(完整版)现代材料测试技术——知识点识记
材料测试技术复习知识点
材料测试技术复习知识点1.材料性能测试：材料性能测试是材料测试技术的核心内容之一、常见的材料性能测试包括力学性能测试、热性能测试、电性能测试等。
力学性能测试主要包括拉伸、压缩、弯曲等力学性能的测试，可以得到材料的强度、弹性模量、延伸率等力学性能参数。
热性能测试主要包括热膨胀系数、热导率、热稳定性等参数的测试。
电性能测试主要包括电导率、电阻率、介电常数等参数的测试。
这些测试可以帮助工程师和科研人员理解材料的性能特点，为材料选择和应用提供依据。
2.材料结构分析：材料结构分析是材料测试技术的另一重要内容。
结构分析主要包括显微结构分析、晶体结构分析和表面形貌分析。
显微结构分析主要通过光学显微镜、电子显微镜等工具对材料微观结构进行观察和分析，可以得到材料的晶粒大小、组织状态等信息。
晶体结构分析主要通过X射线衍射等手段对材料的晶体结构进行研究，可以得到材料的晶格常数、晶面指数等参数。
表面形貌分析主要通过扫描电子显微镜、原子力显微镜等工具对材料表面形貌进行观察和分析，可以得到材料的形貌特征和表面粗糙度等参数。
3.材料成分分析：材料成分分析是材料测试技术的另一个重要内容。
成分分析主要包括元素分析和化学组成分析。
元素分析主要是通过原子吸收光谱、电感耦合等离子体发射光谱等方法对材料中元素的含量进行测定，可以得到材料中各个元素的含量分布。
化学组成分析主要是通过质谱仪、红外光谱仪等方法对材料中化学组成和官能团进行鉴定，可以得到材料的化学成分和官能团结构。
4.材料性能评价：材料性能评价是材料测试技术的另一个重要内容。
性能评价主要是通过对材料进行一系列测试，来评价材料的适用性和可靠性。
常见的材料性能评价方法包括疲劳寿命测试、耐腐蚀性评价、抗磨损性评价等。
这些评价方法可以帮助生产厂家和应用方确定材料的使用寿命和适应环境。
5.材料缺陷检测：材料缺陷检测是材料测试技术的重要应用之一、常见的材料缺陷检测方法包括超声波检测、X射线检测、磁粉检测等。
现代材料检测技术及检测方法复习要点
现代材料检测技术及检测方法复习要点一．热分析定义：热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度之间关系的一类技术。
1.热重分析（Thermogravimetry，TG）定义：热重法是在程序控温下，测量物质的质量与温度或时间的关系的方法，通常是测量试样的质量变化与温度的关系。
影响因素：升温速度，气氛，样品的粒度和用量，试样皿温度的标定2.差热分析（Differential Thermal Analysis，DTA）定义：差热分析是在程序控制温度下，测量物质与参比物之间的温度差与温度关系的一种技术。
差热分析曲线描述了样品与参比物之间的温差(ΔT)随温度或时间的变化关系。
影响因素：气氛和压力的选择，升温速率的影响和选择，试样的预处理和粒度，参比物的选择，纸速的选择3.差示扫描量热分析（Differential Scanning Calorimetry，DSC）；定义：差示扫描量热法(DSC)是在程序控温下，测量物质和参比物之间的能量差随温度变化关系的一种技术4.差热重分析（Differential Thermogravimetry, DTG）DTG曲线是TG曲线对温度或时间的一阶导数，即质量变化率5.在DTA曲线中，吸热效应用谷来表示，放热效应用峰来表示所不同的是：在DSC曲线中，吸热(endothermic)效应用凸起正向的峰表示凹下的谷表示(热焓增加)，放热(exothermic)效应用凹下的谷表示(热焓减少)。
二．电镜分析1.定义：TEM用聚焦电子束作照明源，使用于对电子束透明的薄膜试样，以透过试样的透射电子束或衍射电子束所形成的图像来分析试样内部的显微组织结构。
2.为什么采用电子束而不用自然光？决定因素1）显微镜的分辨率2）自然光与电子束的波长3）有效放大倍数透射电镜的有效放大倍数M=人眼的分辨率（0.2mm）/投射电镜的分辨率（0.1nm），而光学显微镜的分辨率为200mm。
由显微镜的分辨率与光源的波长决定了透射电子显微镜的放大倍率远大于普通光学显微镜；3.场深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。
材料现代测试技术内容总结
1. X射线产生的基本条件答：①产生自由电子；②使电子做定向高速运动；③在电子运动的路径上设置使其突然减速的障碍物。
5. X射线相干散射与非相干散射现象答：相干散射：当X射线与原子中束缚较紧的内层电子相撞时，电子振动时向四周发射电磁波的散射过程。
非相干散射：当X射线光子与束缚不大的外层电子或价电子或金属晶体中的自由电子相撞时的散射过程。
6. 光电子、荧光X射线以及俄歇电子的含义答：光电子：光电效应中由光子激发所产生的电子（或入射光量子与物质原子中电子相互碰撞时被激发的电子）。
荧光X射线：由X射线激发所产生的特征X射线。
俄歇电子：原子外层电子跃迁填补内层空位后释放能量并产生新的空位，这些能量被包括空位层在内的临近原子或较外层电子吸收，受激发逸出原子的电子叫做俄歇电子。
