(完整word版)聚合物研究方法考试复习资料
(完整)高分子化学复习资料(整合全集)

(完整)高分子化学复习资料(整合全集)一、填空题(20X1=20分)1.聚合物的平均分子量的可以用数均分子量、重均分子量、粘均分子量和Z 均分子量等表示,而分子量分布可以则可以用分子量分布指数表示。
2 聚合物按主链元素的组成可以分为碳链聚合物、杂链聚合物和元素有机聚合物三类。
3. 按聚合物的在反应前后聚合度的变化情况,聚合物的化学反应可以分聚合度相似的转变、聚合度增加的转变和聚合度减少的转变三类。
4. 连锁聚合反应包括自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合和配位聚合等。
5. 按聚合物的分子链结构,逐步聚合反应可分为线型逐步聚合和非线型逐步聚合反应。
6.由聚合物制成的三大合成材料是指:合成塑料、合成纤维和合成橡胶。
7.多分散系数是表征聚合物的多分散程度,也叫分子量分布(molecular weight distribution, MWD ),其计算公式为:重均分子量/数均分子量 nwM M d8.聚合物分类多种多样,根据单体与其生成的聚合物之间在分子组成与结构上的变化把聚合反应分为加聚反应和缩聚反应根据反应机理和动力学性质的同,分为连锁聚合反应和逐步聚合9. 自由基聚合反应的实施方法主要有:溶液聚合、本体聚合、悬浮聚合和乳液聚合。
而逐步聚合实施方法主要有熔融聚合、溶液聚合、界面缩聚。
10.自由基聚合的机理的特征为慢引发、快增长、有终止。
阳离子聚合机理的特点可以总结为:快引发、快增长、易转移、难终止。
阴离子聚合机理的特点是快引发、慢增长、无终止。
11.聚合物的平均分子量的可以用数均、重均、粘均和Z 均分子量等表示,而分子量分布可以则可以用重均分子量/数均分子量表示。
12.对于线性逐步聚合反应,如果r=1,且忽略端基的质量,则聚合度分布系数:d= 1+P 。
13.加热能使之塑化、成型交联固化后不能再塑化,工业上称这种聚合物为热固性树脂。
14.在均聚反应中,聚合速率、平均分子量、分子量分布是要研究的重要内容。
第一章+聚合物研究方法[1]
![第一章+聚合物研究方法[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/ffe57642be1e650e52ea99ef.png)
1、 蒙 昧 期
19世纪的中叶以前: 世纪的中叶以前: 世纪的中叶以前
天然高分子材料已经在人们的生活和生产中得 到了广泛的应用; 到了广泛的应用; 有些加工方法改变了天然高分子的化学组成: 有些加工方法改变了天然高分子的化学组成: 橡胶的硫化(1839)、赛璐珞 橡胶的硫化 、赛璐珞(1868)等; 等
4. 发 展 期
高分子理论促进了合成高分子工业的发展, 高分子理论促进了合成高分子工业的发展,出 现了一大批商品化的合成材料, 现了一大批商品化的合成材料,这些合成高分 子(合成材料)的出现,又为理论研究提供了 合成材料)的出现, 大量的实验依据和积累了丰富的数据, 大量的实验依据和积累了丰富的数据,促进了 高分子科学的迅速发展。 高分子科学的迅速发展。
三态两区 三态两区
Strain-temperature
Modulus-temperature
三态两区分子运动特点
A: Glass region 玻璃态: 链段几乎无运动,聚合物类似 玻璃态: 链段几乎无运动, 玻璃,通常为脆性的,模量为10 玻璃,通常为脆性的,模量为 4~1011Pa。 。 B: Glass transition 玻璃化转变: 整个大分子链还无法运动, 玻璃化转变: 整个大分子链还无法运动, 但链段开始发生运动,模量下降3~4个数量级,聚合物行为 个数量级, 但链段开始发生运动,模量下降 个数量级 与皮革类似。 与皮革类似。
3. 争 鸣 期
