
27
在宝石研究中的应用 X射线荧光光谱仪适用于各种宝石的无损测试。
具有分析的元素范围广； 谱线简单，相互干扰少，分析方法简单； 分析浓度范围较广，从常量到微量； 分析快速、准确、无损。
近年来受到世界各大宝石研究所和宝石检测机构 重视并加以应用。
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红外光区的划分
分子振动能级间跃迁需要的能量小，一般在 0.025～1 eV间。 波长范围：0.75～1000 µm。
红外光谱区在可见光区与微波区之间
近红外区：0.75~2.5 µm （13333 ～ 4000 cm-1 ）
材料表征方法拉曼光谱课件
THANKS
数据分析
结合样品的性质和实验目 的，对特征峰进行定性和 定量分析，得出有关材料 结构和性质的结论。
03
拉曼光谱在材料表征中的应 用
晶体结构分析
总结标词题
拉••曼光文文谱字字能内内够容容通过分 析•材料文中字特内定容振动模 式来• 确文定字其内晶容体结构。
详细描述
拉曼光谱可以检测到 材料中特定分子的振 动模式，这些振动模 式与晶体的对称性和 振动频率密切相关， 从而可以推断出材料
样品安装
将处理好的样品放置在拉曼光谱仪的样品台上，确保样品与激光光路对准。
数据采集
启动光谱仪，收集样品的拉曼散射信号，记录光谱数据。
实验数据处理与分析
01
02
03
数据预处理
对采集到的原始数据进行 整理、平滑和背景校正等 处理，以提高数据质量。
特征峰识别
根据拉曼光谱的原理，识 别出与样品相关的特征峰， 并确定其对应的振动模式。
优点
可以提供分子振动和转动信息，适用 于各种类型的材料，包括非晶体、部 分晶体和有机/无机材料。
05
拉曼光谱的未来发展与展望
高灵敏度拉曼光谱技术
总结词
随着科学研究的深入，对材料表征的精度和灵敏度要求越来 越高，高灵敏度拉曼光谱技术成为未来的发展趋势。
详细描述
高灵敏度拉曼光谱技术通过采用先进的激光技术和信号处理 方法，提高了拉曼散射的信号强度和信噪比，从而能够更准 确地检测微弱信号，对痕量物质和低浓度样品进行有效的表征。
的晶体结构。
总结词
拉曼光谱在晶体结构 分析中具有高精度和
高灵敏度。
详细描述
拉曼光谱的分辨率高， 可以区分不同晶体的 振动模式，从而准确 地确定材料的晶体结 构。此外，拉曼光谱 的灵敏度高，可以检 测到微小的晶体结构
材料科学学习总结材料性能测试和表征的实验方法
材料科学学习总结材料性能测试和表征的实验方法在材料科学学习中，材料性能测试和表征的实验方法是非常重要的环节，它们可以帮助我们了解材料的特性、性能和结构。
本文将对材料性能测试和表征的实验方法进行总结，旨在帮助读者了解这一领域的基本知识和技术。
一、材料性能测试方法材料性能测试是研究材料特性和性能的重要手段，它可以通过实验手段来确定材料的力学、热学、电学等性能。
以下是一些常见的材料性能测试方法：1. 强度测试：强度是材料的重要性能之一，它可以反映材料的抗拉、抗压、抗弯等能力。
常用的强度测试方法有拉伸试验、压缩试验和弯曲试验等。
2. 硬度测试：材料的硬度是指材料抵抗形变和磨损的能力，它可以用来判断材料的耐磨性和耐腐蚀性。
常用的硬度测试方法有布氏硬度试验、洛氏硬度试验和维氏硬度试验等。
3. 热学性能测试：热学性能是材料在热力学过程中的性能表现，包括热导率、热膨胀系数、热稳定性等。
常用的热学性能测试方法有热导率测试、热膨胀系数测试和热分析测试等。
4. 电学性能测试：电学性能是材料在电场中的性能表现，包括电导率、介电常数、电阻率等。
常用的电学性能测试方法有电导率测试、介电常数测试和电阻率测试等。
二、材料表征的实验方法材料表征是研究材料结构和性能的重要手段，它可以通过实验手段来观察和分析材料的形貌、组织结构和成分等。
以下是一些常见的材料表征实验方法：1. 显微观察：显微观察是观察材料形貌和组织结构的主要方法，包括光学显微镜观察、扫描电子显微镜观察和透射电子显微镜观察等。
2. 物相分析：物相分析可以确定材料的组成和相变规律，常用的方法有X射线衍射、电子衍射和质谱分析等。
3. 红外光谱分析：红外光谱可以用来研究材料分子的振动和转动，常用于组分分析和结构鉴定。