7. X射线吸收规律、线吸收系数答：X射线吸收规律：强度为I的特征X射线在均匀物质内部通过时，强度的衰减与在物质内通过的距离x成比例，即-dI/I=μdx 。
线吸收系数：即为上式中的μ，指在X射线传播方向上，单位长度上的X射线强弱衰减程度。
2、电磁透镜的像差是怎样产生的，如何来消除或减小像差？解：电磁透镜的像差可以分为两类：几何像差和色差。
几何像差是因为投射磁场几何形状上的缺陷造成的，色差是由于电子波的波长或能量发生一定幅度的改变而造成的。
几何像差主要指球差和像散。
球差是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造成的，像散是由透镜磁场的非旋转对称引起的。
消除或减小的方法：球差：减小孔径半角或缩小焦距均可减小球差，尤其小孔径半角可使球差明显减小。
像散：引入一个强度和方向都可以调节的矫正磁场即消像散器予以补偿。
色差：采用稳定加速电压的方法有效地较小色差。
3、说明影响光学显微镜和电磁透镜分辨率的关键因素是什么？如何提高电磁透镜的分辨率？解：光学显微镜的分辨本领取决于照明光源的波长。
电磁透镜的分辨率由衍射效应和球面像差来决定，球差是限制电磁透镜分辨本领的主要因素。
材料测试技术 知识点资料
1.产生X 射线的条件：①产生自由电子②使电子作定向高速运动③在其运动的路径上设置一个障碍物，使电子突然减速2.X 射线的性质：沿直线传播；经过电场或磁场不发生偏转；具有很强的穿透力；通过物质时可以被吸收使其强度衰减，还能杀伤生物细胞，具有波粒二象性。
3.连续X 射线谱产生机理：当高速电子流轰击阳极表面时，电子运动突然受到阻击，产生极大的负加速度，一个带有负电荷的电子在受到这样一种加速度时，电子周围的电磁场发生急剧的变化，必然要产生一个电磁波，该电磁波具有一定的波长，而数量极大的电子流射到阳极靶上时，由于到达靶面上的时间和被减速的情况各不相同，因此产生的电磁波将具有连续的各种波长，形成连续X 射线谱。
4.特征X 射线谱产生机理：当X 射线管电压加大到某一临界值V K 时高速运动的电子动能足以将阳极物质原子的K 层电子给激发出来。
于是在低能级上出现空位，原子系统能量升高，处于不稳定状态，随后高能级电子跃迁到K 层空位，使原子系统能量降低重新趋于稳定，在这个过程中，原子系统内电子从高能级向低能级的这种跃迁，多余的能量将以光子的形式辐射出特征X 射线。
5.请按波长由短到长的顺序对X 射线，可见光，红外线，紫外线进行排练：X 射线<紫外线<可见光<红外线。
6.X 射线本质上是一种 电磁波 。
7.波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的 衍射 。
8.相对于波长而言，障碍物的尺寸 越大 ，衍射现象越不明显。
9.系统消光包括 点阵消光 和 结构消光 。
10.X 射线衍射分析时，晶胞的形状和尺寸与衍射线的 分布规律 有关；原子的种类及其在晶胞中的位置与衍射线的 强度 有关。
11.X 射线衍射分析时，衍射线的低角度线和高角度线中比较重要的是 低角度线 ，强线和弱线更重要的是 强线 。
12.在扫描电镜中，可以利用 会聚透镜 和 电磁透镜 两种透镜对电子进行会聚。
13.在波谱仪和能谱仪中，能同时测量所有元素的是 能谱仪 ，定量分析准确度高的是 波谱仪 。
材料现代分析方法知识点
材料现代分析方法知识点材料现代分析方法知识点1.什么是特征X射线？当管压增至与阳极靶材对应的特定值U k时，在连续谱的某些特定波长位置上出现一系列陡峭的尖峰。
该尖峰对应的波长λ与靶材的原子序数Z存在着严格的对应关系，尖峰可作为靶材的标志或特征，故称尖峰为特征峰或特征谱。
2.什么是电子探针的点分析、线分析、面分析？①点分析：将电子束作用于样品上的某一点，波谱仪分析时改变分光晶体和探测器的位置，收集分析点的特征X射线，由特征X射线的波长判定分析点所含的元素；采用能谱仪工作时，几分钟内可获得分析点的全部元素所对应的特征X射线的谱线，从而确定该点所含有的元素及其相对含量。
②线分析：将探针中的谱仪固定于某一位置，该位置对应于某一元素特征X射线的波长或能量，然后移动电子束，在样品表面沿着设定的直线扫描，便可获得该种元素在设定直线上的浓度分布曲线。
改变谱仪位置则可获得另一种元素的浓度分布曲线。
③面分析：将谱仪固定于某一元素特征X射线信号（波长或能量）位置上，通过扫描线圈使电子束在样品表面进行光栅扫描（面扫描），用检测到的特征X射线信号调制成荧光屏上的亮度，就可获得该元素在扫描面内的浓度分布图像。
3. XRD对样品有何要求？粉末样品应干燥，粒度一般要求约10~80μm，应过200目筛子（约0.08mm），且避免颗粒不均匀。
块状样品应将其处理成与窗孔大小一致，可扫描宽度宜大于5mm，小于30mm，至少保证一面平整。
4.电子探针分析原理？电子探针是一中利用电子束作用样品后产生的特征X射线进行微区成分分析的仪器。
其结构与扫描电竞基本相同，所不同的只是电子探针检测的是特征X射线，而不是二次电子或背散射电子。
