现代材料分析测试技术材料分析测试技术48页PPT
现代材料分析测试技术第一章绪论 ppt课件
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绪论
材料现代研究方法 组织形貌分析
光学显微分析，扫描电子显微镜，扫描探针显微 镜，扫描隧道显微镜和原子力显微镜。
材料科学基础 固体中的原子键合
键合力与能量，杂化轨道的键合，分子轨道的 键合，原子间基本键型，离子键、共价键、金 属键，弱作用键
物相分析
物相分析的意义及含义,电磁波及物质波的衍射 理论,X射线衍射物相分析,电子衍射及显微分析
成分设计
煤炭、金属、水泥、陶瓷等等
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“四要素”基本内涵
（1）成分、组成与结构
组织设计
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“四要素”基本内涵
（1）成分、组成与结构
复合设计
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“四要素”基本内涵
（2）合成与加工
所有尺度上原子、分子及分子团对结构的控制 新结构转化为材料与结构的演化过程 宏观加工引发的微观结构变化与“意外”现象
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“四要素”基本内涵
腐蚀行为 环境腐蚀 应力腐蚀 氢脆
疲劳行为
弯曲疲劳 接触疲劳 拉压疲劳 振动疲劳
时效行为 组织稳定性 蠕变变形 老化 辐照脆化
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复合环境行为
腐蚀+疲劳 疲劳+蠕变
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合 成 设 计 （ 成 分 结 构 ）
材料科学与工程
加 工
宏观组织（晶 粒 形态 与尺寸） 微观组织（亚晶界、 枝晶间距、次生相） 强化相的形态、尺寸 及分布 多相合金的相结构 组织均匀性 控 成分均匀性（宏观与 构 微观偏析） 组织致密性 夹杂、气孔等 应力、变形、开 裂等 晶体结构缺陷（点缺 陷、位错、孪晶等） 非晶、微晶、纳米晶 及非平衡晶
材料分析测试技术ppt重点
⏹材料分析技术就是人们为了获取材料的物理/化学/机械等方面的信息而采用的一些实验方法和手段⏹就是利用一种探测束——如电子束、离子束、光子束等，时常还加上电场、磁场、热等的作用，来分析材料的形貌、化学组成、原子结构、原子状态、电子状态等方面的信息。
⏹材料分析方法发展方向：更高的灵敏度更好的选择性更高的准确性更快的分析速度更高的自动化程度更完善的多元分析能力更可信的形态分析无损分析原位分析（in situ）/活体内分析(in vivo)/实时(real time)分析衍射（diffraction）是指波遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象。
X射线的波粒二象性X射线的本质是电磁辐射，与可见光完全相同，仅是波长短而已，因此具有波粒二像性。
波动性X射线的波长范围：0.01~100 Å 表现形式：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。
⏹X射线的产生原理：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。
⏹连续X射线谱X射线连续谱的强度随着X射线管的管电压增加而增大，最大强度所对应的波长λmax变小，最短波长界限λ0减小；连续谱中接近最短波长处的辐射较多。
⏹连续谱的经验公式可表达为：C为常数，Z为阳极材料的原子序数。
⏹标识X射线是在连续谱的基础上叠加若干条具有一定波长的谱线，它和可见光中的单色相似，亦称单色X射线。
⏹激发电压的计算为激发被照物体的k系荧光辐射，电子束的（或照射x射线光子的）能量至少等于为被照物体的k系吸收限波长。
则靶的激发电压为波长单位为nm，电压单位为V。
⏹一束可见光以任意角度投射到镜面上都可以产生反射，而原子面对X射线的反射并不是任意的，只有当θ、λ、d三者之间满足布拉格方程时才能发生反射，所以把X射线这种反射称为选择反射。
⏹产生衍射的条件为λ<2d⏹X射线衍射分析方法1)照相法；2)衍射仪法⏹粉末照相法是将一束近平行的单色X射线投射到多晶样品上，用照相底片记录衍射线束强度和方向的一种实验法。
材料现代分析测试方法68页PPT
材料现代分析测试方法
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、候请收 敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
《材料分析测试技术》课件
在生物学领域，材料分析测试技术用于研 究生物大分子的结构和功能，以及生物材 料的性能和生物相容性。
医学领域
环境科学领域
在医学领域，材料分析测试技术用于药物 研发、医疗器械性能评价以及人体组织与 器官的生理和病理研究。