1920年,H.Staudinger(德)发表了他的划 年 德 发表了他的划 时代的文献《论聚合》 提出了链结构模型 链结构模型。 时代的文献《论聚合》,提出了链结构模型。
认为高聚物是由共价键联结起来的大分子,但分 认为高聚物是由共价键联结起来的大分子, 子的长度不完全相同,所以不能用有机化学中 纯粹化 子的长度不完全相同,所以不能用有机化学中"纯粹化 合物"的概念来理解大分子。 合物 的概念来理解大分子。这些大分子是许多同系物 的概念来理解大分子 的混合物,它们彼此结构相似,性质差别很小, 的混合物,它们彼此结构相似,性质差别很小,难以 分离,平均分子量。 分离,平均分子量。
聚合物研究方法
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1.课堂讲过的所有仪器的中英文名称,及其具体概念,用途。
(1)差示扫描量热仪:DSC,在程序控制温度下,定量测量试样的热效应大小与温度之间关系的一种技术。
用途:维持样品和参比物处于相同温度所需要的能量差△W,反映了样品热焓的变化。
(2)差热分析仪:DTA,在程序控制温度下,测量试样与参比物之间的温差随温度或时间的变化。
用途:测量物品热量变化,物质的晶态转换,玻璃化转变,热容变化。
(3)热重分析仪:TG,在程序控制温度下,测量物质的质量随温度或时间的变化关系。
用途:研究聚合物的固化,聚合物中添加剂的作用,聚合物的降解反应动力学。
(4)旋转式流变仪:通过旋转来测量高分子材料流变性能的仪器。
用途:法相应力差的测定,凝胶化浓度的测定,凝胶变化时间的测定。
控制应力流变仪CS 控制速率流变仪 CR(5)偏光显微镜:POM,在普通光学显微镜上分别在试样台上各加一块偏振片,下偏振片叫起偏片,上偏振片叫检偏片。
用途:高分子结晶中球晶的观察(球晶的形态,成核生长),共聚物,共混物和复合材料的多相结构。
(6)原子力显微镜:AFM,利用原子之间的范德华力作用开呈现样品的表面特性。
用途:研究表面摩擦力,分子间作用力,纳米加工。
(7):透射电镜:TEM,主要由光源,物镜和投影镜组成,电子束代替光束,用磁透镜代替玻璃透镜。
用途:看到在光学显微镜下无法看清的小于0.2um的细微结构,这些结构称为亚显微结构或超微结构。
(8)扫描电镜:SEM,用二次电子加背景散射成像。
用途:表面形貌的研究。
2.红外光谱的谱图特点及其所能提供的信息是什么?对应不同的结构特征产生相应的吸收带。
对聚合物的化学性质、立体结构、构象、序态、取向等提供定性和定量的信息。
在鉴定聚合物的主链结构、取代基位置、双键位置、侧链结构以及老化和降解机理的研究中已得到广泛的应用。
对高分子材料、黏合剂及涂料等组分的定性定量分析,红外光谱也是一种十分有效的手段。
3.红外解析的三要素是什么,分别用于给出什么信息谱峰位置:对官能团进行定性分析的基础,依照特征峰的位置,可确定聚合物的类型。
聚合物研究方法考试
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聚合物研究方法考试题型一、 名词解释二、 填空题 三、 简答题四、 图谱分析题五、材料分析与设计考试内容一、名词解释1基团特征吸收峰——不同化合物中相同的官能团近似地具有一个共同的吸收频率范围,通常将这种能代表某种基 团存在并具有较高强度的吸收峰称为基团特征吸收峰。
2、指纹区:在1300cm-1以下,谱图的谱带数目很多,很难说明其明确的归属,但一下同系物或结构相近的化合物,在这个区域的谱带往往有一定的差别,如同人的指纹一样,故称为指纹区。
3、生色基:具有双键结构的基团对紫外或可见光有吸收作用,具有这种吸收作用的基团统称为生色基。
助色基:本身不具有生色基作用,但与生色基相连时,通过非键电子的分配,扩展了生色基的共轭效应,会影响生色基的吸收波长,增大吸收系数.这些基团统称为助色基4、化学位移:在有机化合物中,各种氢核 周围的电子云密度不同(结构中不同位置)共振频率有差异,即引起共振吸收峰的位移,这种现象称为化学位移。