5.结构因子的计算？P68（1）简单点阵：简单点阵的晶胞仅有一个原子，坐标为（0，0，0），即X=Y=Z=0，设原子的散射因子为f，则(公式3-69) （2）底心点阵：底心点阵的晶胞有两个原子，坐标分别为（0，0，0），（1/2,1/2,0）各原子的散射因子为f，则（公式3-70）（3）体心点阵：体心点阵的晶胞有两个原子，坐标分别为（0，0，0），（1/2,1/2,1/2）各原子的散射因子为f，则（公式3-71）（4）面心点阵：面心点阵的晶胞有4个原子，坐标分别为（0，0，0），（1/2,1/2,0），（1/2,0,1/2），（0,1/2,1/2）各原子的散射因子为f，则（公式3-72）6.X射线衍射与电子衍射的关系（比较）？P150（1）电子波的波长短，远远小于X射线，同等衍射条件下，它的衍射半角很小，衍射束集中在前方额，而x射线的衍射半角可接近90度。
材料测试分析及技术考试重点总结
材料测试分析及技术考试重点总结第一篇：材料测试分析及技术考试重点总结十一章晶体薄膜衍射成像分析一、薄膜样品的制备必须满足以下要求：1.薄膜样品的组织结构必须和大块样品相同，在制备过程中，这些组织结构不发生变化。
2.薄膜样品厚度必须足够薄，只有能被电子束透过，才有可能进行观察和分析。
3.薄膜样品应有一定强度和刚度，在制备，夹持和操作过程中，在一定的机械力作用下不会引起变形或损坏。
4.在样品制备过程中不容许表面产生氧化和腐蚀。
氧化和腐蚀会使样品的透明度下降，并造成多种假象。
二、薄膜样品制备工艺过程和方法：第一步是从大块试样上切割厚度为0.3—0.5mm厚的薄片。
电火花线切割法是目前用得最广泛的方法第二步骤是样品的预先减薄。
包括机械法和化学法。
机械减薄法是通过手工研磨来完成的，把切割好的薄片一面用黏结剂粘接在样品座表面，然后在水砂纸上进行研磨减薄。
化学减薄法。
这种方法是把切割好的金属薄片放入配好的试剂中，使它表面受腐蚀而继续减薄。
第三步骤是最终减薄。
最终减薄方法有两种即双喷减薄和离子减薄。
四、晶体结构的消光规律1.简单立方：Fhkl恒不等于零，即无消光现象。
2.面心立方：h、k、l为异性数时，Fhkl=03.体心立方：h+k+l=奇数时，Fhkl=0h+k+l=偶数时Fhkl≠04.密排六方：h+2k=3n，l=奇数时，Fhkl≠0五、晶体缺陷：层错、位错、第二相粒子。
1.层错：发生在确定的镜面上，2.位错：在材料科学中，指晶体材料的一种内部微观缺陷，即原子的局部不规则排列3.第二相粒子：这里的第二相粒子指那些和基体之间处于共格或半共格状态的样子。
十三章扫描电子显微镜1.扫描电子显微镜成像原理：以电子束作为照明源，把聚焦得很细的电子束以光栅状扫描方式照射到试样上，产生各种与试样性质有关的信息，然后加以收集和处理从而获得微观形貌放大像。
2.扫描电子显微镜的构造：电子光学系统，信号收集处理、图像显示和记录系统，真空系统三个部分。
现代分析测试技术复习知识点复习资料
一, 名词说明1. 原子汲取灵敏度：也称特征浓度，在原子汲取法中，将能产生1％汲取率即得到0.0044的吸光度的某元素的浓度称为特征浓度。
计算公式： S=0.0044×C/A （ug/mL/1%）S——1％汲取灵敏度 C——标准溶液浓度 0.0044——为1％汲取的吸光度A——3次测得的吸光度读数均值2. 原子汲取检出限：是指能产生一个确证在试样中存在被测定组分的分析信号所须要的该组分的最小浓度或最小含量。
通常以产生空白溶液信号的标准偏差2～3倍时的测量讯号的浓度表示。
只有待测元素的存在量达到这一最低浓度或更高时，才有可能将有效分析信号和噪声信号牢靠地区分开。
计算公式：D＝c Kδ/A mD——元素的检出限ug/mL c——试液的浓度δ——空白溶液吸光度的标准偏差 A m——试液的平均吸光度 K——置信度常数，通常取2~3 3．荧光激发光谱：将激发光的光源分光，测定不同波长的激发光照耀下所放射的荧光强度的变化，以I F—λ激发作图，便可得到荧光物质的激发光谱4．紫外可见分光光度法：紫外—可见分光光度法是利用某些物质分子能够汲取200 ~ 800 nm光谱区的辐射来进行分析测定的方法。
这种分子汲取光谱源于价电子或分子轨道上电子的电子能级间跃迁，广泛用于无机和有机物质的定量测定，协助定性分析（如协作IR）。
5．热重法：热重法（TG）是在程序限制温度下，测量物质质量及温度关系的一种技术。
TG基本原理：很多物质在加热过程中常伴随质量的变化，这种变化过程有助于探讨晶体性质的变化，如熔化, 蒸发, 升华和吸附等物质的物理现象；也有助于探讨物质的脱水, 解离, 氧化, 还原等物质的化学现象。
热重分析通常可分为两类：动态（升温）和静态（恒温）。
检测质量的变化最常用的方法就是用热天平（图1），测量的原理有两种：变位法和零位法。
6．差热分析；差热分析是在程序限制温度下，测量物质及参比物之间的温度差及温度关系的一种技术。
现代材料分析测试考试总结
现代材料分析测试考试重点总结1、X射线产生的条件：①用某种方法得到一定量的自由电子；②使这些自由电子在一定方向上做高速运动；③在电子运动的轨迹上设置一个能急剧阻止其运动的障碍物。
2、连续谱：在不同管压下都存在的、曲线呈丘包状的X射线谱成为连续谱。
3、连续辐射：大量电子击靶所辐射出的X射线光量子的波长必然是按统计规律连续分布，覆盖着一个很大的波长范围，故这种辐射成为连续辐射。
