材料现代研究方法

《材料现代研究方法》课程教学大纲

一、课程基本信息

课程编号：13106105

课程类别：专业必修课程

适应专业：材料科学与工程

总学时：54学时

总学分:3

课程简介：

本课程介绍材料微观形貌、结构及成分的分析与表面分析技术主要方法及基本技术，简单介绍光谱分析方法。包括晶体X射线衍射、电子显微分析、X射线光电子谱仪、原子光谱、分子光谱等分析方法及基本技术。

授课教材：《材料分析测试方法》，黄新民解挺编，国防工业出版社，2005年。

参考书目：

[1]《现代物理测试技术》，梁志德、王福编，冶金工业出版社，2003年。

[2]《X射线衍射分析原理与应用》，刘粤惠、刘平安编，化学工业出版社，2003年。

[3]《X射线衍射技术及设备》，丘利、胡玉和编，冶金工业出版社，2001年。

[4]《材料现代分析方法》，左演声、陈文哲、梁伟编，北京工业大学出版社，2001年。

[5]《材料分析测试技术》，周玉、武高辉编，哈尔滨工业大学出版社，2000年。

[6]《材料结构表征及应用》，吴刚编，化学工业出版社，2001年。

[7]《材料结构分析基础》，余鲲编，科学出版社，2001年。

二、课程教育目标

通过学习，了解X射线衍射仪及电子显微镜的结构，掌握X-射线衍射及电子显微镜的基本原理和操作方法，了解试样制备的基本要求及方法，了解材料成分的分析与表面分析技术的主要方法及基本技术，了解光谱分析方法，能够利用上述相关仪器进行材料的物相组成、显微结构、表面分析研究。学会运用以上技术的基本方法，对材料进行测试、计算和分析，得到有关微观组织结构、形貌及成分等方面的信息。

三、教学内容与要求

第一章 X射线的物理基础

教学重点：X射线的产生及其与物质作用原理

教学难点：X射线的吸收和衰减、激发限

教学时数：2学时

教学内容：X射线的性质，X射线的产生，X射线谱，X射线与物质的相互作用，X射线的衰减规律，吸收限的应用

教学方式：课堂讲授

教学要求：

（1）了解X射线的性质和产生机制，了解X射线管的结构。

（2）深刻认识X射线谱的两种不同的波谱，即连续X射线谱和特征X射线谱。（3）深刻理解X射线与物质的相互作用过程，掌握X射线的散射、吸收过程。（4）掌握X射线的衰减规律。

（5）了解吸收限的应用。

第二章 X射线衍射原理

教学重点：布拉格方程、衍射矢量方程及劳埃方程的推导

教学难点：产生X射线衍射的充要条件和多晶衍射积分强度的计算

教学时数：3学时

教学内容：倒易点阵，X射线衍射方向，X射线衍射强度

教学方式：课堂讲授

教学要求：

（1）了解倒易点阵的构建和倒易矢量。

（2）掌握布拉格方程、衍射矢量方程、厄瓦尔德图解、X射线衍射强度。

（3）了解倒易球、等同晶面、多重性因子、半高宽、厄瓦尔德图解等基本概念。（4）掌握产生衍射的充要条件和多晶衍射积分强度的计算。

（5）掌握影响衍射强度影响的五大因素。

第三章多晶体X射线衍射分析方法

教学重点：X射线衍射仪的构成、工作原理及测量方法

教学难点：德拜法

教学时数：4学时

教学内容：德拜照相法，X射线衍射仪法

教学方式：课堂讲授

教学要求：

（1）了解德拜相机德基本结构。

（2）了解德拜法试样德制备和实验参数选择。

（3）熟练掌握德拜相的指数标定。

（4）了解X射线衍射仪法的仪器结构，了解测角仪的结构。

（5）掌握X射线衍射仪的构成、工作原理及测量方法。

第四章 X射线衍射方法的应用

教学重点：物相分析基本原理

教学难点：宏观应力测定

教学时数：4学时

教学内容：点阵常数的精确测定，X射线物相分析，宏观应力测定

教学方式：课堂讲授

教学要求：

（1）掌握点阵常数的测定方法，了解误差来源及其消除方法。

（2）掌握X射线物相分析的方法和步骤，熟练掌握物相定性分析方法。

（3）了解X射线残余应力测定原理、单轴应力测定原理、平面应力测定原理。（4）掌握X射线在应力测量中的具体应用。

第五章透射电子显微镜结构

教学重点：电磁透镜的景深与焦长，透射电子显微镜的结构

教学难点：电磁透镜的像差及其对分辨率的影响

教学时数：6学时

教学内容：光学显微镜的分辨率，电子波波长，电磁透镜，电磁透镜的像差及其对分辨率的影响，电磁透镜的景深与焦长，透射电子显微镜的结构，透射电镜的主要部

件，透射电镜的功能及发展

教学方式：课堂讲授

教学要求：

（1）了解光学显微镜的分辨率，认识光学显微镜分辨率的局限性。

（2）了解电子波波长，了解电磁透镜。

（3）掌握球差、色差、像散、景深、焦长的基本概念。

（4）掌握电磁透镜的像差及其对分辨率的影响。

（5）掌握透射电子显微镜的结构，能熟练绘出5级成像系统光路图。

（6）了解透射电镜的主要部件及其功能。

（7）了解透射电镜的功能及发展。

第六章电子衍射

教学重点：电子衍射原理，单晶电子衍射花样的标定

教学难点：单晶电子衍射花样的标定，复杂电子衍射花样

教学时数：6学时

教学内容：电子衍射原理，单晶电子衍射花样的标定，多晶电子衍射图的标定，复杂电子衍射花样

教学方式：课堂讲授

教学要求：

（1）掌握布喇格定律和电子衍射基本公式。

（2）熟练掌握单晶电子衍射花样的标定方法，学会查表标定法、d值比较法、标准花样对照法在具体实例中的应用。

（3）了解多晶电子衍射图的标定。

（4）对复杂电子衍射花样，只做一般介绍。

第七章电子显微图像

教学重点：质厚衬度原理，衍衬衬度，相位衬度

教学难点：衍衬衬度，相位衬度

教学时数：6学时

教学内容：质厚衬度原理，衍衬衬度，相位衬度，透射电子显微镜样品制备