5、耦合常数:由自旋偶合产生的谱线间距叫做偶合常数,用J 表示,单位为赫兹(Hz )6、差热分析法——DTA :在程序控温条件下测量试样与参比物之间的温差随温度或时间的变化 示差扫描量热法——DSC :在程序控温下测量输入试样与参比物之间的功率差变化,得到热流dH/dt ~T(t)曲线。
二、填空题1、聚合物的结构:一次结构(近程结构)化学组成,均聚或共聚,大分子的相对分子质量,链状分子的形态等。
二次结构(远程结构)单个大分子的形态。
三次结构(聚集态结构)不同单个大分子聚集形成不同的聚集态结构。
高次结构 三次结构构成尺寸更大的结构。
2、红外区可分为三区:近红外区(800nm~2000nm)适合于测定含-OH 、-NH 、-CH 基团的水、醇、酚、胺及不饱和碳氢化合物的组成 中红外区(2000nm~25μm )有机化合物分子中原子振动的频带都位于该区远红外区(25μm~1000 μm )3、波动的几个参数:波长λ——相邻两个波峰(间)的距离( μm );波数υ——每厘米中包含的波的数目(cm-1); 频率ν——每秒钟通过某点的波数目(S-1); 光速c ——光在真空中传播的速度,3×1010cm/s频率×波长=光速 ν·λ= c频率与波长成反比: 频率与波数成正比:4、分子的振动类型六种:ν:伸缩振动s :对称振动as :不对称振动δ:弯曲振动γ:面外弯曲振动w :面外摇摆振动β:剪式振动r :面内摇摆振动 ν——频率,Hz ; k ——化学键力常数,10-5N/cm ; u ——折合质量,g ;m1,m2——每个原子的质量;c1υν=λ=以波数表示双原子分子的振动频率:5、透光度和吸光度1.透光度(透过率) 式中:I0——入射光强度 I ——入射光被样品吸收后透过的光强度。
聚合物研究方法考试整理
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聚合物研究⽅法考试整理⼀、红外光谱1、红外应⽤:对聚合物的化学性质、⽴体结构、构象、序态、取向等提供定性和定量的信息。
在鉴定聚合物的主链结构、取代基位置、双键位置、侧链结构以及⽼化和降解机理的研究中已得到⼴泛的应⽤。
对⾼分⼦材料、黏合剂及涂料等组分的定性定量分析,红外光谱也是⼀种⼗分有效的⼿段。
2、红外光谱的特点:(1)除少数同核双原⼦分⼦如O2,N2,Cl2等⽆红外吸收外,⼤多数分⼦都有红外活性,有机化合物的红外光谱能提供丰富的结构信息。
(2)任何⽓态、液态和固态样品均可进⾏红外光谱测定,这是其它仪器分析⽅法难以做到的。
(3)常规红外光谱仪器结构简单,价格不贵,样品⽤量少,可达微克量级。
3、红外光谱的表⽰⽅法(1)透光度T%=I/I0×100%(I0-⼊射光强度;I-⼊射光被样品吸收后透过的光强度)(2)、吸光度 A=lg(1/T)=lgI0/I(横坐标:表⽰波长或波数;波数是波长的倒数)4、红外光谱的原理(1)、能量在4,000 ~ 400cm-1的红外光不⾜以使样品产⽣分⼦电⼦能级的跃迁,⽽只是振动能级与转动能级的跃迁。
(2)、由于每个振动能级的变化都伴随许多转动能级的变化,因此红外光谱也是带状光谱。
(3)、分⼦在振动和转动过程中只有伴随净的偶极矩变化的键才有红外活性。
因为分⼦振动伴随偶极矩改变时,分⼦内电荷分布变化会产⽣交变电场,当其频率与⼊射辐射电磁波频率相等时才会产⽣红外吸收。
(4)、因此,除少数同核双原⼦分⼦如O2,N2,Cl2等⽆红外吸收外,⼤多数分⼦都有红外活性。