4、特征辐射：波长值能够反映出原子序数特征，而与原子所处的物理、化学状态无关的辐射成为特征辐射。
5、特征X射线谱：因X射线强度峰的波长反映了物质的原子序数特征，所以叫特征X射线，由特征X射线构成的X射线谱称为特征X射线谱。
6、Kα线：K层电子逸出后，电子由L→K跃迁，辐射出来的是K系特征谱线中的Kα线。
7、Kβ线：K层电子逸出后，电子由M→K跃迁，辐射出来的是K系特征谱线中的Kβ线。
8、相干散射：X射线的散射中含有与入射线束波长一致的线束，此种波长不变的散射称为相干散射。
9、非相干散射：X射线的散射中出现了随散射角增大散射线束波长增大的现象，这种移向长波的散射称为非相干散射。
10、二次特征辐射：为区别于电子击靶时产生的特征辐射，称由X射线激发产生的特征辐射为二次特征辐射。
11、倒易点阵的定义：如果用a、b、c表示晶体点阵的基本矢量；用a*、b*、c*来表示倒易点阵的基本平移矢量。
相对倒易点阵而言，把晶体点阵称为正点阵，则倒易点阵与正点阵的基本对应关系为：a* b=a* c=b* a=b* c=c* a=c* b=0; a* a=b* b=c* c=1。
12、倒易点阵的性质：①倒易矢量r*垂直于正点阵中的HKL面；②倒易矢量r*的长度等于HKL晶面间距d hkl的倒数13、劳厄方程的优缺点及应用：用途：解释了衍射现象；解决了衍射线的方向的问题；确定晶体结构。
优点：从本质上告诉我们如何获得衍射缺点：用劳厄方程描述X射线对晶体的衍射现象时，入射线、衍射线与晶轴的六个夹角不易决定，用该方程组求点阵常数比较困难，使用不方便。
现代材料测试技术整理
一衍射2、衍射的基本要素只有三个：即衍射线的峰位、线形、强度。
3、在X射线衍射仪法中，对光源的基本要求是稳定、强度大、光谱纯洁。
4、利用吸收限两边质量吸收系数相差十分悬殊的特点，可制作滤波片。
5、测量X射线衍射线峰位的方法有七种，它们分别是7/8高度法、峰巅法、切线法、弦中点法、中线峰法、重心法、抛物线法。
7、特征X射线产生的根本原因是原子内层电子的跃迁。
8、X射线衍射仪扫描方式可分连续扫描、步进扫描、跳跃步进扫描三种。
9、X射线管阳极靶发射出的X射线谱可分为两类：连续X射线光谱和特征X射线光谱。
10、当X射线穿过物质时，由于受到散射，光电效应等的影响，强度会减弱，这种现象称为X射线的吸收。
11、用于X射线衍射仪的探测器主要有盖革-弥勒计数管、闪烁计数管、正比计数管、固体计数管，其中闪烁计数管和正比计数管应用较为普遍。
15、当X射线照射到物体上时，一部分光子由于和原子碰撞而改变了前进的方向，造成散射线；另一部分光子可能被原子吸收，产生光电效应；再有部分光子的能量可能在与原子碰撞过程中传递给了原子，成为热振动能量。
2、产生特征X射线的根本原因是什么？内层电子跃迁：阴极发出的电子动能足够大，轰击靶，使靶原子中的某个内层电子打出，使它脱离原来的能级，致使靶原子处于受激态。
此时，原子中较高能级上的电子自发跃迁到该内层空位上，多余的能量变为X射线辐射出。
由于任一原子各个能级间的能量差值都是某些不连续的确定值，该差值转变为X射线的波长必为确定值，即产生特征X射线。
3、简述特征X-射线谱的特点。
特征X-射线谱有称作标识射线，它具有特定的波长，且波长取决于阳极靶元素的原子序数。
5、X射线连续光谱产生的机理。
答：当X射线管中高速电子和阳极靶碰撞时，产生极大的速度变化，就要辐射出电磁波。
由于大量电子轰击阳极靶的时间和条件不完全相同，辐射出的电磁波具有各种不同波长，因而形成了连续X射线谱。
6、X射线所必须具备的条件。
现代测试技术知识点
1.为什么要研究用电量测试的手段测试非电量测试？答：1.由于非电量的物理特性或化学特性千差万别，在测量过程，测量结果的传输和保存以及显示非常不方便；2.由于电设技术具有测量精度高、反应速度块、数据传输方便并且能够自动记录等优点。
2.完整测试系统的步骤：答：1.必须要获得被测量的信息；2.根据被测量信息的物理学特性，将其转换成容易处理和传输的电量信号；3.电量信号所表示的信息进行变换或放大；4.用指示仪或记录仪将信息显示或记录下来。
3.测试系统的组成：传感器、放大器、测量电路、数据处理装置、显示与记录装置。
4.现代测试技术总的发展趋势：小型化、智能化、多功能化以及无接触化。
5.测试结果通常有三种表达方式：模拟显示、数字显示和图像显示。
其特点是：1.测试仪器应用范围的扩大；2.新型传感器的研究；3.多功能测试仪器的开发；4.测试系统的智能化。
6.信号：为了达到观测某一事物叫本质问题的目的，人们采用各种技术手段来表达所需要的信息，以提供人们观测和分析，这种对信息的表达形式称为信号。
7.时不变线性系统的性质：叠加性、比例特性、微分特性、积分特性、频率保持性。
8.描述系统静态特性的指标主要有：灵活度、非线性度、回程误差。
9.传感器的义：传感器是把被测得物理量按一定的规律转换为相应的容易检测、传输及处理的信息的装置。
10.传感器的组成：敏感元件、转换器件和其他辅助器件。
11.动态性能好的传感器，其输出量随时变化的曲线与被测量随时间变化的曲线一致或相似。
12.在研究动态特性时通常根据“标准”输入特性来评价传感器的响应特性。
常用的标准输入有两种：正弦输入和阶跃输入。