4. 热分析：热分析可以研究材料在加热或冷却过程中的热行为，包括差热分析和热重分析等。
5. 界面分析：界面分析是研究材料界面性质和结构的重要手段，包括原子力显微镜观察、透射电子显微镜观察和扫描电子显微镜观察等。
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。
材料的性能PPT课件
切削速度、进给量和切削深度等切削参数对于金属的切削加工性有重要影响。合理的切削 参数可以提高加工效率、降低成本并延长刀具使用寿命。
06
材料性能的影响因素与改善途径
化学成分的影响
元素种类与含量
01
不同元素对材料性能有不同影响，如增加强度、硬度、耐腐蚀
性等。
合金化
02
通过添加合金元素，改善材料的力学性能、物理性能和化学性
电阻率
材料对电流的阻碍程度， 高电阻材料可用于绝缘体 等。
磁学性能
磁化率
磁导率
材料在磁场作用下的磁化程度，反映 材料的磁性。
材料对磁场的响应程度，高磁导材料 可用于电磁铁等。
矫顽力
去除磁场后，材料保持磁化状态的能 力。
光学性能
折射率
光线在材料中传播速度 与真空中传播速度的比 值，影响透镜等光学元
热学性能
01
02
03
热容
材料吸收或放出热量时， 温度变化的程度，反映材 料储存热能的能力。
热导率
材料传导热量的能力，高 导热材料可用于散热器等 。
热膨胀系数
材料在温度变化时，体积 或长度的变化程度。
电学性能
电导率
材料传导电流的能力，高 电导材料如铜、银等用于 导线。
介电常数
材料在电场作用下的极化 程度，影响电容器等电子 元件的性能。
塑性
金属材料在载荷作用下，产生塑 性变形（永久变形）而不破坏的 能力。
硬度与韧性
硬度
材料局部抵抗硬物压入其表面的能力 。
韧性
材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形 功和断裂功的能力。
疲劳与蠕变
疲劳
材料在交变应力作用下发生的性能变化。
《材料分析》课件
绿色环保
发展可再生、可循环利用的材料，降 低材料生产和使用过程中的环境污染 ，实现可持续发展。
复合化
通过材料的复合化，实现各材料之间 的优势互补，提高材料的综合性能和 应用范围。
THANKS
感谢观看
析有助于提高飞行器和航天器的性能和安全性。
02
CATALOGUE
材料分析方法化学分析法总结词通过化学反应对材料进行定性和定量分析的方法。
详细描述
化学分析法是利用化学反应来测定材料中组分的含量。它通常包括滴定分析、重 量分析和气体分析等方法。这些方法可以确定材料中各种元素的含量，以及化合 物或离子的存在与否。
《材料分析》 ppt课件
contents
目录
• 材料分析概述 • 材料分析方法 • 材料性能分析 • 材料结构分析 • 材料成分分析 • 材料应用与发展趋势
01
CATALOGUE
材料分析概述
材料分析的定义
总结词
材料分析是对材料进行测试、表征和鉴别的过程，旨在了解材料的性质、结构 和性能。
详细描述
X射线衍射分析
电子衍射分析
利用电子在晶体中的衍射现象，进行 晶体结构分析和测定。
利用X射线在晶体中的衍射现象，分 析晶体的晶格常数、晶面间距等晶体 结构参数。
分子结构分析
01
02
03
分子几何构型
根据分子中原子之间的连 接方式和空间排列，确定 分子的几何构型，如直线 型、平面型、立体型等。
分子光谱分析
利用分子吸收光谱和发射 光谱的特性，分析分子内 部的结构和运动状态。
分子力学计算
利用量子力学和分子力学 计算方法，模拟分子的结 构和性质，预测分子的物 理和化学性质。
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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。
电子与固体物质相互作用13. 电子与固体物质发生弹性散射特点：弹性散射：elastic scattering如果在散射过程中入射电子只改变方向，但其总动能基本上无变化，则这种散射称为弹性散射。
弹性散射的电子符合布拉格定律。