在环境科学领域，材料分析测试技术用于 环境污染物检测、生态系统中物质循环的 研究以及环保材料的性能评估。
反射光谱测试技术
通过测量材料对不同波长光的反射率，分 析材料的表面特性、光学常数和光学性能 。
发光光谱测试技术
研究材料在受到激发后发射出的光的性质 ，包括荧光、磷光和热辐射等，以了解材 料的发光性能和光谱特性。
透射光谱测试技术
通过测量材料对不同波长光的透射率，分 析材料的透光性能、光谱特性和光学常数 。
磁粉检测技术
总结词
通过磁粉与材料相互作用，检测其表面和近表面缺陷。
详细描述
磁粉检测技术利用磁粉与被检测材料的相互作用，通过观察磁粉的分布和排列，检测材 料表面和近表面的裂纹、折叠等缺陷。该技术广泛应用于钢铁、有色金属等材料的检测
。
涡流检测技术
总结词
通过电磁感应在材料中产生涡流，检测其表 面和近表面缺陷。
《材料分析测试技术》ppt课件
目录
• 材料分析测试技术概述 • 材料物理性能测试技术 • 材料化学性能测试技术 • 材料力学性能测试技术 • 材料无损检测技术 • 材料分析测试技术的应用与展望
01
材料分析测试技术概述
Chapter
定义与目的
定义
材料分析测试技术是指通过一系列实验手段对材料 进行物理、化学、机械等性能检测，以获取材料组 成、结构、性能等方面的信息。
电学性能测试技术
电容率测试技术
材料分析测试技术PPT课件
■X射线探测器：WDS中使用的探测器和 XRD中使用的一样。
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WWDDSS和EDSS的的比比较较
能谱仪（EDS）
• 目前最常用的能谱仪是Si(Li)X射线能谱仪。 其关键部件是Si(Li)检测器即锂漂移硅固态 检测器（结构示意图见P162图2-94）。
• Si(Li)探测器要始终处在真空中，探头装在 与存有液氮的杜瓦瓶相连的冷指内，日常 保养麻烦费用较高。
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Si(Li)能谱仪的优点
▲分析速度快，几分钟内即可分析和确定样 品中含有的所有元素。分析范围为11Na～ 92U的所有元素。
操作特性
WDS
分析元素范围 Z≥4
分辨率
高
分析精度
±1～5%
对表面要求 平整,光滑
分析速度
慢
谱失真
少
最小束斑直径 ～200nm
探测极限
0.01～0.1％
使用范围
精确的定量分
析
EDS
Z≥11 低
≤±5% 粗糙表面也适用
快
多
～5nm
0.1～0.5％
适合于与SEM配合
使用
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EPMA分析方法
EPMA有四种分析方法
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2.8 扫描隧道显微镜（简介）
• 扫描隧道显微镜简称STM，是新型的表面分析仪 器，是1982年，由G.Binnig和H.Rhrer等人发明 的，该发明于1986年获诺贝尔奖。
• STM的原理：STM以原子尺度的极细探针及样品 作为电极，当针尖与样品非常接近时（约1nm）， 就产生隧道电流。通过记录扫描过程中，针尖位 移的变化，可得到样品表面三维显微形貌图。
材料的现代分析测试技课件
§1－5
X射线与物质的相互作用
一、X射线的散射
物质对X射线的散射主要是电子与X射线的相互作用的结果。 相干散射 相干散射 X射线的散射 X射线的散射 非相干散射 非相干散射 入射X射线与物质中原子 入射X射线与物质中原子 核束缚较松的的电子相互 核束缚较松的的电子相互 作用所产生的衍射效应。 作用所产生的衍射效应。 入射X射线与物质中原子 入射X射线与物质中原子 核束缚较紧的的电子相互 核束缚较紧的的电子相互 作用所产生的衍射效应。 作用所产生的衍射效应。
R∞－里德伯常数， R∞＝1.0974×107m-1
1 = k ⋅ (z － σ ) λ
莫塞莱定律
莫塞莱定律说明：标识X射线的波长取决于物质的原子序数。 不同的物质原子序数不同，标识X射线的波长不同，一种物质 有它自己的标识X射线的波长 如果把K层电子电离，所产生的X射线为K系标识X射线： K层电子电离后，L层电子跃迁到K层所得的X射线为Kα射线， M层电子跃迁到K层所得的X射线为Kβ射线， N层电子跃迁到K层所得的X射线为Kγ射线，
① 波动性
X射线沿着y方向传播时，同时具有电场强度E和 磁场强度H，这两个矢量总是以相同的周相，在两个 相互垂直的平面内作周期振动且于y方向相垂直。传 播速度等于光速。
如果用数学式子表示波函数：
r r y t ϕ E = E 0 exp[2πi ( − − )] λ T 2π r r y t ϕ H = H 0 exp[2πi ( − − )] λ T 2π
Z靶≤Z试样＋1
结
束
第二章 X射线衍射方向
§2－1 晶体几何学基础
一、空间点阵
在晶体中凡是几何 环境、物理环境完全相 同的点称为等同点。 这些等同点按连接 起来，按原晶体中的原 子(原子团)的排列完全 相同的骨架，称为空间 点阵。