13.半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应。
所谓压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率ρ发生变化的现象。
14.光敏电阻又称光导管，属于光电导元件。
其工作原理是基于半导体材料的光电导效应，即物质受到光照时，电阻值减小的现象。
现代材料测试技术
测试标准的统一和规范
目前，材料测试领域存在多种不同的测试标准和规范，这给测试结果的可比性和互操作性带来了挑战。为推动测试标 准的统一和规范，需要加强国际合作和交流，共同制定国际通用的测试标准和规范。
应用
广泛应用于生物学、医学、 材料科学等领域，用于观 察细胞、组织、材料等微 观结构。
优缺点
具有高分辨率、操作简便 等优点，但对样品制备要 求高，且对非金属材料成 像效果较差。
激光共聚焦显微镜技术
原理
利用激光作为光源，通过共聚焦 技术实现三维成像，可获得样品
的表面形貌和内部结构信息。应用适用于生物医学、材料科学等领 域，用于研究细胞、组织、材料
对操作环境要求较高。
04
电子显微分析技术
透射电子显微镜技术
原理
利用高能电子束穿透样品，通过电磁透镜成像，观察样品的内部 结构。
应用
用于研究材料的微观形貌、晶体结构、化学成分及相变等。
特点
具有高分辨率、高放大倍数和广泛的应用范围。
扫描电子显微镜技术
1 2
原理
利用聚焦电子束在样品表面扫描，通过检测样品 发射的次级电子等信号成像，观察样品表面形貌。
能测试。
非破坏性测试
在不破坏材料的情况下，利用物理、 化学等方法对材料进行测试。例如， X射线衍射、超声波检测、电子显 微镜观察等。
在线测试
在材料加工、使用过程中进行实时 测试，以监控材料性能和质量。例 如，自动化生产线上的无损检测、 实时监测等。
材料测试技术的原理和特点
原理
材料分析测试技术期末考试重点知识点归纳
材料分析测试技术复习参考资料（注：所有的标题都是按老师所给的“重点”的标题，）第一章x射线的性质1.X射线的本质：X射线属电磁波或电磁辐射，同时具有波动性和粒子性特征，波长较为可见光短，约与晶体的晶格常数为同一数量级，在10-8cm左右。
其波动性表现为以一定的频率和波长在空间传播；粒子性表现为由大量的不连续的粒子流构成。
2，X射线的产生条件：a产生自由电子；b使电子做定向高速运动；c在电子运动的路径上设置使其突然减速的障碍物。
3，对X射线管施加不同的电压，再用适当的方法去测量由X射线管发出的X射线的波长和强度，便会得到X射线强度与波长的关系曲线，称为X射线谱。
在管电压很低，小于某一值（Mo阳极X射线管小于20KV）时，曲线变化时连续变化的，称为连续谱。
在各种管压下的连续谱都存在一个最短的波长值λo，称为短波限，在高速电子打到阳极靶上时，某些电子在一次碰撞中将全部能量一次性转化为一个光量子，这个光量子便具有最高的能量和最短的波长，这波长即为λo。
λo=1.24/V。
4，特征X射线谱：概念：在连续X射线谱上，当电压继续升高，大于某个临界值时，突然在连续谱的某个波长处出现强度峰，峰窄而尖锐，改变管电流、管电压，这些谱线只改变强度而峰的位置所对应的波长不变，即波长只与靶的原子序数有关，与电压无关。
因这种强度峰的波长反映了物质的原子序数特征、所以叫特征x射线，由特征X射线构成的x射线谱叫特征x射线谱，而产生特征X射线的最低电压叫激发电压。
产生：当外来的高速度粒子(电子或光子)的动aE足够大时，可以将壳层中某个电子击出去，或击到原于系统之外，或使这个电子填到未满的高能级上。
于是在原来位置出现空位，原子的系统能量因此而升高，处于激发态。
这种激发态是不稳定的，势必自发地向低能态转化，使原子系统能量重新降低而趋于稳定。
这一转化是由较高能级上的电子向低能级上的空位跃迁的方式完成的，电子由高能级向低能级跃迁的过程中，有能量降低，降低的能量以光量子的形式释放出来形成光子能量，对于原子序数为Z的确定的物质来说，各原子能级的能量是固有的，所以．光子能量是固有的，λ也是固有的。
材料现代分析测试方法知识总结
材料现代分析测试方法知识总结现代分析测试方法是指在材料研究和应用过程中，通过各种仪器和设备对材料进行精确分析和测试的方法。
这些方法包括物理测试方法、化学测试方法和电子显微镜技术等。
以下是对现代分析测试方法的一些知识的总结。
一、物理测试方法：1.X射线衍射：通过X射线的衍射绘制出材料的结晶结构，确定材料的晶格常数、晶胞参数和晶体的相位等。
2.热重分析：通过加热材料并测量其重量的变化，判断其热稳定性、热分解性和可能的热分解产物。
3.红外光谱：通过测量材料在红外波段的吸收光谱，推断材料的分子结构、官能团以及物质的存在状态和纯度。
4.核磁共振：通过测量核磁共振信号，确定物质的结构、官能团和化学环境。
二、化学测试方法：1.光谱分析：包括紫外可见光谱、原子吸收光谱和发射光谱等，通过测量材料吸收或发射的光的波长和强度，确定材料的化学成分和浓度。
2.色谱分析：包括气相色谱、液相色谱和超高效液相色谱等，通过物质在固定相和流动相之间的相互作用，分离并测定材料中的组分。