携带有晶体结构、对称性、取向和样品厚度等信息。
在电子显微镜中用于分析材料的结构。
14. 电子与固体物质发生非弹性散射，原子被激发的类型有哪些：单电子激发（二次电子）、等离子激发、声子激发。
15. 二次电子的定义、特点及应用。
二次电子：发生非弹性散射时，被入射电子轰击出来的样品中原子的核外电子。
特点：对试样表面状态非常敏感，能有效地显示试样表面的微观形貌。
分辨率高，可达5-10 nm。
应用：扫描电子显微镜成像主要手段。
16. 在入射电子束作用下X射线产生的物理机制：当入射电子与原子中内层电子发生非弹性散射时也会损失其部分能量，这部分能量将激发内层电子电离，芯电子激发，在此过程中除了产生二次电子外还伴随着X射线光子产生，失掉内层电子的原子处于不稳定的较高能量状态，依据一定的选择定则向能量较低的量子态跃迁，跃迁的过程中将可能发射具有特征能量的X射线光子，用于分析材料的成分。
17．在入射电子束作用下俄歇电子产生过程：入射电子在样品原子激发内层电子后外层电子跃迁至内层时，多余能量如果不是以X射线光子的形式放出，而是将能量传递给一个最外层电子，该电子获得能量挣脱原子核束缚，并逸出样品表面，成为自由电子，这样的自由电子称为俄歇电子。
18. 电子和物质相互作用产生的信号有哪些？透射电子、透过散射电子、二次电子、特征X 射线、电子束电导、电子生伏特、阴极荧光、背发射电子、俄歇电子。
举例说明有效作用深度：俄歇电子0.4 - 2 nm，二次电子5-10 nm，背散射电子100 nm - 1 um，X射线光子500 nm - 5 um。
透射电镜：19. 透射电镜的分辨率：点分辨率: r=0.23～0.25nm，线分辨率: r=0.104～0.14nm20. 透射电镜中质厚衬度定义：对于无定形或者非晶体试样，电子图像的衬度是由于试样各部分的密度ρ或者原子序数Z和厚度t不同形成的，这种衬度称为质量厚度(ρt) 衬度，简称质厚衬度。
绘图说明质厚衬度形成过程。
21. TEM的样品制备方法:支持膜法、复型法、晶体薄膜法、超薄切片法。
22. 支持膜材料必须具备下列条件：①本身没有结构，对电子束的吸收不大；②本身颗粒度要小，以提高样品分辨率；③本身有一定的力学强度和刚度，能忍受电子束的照射而不致畸变或破裂。
分成三个主要的部分：23. TEM的电子光学系统包括：A 照明系统电子枪，聚光镜，B 成像系统物镜(Objective lens)中间镜(Intermediate lens)投影镜(Projector lens)，C 观察和记录系统。
扫描电子显微镜24. 扫描电子显微镜的特点：(1)高的分辨率，精确聚焦的电子束作为探针，超高真空技术的发展，场发射电子枪的应用，分辨率已达到1nm左右；(2)有较高的放大倍数，20-20万倍连续可调；(3)有很大的景深，视野大，成像富有立体感，可直接观察各种试样凹凸不平表面的细微结构；(4)配有X射线能谱仪装置，可以同时进行显微组织形貌观察和微区成分分析；(5)试样制备简单25. 扫描电子显微镜的信号：包括二次电子、背散射电子、X射线等26. 扫描电子显微镜的成像原理：用聚焦电子束在样品表面扫描时激发产生的某些物理信号来调制成像，不用透镜放大成像，类似电视或摄像的方式成像。
光栅扫描，逐点成像27. 绘图说明二次电子发射系数与入射电子束和试样表面法线n之间夹角α关系：δ=δ0/cosα式中δ0是物质的二次电子发射系数，是一个与具体物质有关的常数。
可见二次电子的发射系数随α角的增加而增大。
28. 绘图说明在试样表面凸凹不平的部位，入射电子束的作用所产生的二次电子的信号的强度要比在试样表面其他平坦的部分产生的信号强度大，因而形成表面形貌衬度。
29阐明在扫描电子显微镜中利用背散射电子成像时成分衬度成因。
成分衬度是由试样微区的原子序数或化学成分的差异所形成的。
背散射电子大部分是受原子反射回来的入射电子，因此受核效应的影响较大。
如果试样表面存在不均匀的元素分布，则平均原子序数较大的区域将产生强的被散射电子信号，因而在被散射电子像上显示出较亮的衬度；反之平均原子序数较小的区域在被散射电子像上是暗区。
因此，根据被散射电子像的亮暗程度，可判别出相应区域的原子序数的相对大小，由此可对金属及合金的显微组织进行成分分析。