3.原子力显微镜：通过测量微米和亚微米级尺寸范围内的力的作用，观察材料表面的形貌和物理特性。
4.微量元素分析：通过原子吸收光谱、荧光光谱和电感耦合等离子体发射光谱等方法，测量材料中的微量元素浓度。
三、电子显微镜技术：1.扫描电子显微镜：通过扫描电子束和样品表面之间的相互作用，观察材料表面的形貌、组成和结构。
2.透射电子显微镜：通过电子束穿透样品并与样品内部的原子发生相互作用，观察材料的晶格结构、晶格缺陷和界面等微观结构。
以上是现代材料分析测试方法的一些知识总结。
通过这些方法，我们可以准确地了解材料的组成、结构和性能，为材料的研究、设计和应用提供有力的支持。
材料分析测试技术期末考试重点知识点归纳
材料分析测试技术复习参考资料1、 透射电子显微镜 其分辨率达10-1 nm ,扫描电子显微镜 其分辨率为Inmo 透射电子显微镜放大倍数大。
第一章x 射线的性质2、 X 射线的本质：X 射线属电磁波或电磁辐射，同时具有波动性和粒子性特征，波长较为可见光短，约与 晶体的晶格常数为同一数量级，在 10-8cm 左右。
其波动性表现为以一定的频率和波长在空间传播；粒子性表现为由大量的不连续的粒子流构成。
即电磁波。
3、 X 射线的产生条件：a 产生自由电子；b 使电子做定向高速运动；c 在电子运动的路径上设置使其突然减 速的障碍物。
X 射线管的主要构造：阴极、阳极、窗口。
4、 对X 射线管施加不同的电压，再用适当的方法去测量由 X 射线管发出的X 射线的波长和强度，便会得到X 射线强度与波长的关系曲线，称为X 射线谱。
在管电压很低，小于某一值（ Mo 阳极X 射线管小于20KV ）时，曲线变化时连续变化的，称为连续谱。
在各种管压下的连续谱都存在一个最短的波长值入o ,称为短波限，在高速电子打到阳极靶上时，某些电子在一次碰撞中将全部能量一次性转化为一个光量子，这个光量 子便具有最高的能量和最短的波长，这波长即为入0。
入o=1.24/V 。
5、 X 射线谱分连续X 射线谱和特征X 射线谱。
*6、特征X 射线谱：概念：在连续X 射线谱上，当电压继续升高，大于某个临界值时，突然在连续谱的某个波长处出现强度峰， 峰窄而尖锐，改变管电流、管电压，这些谱线只改变强度而峰的位置所对应的波长不变，即波长只与靶的 原子序数有关，与电压无关。
因这种强度峰的波长反映了物质的原子序数特征、所以叫特征 x 射线，由特征X 射线构成的x 射线谱叫特征x 射线谱，而产生特征 X 射线的最低电压叫激发电压。
产生：当外来的高速度粒子（电子或光子）的动aE 足够大时，可以将壳层中某个电子击出去，或击到原于系 统之外，或使这个电子填到未满的高能级上。
(完整版)现代材料测试技术——知识点识记
现代材料测试技术知识点识记、掌握1.材料现代分析方法的类别：基于电磁辐射及运动粒子束与材料相互作用的各种性质建立起来的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、衍射分析和电子显微分析等四大类。
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、电化学分析及热分析等方法，也是材料现代分析的重要方法。
材料分析测试技术的发展，使得材料分析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、形貌分析等内容。
组织形貌分析——A．光学显微分析：光学显微镜最先用于医学及生物学方面，直接导致了细胞的发现，在此基础上形成了19世纪最伟大的发现之一------细胞学说。
冶金及材料学工作者利用显微镜观察材料的显微结构，例如：经过抛光腐蚀后可以看到不同金属或合金的晶粒大小及特点，从而判断其性能及其形成条件，使人们能够按照自己的意愿改变金属的性能，或合成新的合金。
举例：纯钨丝退火过程中的组织变化。
B. 扫描电镜分析：扫描电子显微镜是用细聚焦的电子束在样品表面进行逐行扫描，电子束激发样品表面发射二次电子，二次电子被收集并转换成电信号，在荧光屏上同步扫描成像。
由于样品表面形貌各异，发射的二次电子强度不同。
对应在屏幕上亮度不同，得到表面形貌像。
目前扫描电子显微镜的分辨率已经达到了2nm左右。
举例：金属铸锭的树枝晶结构；化学法生长的纳米ZnO；钢铁中的珠光体组织（铁素体 -Fe和渗碳体Fe3C间层混合物）；Al-Cu合金；Ni合金大变形冷轧后晶粒状态；C. 透射电镜分析：举例：Ni合金大变形冷轧后晶粒状态；纯Al热轧晶粒状态；D. 扫描探针显微镜：1982年发明扫描隧道显微镜。
扫描隧道显微镜没有镜头，它使用一根探针。
探针和物体之间加上电压，如果探针距离物体表面大约在纳米级的距离时，就会产生电子隧穿效应。
电子会穿过物体与探针之间的空隙，形成一股微弱的电流。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
现代材料测试技术知识点识记、掌握1.材料现代分析方法的类别：基于电磁辐射及运动粒子束与材料相互作用的各种性质建立起来的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、衍射分析和电子显微分析等四大类。
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、电化学分析及热分析等方法，也是材料现代分析的重要方法。
材料分析测试技术的发展，使得材料分析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、形貌分析等内容。
组织形貌分析——A．光学显微分析：光学显微镜最先用于医学及生物学方面，直接导致了细胞的发现，在此基础上形成了19世纪最伟大的发现之一------细胞学说。
冶金及材料学工作者利用显微镜观察材料的显微结构，例如：经过抛光腐蚀后可以看到不同金属或合金的晶粒大小及特点，从而判断其性能及其形成条件，使人们能够按照自己的意愿改变金属的性能，或合成新的合金。
举例：纯钨丝退火过程中的组织变化。
B. 扫描电镜分析：扫描电子显微镜是用细聚焦的电子束在样品表面进行逐行扫描，电子束激发样品表面发射二次电子，二次电子被收集并转换成电信号，在荧光屏上同步扫描成像。
由于样品表面形貌各异，发射的二次电子强度不同。
对应在屏幕上亮度不同，得到表面形貌像。
目前扫描电子显微镜的分辨率已经达到了2nm左右。
举例：金属铸锭的树枝晶结构；化学法生长的纳米ZnO；钢铁中的珠光体组织（铁素体 -Fe和渗碳体Fe3C间层混合物）；Al-Cu合金；Ni合金大变形冷轧后晶粒状态；C. 透射电镜分析：举例：Ni合金大变形冷轧后晶粒状态；纯Al热轧晶粒状态；D. 扫描探针显微镜：1982年发明扫描隧道显微镜。
扫描隧道显微镜没有镜头，它使用一根探针。
探针和物体之间加上电压，如果探针距离物体表面大约在纳米级的距离时，就会产生电子隧穿效应。
电子会穿过物体与探针之间的空隙，形成一股微弱的电流。
如果探针与物体的距离发生变化，这股电流也会相应的改变。
这样，通过测量电流可以探测物体表面的形状，分辨率可以达到原子的级别。
因为这项奇妙的发明，Binnig和Rohrer获得了1986年的诺贝尔物理学奖。
改变微探针的性能，可以测量样品表面的导电性、导磁性等等，现在已经成为庞大的扫描探针显微镜(SPM)家族。
建立在SPM技术之上的纳米加工工艺研究、纳米结构理化性能表征、材料和器件纳米尺度形貌分析、高密度储存技术，是当今科学技术中最活跃的前沿领域之一。
它已被用来探测各种表面力、纳米力学性能、对生物过程进行现场观察；还被用来将电荷定向沉积、对材料进行纳米加工等。
晶体的相结构分析——在材料科学领域，相是指具有特定的结构和性能的物质状态。
材料中原子排列方式决定晶体的相结构，原子排列方式的变化导致了相结构的变化。
在一种组织中可以同时存在几种相；同种材料在不同条件下会以不同的相存在。
改变加工成形工艺及后续热处理来获得不同的相组成，并实现可控的相变。
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。
主要的物相分析手段有三种：X射线衍射(XRD)、电子衍射(ED)及中子衍射(ND)，其共同的原理是：利用电磁波或运动电子束、中子束等与材料内部规则排列的原子作用产生相干散射，获得材料内部原子排列的信息，从而重组出物质的结构。
晶体的相结构分析：电子衍射TEM依据入射电子的能量大小，电子衍射可分为高能电子衍射和低能电子衍射。
低能电子衍射(LEED)以能量为10～500eV的电子束照射样品表面，产生电子衍射。
由于入射电子能量低，因而低能电子衍射给出的是样品表面1～5个原子层的(结构)信息，故低能电子衍射是分析晶体表面结构的重要方法，应用于表面吸附、腐蚀、催化、外延生长、表面处理等材料表面科学与工程领域。
高能电子衍射分析(HEED)，入射电子能量为10～200 keV。
由于原子对电子的散射强（比X 射线高4个数量级），电子穿透能力差，因而透射式高能电子衍射只适用于对薄膜样品的分析。
随着透射电子显微镜的发展，电子衍射分析多在透射电子显微镜上进行。
由于电子束可以在电磁场作用下会聚得很细小，所以特别适合测定微细晶体或亚微米尺度的晶体结构。
透射电子显微镜具有可实现样品选定区域电子衍射，并可实现微区样品结构(衍射)分析与形貌观察相对应的特点。
晶体的相结构分析------中子衍射与X射线、电子受原子的电子云或势场散射的作用机理不同，中子受物质中原子核的散射，轻重原子对中子的散射能力差别比较小，中子衍射利于测定材料中轻原子分布。
中子衍射仪价格较高，不普及。
成分和价键(电子)结构分析化学成分和价键(电子)结构包括宏观和微区化学成分(不同相的成分、基体与析出相的成分)、同种元素的不同价键类型和化学环境。
大部分成分和价键分析手段都是基于同一个原理，即核外电子的能级分布反应了原子的特征信息。
利用不同的入射波激发核外电子，使之发生层间跃迁，在此过程中产生元素的特征信息。
按照出射信号的不同，成分分析手段可以分为两类：X光谱和电子能谱，出射信号分别是X射线和电子。
X光谱包括X射线荧光光谱(XRF)和电子探针X射线显微分析(EPMA)两种技术，而电子能谱包括X 射线光电子能谱(XPS)、俄歇电子能谱(AES)、电子能量损失谱(EELS)等分析手段。
2. 电子衍射内容：⏹单晶电子衍射分析及应用我们进行观察的样品大半是多晶体，晶粒尺寸一般是微米数量级，但通过选区电子衍射方法，用选区光阑套住某一晶粒，获得就是单晶电子衍射花样。