30在扫描电子显微镜中为什么要进行镀膜处理，以及如何处理。
扫描电镜的优点是能直接观察块状样品。
但为了保证图像质量，对样品表面的性质有如下要求：（1）导电性好，以防止表面积累电荷而影响成像；（2）具有抗热辐照损伤的能力，在高能电子轰击下不分解、变形；（3）具有高的二次电子和背散射电子系数，以保证图像良好的信噪比。
对于不能满足上述要求的样品，如陶瓷、玻璃、塑料等绝缘材料，导电性差的半导体材料，热稳定性不好的有机材料和二次电子、背散射电子系数较低的材料，都需要进行镀膜处理。
最常用的镀膜材料是金，在扫描电镜制样技术中最多的是真空蒸发和离子溅射镀膜法。
金的熔点较低，易蒸发；二次电子和被散射电子的发射效率高；化学稳定性好膜厚的控制应根据观察的目的和试样的性质来决定。
一般从图像真实性出发，膜厚应尽量薄一些，对于金膜，通常控制在3-80nm之间。
扫描探针显微镜31 最主要的两种扫描探针显微镜：扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)32 在恒电流模式下，扫描隧道显微镜是如何工作的？恒电流模式是针尖在样品表面扫描时，在偏压不变的情况下，始终保持隧道电流恒定。
当给定偏压Vb，并确定样品-针尖的平均功函数时，隧道电流的大小仅取决于针尖-样品间的距离S。
在恒电流模式下，STM的反馈控制系统通过调整扫描器在每个测量点的高度动态地保证隧道电流不变。
比如，当系统检测到隧道电流增加时，就会调整加在压电扫描器上的电压来增加针尖-样品间隙。
如果系统把隧道电流恒定在2%的范围以内，则针尖与样品间的距离变化可以保持在1pm以内。
因此，STM在与样品表面垂直的方向上的深度分辨率可以达到几个pm。
33. 在恒高模式下，扫描隧道显微镜是如何工作的？恒高模式下始终控制针尖在样品表面某一水平高度上扫描，随着样品表面高低起伏，隧道电流不断变化。
通过提取扫描过程中针尖-样品间隧道电流变化的信息（反映出样品表面起伏的结构特征），就可以得到样品表面的原子图像。
34. 原子力显微镜两个独特的部分是：对微弱力敏感的悬臂和力检测器。
35. 绘出原子力显微镜的结构示意图，说明如何利用光学技术检测针尖与样品之间的作用力。
针尖和样品表面间的力导致悬臂弯曲或偏转。
当针尖在样品上方扫描或样品在针尖下做光栅式运动时，探测器可实时地检测悬臂的状态，并将其对应的表面形貌像显示纪录下来。
利用光学技术检测悬臂位置一束激光被悬臂反射到位敏光探测器(PSPD)，当悬臂变形时投射在探测器上的激光光斑的位置发生偏移，PSPD可以1nm的精度测量出这种偏移。
36. 扫描探针显微镜的特点：1. 分辨率高2、可实时地得到随时间变化的表面的三维图像应用：可用于表面扩散等动态过程的研究。
3、可以观察单个原子层的局部表面结构，而不是体相或整个表面的平均性质。
应用：可直接观察到表面缺陷、表面重构、表面吸附体的形态和位置，以及由吸附体引起的表面重构等。
4、可在真空、大气、常温等不同环境下工作，甚至可将样品浸在水和其它溶液中，不需要特别的制样技术，并且探测过程对样品无损伤。
应用：适用于研究生物样品和在不同试验条件下对样品表面的评价，例如对于多相催化机理、超导机制、电化学反应过程中电极表面变化的监测等。
5、配合扫描隧道谱，可以得到有关表面结构的信息，例如表面不同层次的态密度、表面电子阱、电荷密度波、表面势垒的变化和能隙结构等。
6、在技术本身，SPM具有的设备相对简单、体积小、价格便宜、对安装环境要求较低、对样品无特殊要求、制样容易、检测快捷、操作简便等特点，同时SPM的日常维护和运行费用也十分低廉。
第二篇分子结构分析概论1. 电磁辐射与材料的相互作用的作用种类：1. 吸收：吸收光谱2. 发射：发射光谱3. 散射：散射光谱4. 光电离：光电子能谱2红外光谱最基本原理是：当红外区辐射光子所具有的能量与分子振动跃迁所需要的能量相当时，分子振动从基态跃迁到高能态，在振动时伴随着偶极矩的改变者就吸收红外光子，形成红外吸收光谱。
3. 利用经典力学模型计算C-H键的伸缩振动频率以上式计算有机分子中C-H键伸缩振动频率，μ以原子质量单位为单位。