单晶花样比多晶花样能提供更多的晶体学信息。
由于电子衍射图可以认为是一个放大了的二维倒易点阵平面，其衍射电子束分布的几何形状与二维倒易点阵平面上倒易阵点的分布是相同的，所以电子衍射图的对称性可以用一个二维倒易点阵平面的对称性加以解释。
晶体的空间点阵与其倒易点阵是互为倒易的。
电子衍射图与二维倒易点阵平面的直接对应关系，使得电子衍射图的解释变得简单。
当电子束沿n 次旋转轴入射到晶体样品时，电子衍射图就具有n次旋转对称性。
每一个衍射电子束对应一个晶面，对电子衍射图的指标化就是将产生每一个衍射电子束对应的晶面指数找出来。
一张电子衍射图相当于一个放大了的倒易点阵面，对电子衍射图的指标化就转化为对这个倒易面上的倒易阵点进行指数标定。
利用晶体几何学的知识就可以对倒易阵点进行指标化。
⏹单晶电子衍射花样的基本应用：1物相鉴定——⏹X射线衍射一直是物相分析的主要手段，但是电子衍射的应用日益增多，与X射线物相分析相辅相成。
一方面，电子衍射物相分析的灵敏度非常高，就连一个小到几十甚至几个纳米的微晶也能通过现代的纳米衍射技术给出清晰的电子衍射花样。
另一方面，选区电子衍射都给出单晶电子衍射花样，当出现未知的新结构时，可能比X射线多晶衍射花样易于分析。
⏹单晶花样还可以得到有关晶体取向关系的信息等。
电子衍射物相分析可以与形貌观察同时进行，还能得到物相大小、形态、分布等重要信息。
⏹透射电子显微镜中加上X射线能谱仪和电子能量损失谱仪附件，可直接得到所测物相的化学成分。
物相验证的三个条件是:①由衍射花样确定的点阵类型必须与ASTM卡片中物相符合；②衍射斑点指数必须自洽；③主要低指数晶面间距与卡片中给出的标准d值相符，允许的误差约为3％左右。
⏹单晶电子衍射花样的基本应用：2. 晶体取向关系的验证——⏹晶体取向分析一般分为两种情况，一种是已知两相之间可能存在的取向关系，用电子衍射花样加以验证，另一种是对两种晶体取向关系的预测。
⏹在相变过程中，两相之间常有固定的取向关系，这种关系常用一对互相平行的晶面及面上一对平行的晶向来表示。
现举例说明如何用电子衍射花样来进行取向关系验证。
某低碳钒钢金属薄膜样品，已知α铁素体(体心立方晶体，点阵常数a=0.2866 nm)和V4C3析出相(面心立方晶体，a＝0.4130 nm)两相的选区电子衍射花样负片示意如图所示。
对两相花样分别指数化，计算(已知相机常数K=2.065 mm⋅nm)。
3. 厄瓦尔德图－衍射矢量方程的几何图解：以晶体点阵原点O为圆心，以为半径1/λ作一圆球面，从O作入射波波矢k，其端点O为相应的倒易点阵的原点，称为厄瓦尔德反射球。
当倒易阵点G与反射球面相截时，衍射方程成立，即衍射波矢k’就是从球心到这个倒易阵点的连线方向。
反射球面是衍射方程的图解。
产生衍射波的条件：只有当衍射矢量与倒易矢量相同时才可能产生强衍射，这就将衍射与倒易空间联系在一起了。
因此倒易空间也被称为波矢空间或衍射空间。
入射电子波发生弹性散射的条件是它传递给晶格的动量恰好等于某一倒易矢量。
❖因为电子波λ很小，比d小两个数量级，所以衍射角θ只有1~2度。
❖由电子衍射的Ewald图解法可知，由于反射球半径相对于倒易阵点间距来说很大，在倒易原点附近可将反射球近似看成平面，所以一个倒易平面上的倒易点可同时与反射球相截。
电子衍射花样就是倒易截面的放大。
4. 系统消光：由于F HKL=0而使衍射线消失的现象称为系统消光。
系统消光包括点阵消光和结构消光。
点阵消光：在复杂点阵中，由于单胞的面心或体心上附加阵点而引起的F HKL=0，称为点阵消光。
结构消光：由微观对称元素螺旋轴、滑移面导致的F HKL=0，称为结构消光。
5. 单晶电子衍射特征：⏹明锐的衍射斑点，靠近透射电子束的衍射斑点有较高的强度，外侧衍射束的强度逐渐降低；⏹衍射斑点的间距与晶面距离的倒数成正比；⏹衍射斑点形成规则的几何形状------二维网格；⏹衍射斑点的几何形状与二维倒易点阵平面上倒易阵点的分布是相同的；⏹电子衍射图的对称性可以用一个二维倒易点阵平面的对称性加以解释;⏹改变晶体取向引起的倒易阵点与反射球面交截情况变化，从而导致电子衍射束的强度、数目以及对称性都发生明显变化，因为晶体取向的变化改变了衍射条件。
6 多晶电子衍射：如果晶粒尺度很小，且晶粒的结晶学取向在三维空间是随机分布的，产生衍射束的样品中包含了众多的晶粒，涵盖了所有的晶体取向，即同名晶面族对应的倒易阵点在倒易空间中的分布是等几率的，无论电子束沿任何方向入射，同名晶面族对应的倒易阵点与反射球面相交的轨迹都是一个圆环形，由此产生的衍射束均为圆形环线。
所有衍射束形成的衍射花样为一些围绕透射束的同心圆环。
多晶电子衍射特征：半径恒定的同心圆环衍射线；同心圆环的半径依赖于点阵晶面间距；这些同心圆环衍射线的形状与入射电子束的方向无关。
7．非晶态物质衍射：非晶态结构物质的特点是原子的分布在非常小的范围内有一定的序，即每个原子的近邻原子的排列仍具有一定的规律，呈现一定的几何特征。
原子排列的短程序使得许多非晶态材料中仍然较好地保留着相应晶态结构中所存在的近邻配位情况，可以形成具有确定配位数和一定大小的原子团，如四面体，八面体或其它多面体单元。