5、红外基团特征频率4000~3000:O-H,N-H伸缩振动3300~2700:C-H伸缩振动2500~1900:-C≡C-、-C≡N、-C=C=C-、C=C=O、-N=C=O伸缩振动1900~1650:C=O伸缩振动及芳烃中C-H弯曲振动的倍频和合频1675~1500:芳环、C=C、C=N-伸缩振动1500~1300:C-H⾯内弯曲振动1300~1000:C-O、C-F、Si-O伸缩振动,C-C⾻架振动1000~650:C-H⾯外弯曲振动、C-Cl伸缩振动6、.红外光谱仪基本结构:(光源、单⾊器、吸收池、检测器)(1)、红外光谱仪与紫外可见分光光度计的⽐较(2)、傅⽴叶变换红外光谱仪的优点:a⼤⼤提⾼了谱图的信噪⽐;bFT-IR仪器所⽤的光学元件少,⽆狭缝和光栅分光器,因此到达检测器的辐射强度⼤,信噪⽐⼤;c波长(数)精度⾼(±0.01cm-1),重现性好;d分辨率⾼;e扫描速度快。
聚合物研究方法
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基本概念
聚合物和高分子化合物的区别:
没有区别! 聚合物原文POLYMER,是在人们没有弄清高分子化合物结构时候起的名。高分子 化合物原文MACROMOLECULE,是人们认识到这类化合物结构实际是长链支链
结构的分子量异常高的分子后起的正名,意即巨大的分子。 中国人专会做字面文章,比如英语中外国人早就不加区分的MADE OF与MADE
05 总结 Conclusion
基本 概念
基本概念
聚合物:由许多相同的、简单的结构单元(unit)通过共价键(covalent bond) 重复键接而成的相对分子质量很大的化合物。
高分子(大分子) (macromolecule) 高聚物 (high polymer) 聚合物 (polymer)
这些术语一般可以通用
总结 第四方面
27
THANKS
21
实际应用
橡胶:橡胶是有机高分子弹性化合物。在很宽的温度(-50~150℃)范围 内具有优异的弹性,所以又称为弹性体。 硫化剂、促进剂、活性剂、防老剂、补强剂、填充剂等
22
实际应用
胶粘剂:胶粘剂又称为粘合剂、粘接剂,简称为胶。是一种能把各种材 料紧密地结合在一起的物质。 聚合物、固化剂、溶剂、增塑剂、稳定性、偶联剂、增粘剂、防老剂等
聚乙烯
HHHHHH CCCCCC HHHHHH
聚丙烯
HH HH HH CC CC CC H CH 3 H CH 3 H CH 3
杂链高分子:主链原子除C外,还含S,O,N等杂原子。
聚乙二醇
HH HH HH CCOCCOCCO HH HH HH
尼龙—6
HHHHHHO NCCCCCC
HHHHH
元素有机高分子:主链由Si,B,Al,O,N,S,P杂原子组成。
聚合物研究方法考试复习资料
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聚合物研究方法考试题型一、 名词解释 二、 填空题 三、 简答题 四、 图谱分析题五、材料分析与设计考试内容一、名词解释1基团特征吸收峰——不同化合物中相同的官能团近似地具有一个共同的吸收频率范围,通常将这种能代表某种基 团存在并具有较高强度的吸收峰称为基团特征吸收峰。
2、指纹区:在1300cm-1以下,谱图的谱带数目很多,很难说明其明确的归属,但一下同系物或结构相近的化合物,在这个区域的谱带往往有一定的差别,如同人的指纹一样,故称为指纹区。
3、生色基:具有双键结构的基团对紫外或可见光有吸收作用,具有这种吸收作用的基团统称为生色基。
助色基:本身不具有生色基作用,但与生色基相连时,通过非键电子的分配,扩展了生色基的共轭效应,会影响生色基的吸收波长,增大吸收系数.这些基团统称为助色基4、化学位移:在有机化合物中,各种氢核 周围的电子云密度不同(结构中不同位置)共振频率有差异,即引起共振吸收峰的位移,这种现象称为化学位移。
5、耦合常数:由自旋偶合产生的谱线间距叫做偶合常数,用J 表示,单位为赫兹(Hz )6、差热分析法——DTA :在程序控温条件下测量试样与参比物之间的温差随温度或时间的变化示差扫描量热法——DSC :在程序控温下测量输入试样与参比物之间的功率差变化,得到热流dH/dt ~T(t)曲线。
二、填空题1、聚合物的结构:一次结构(近程结构)化学组成,均聚或共聚,大分子的相对分子质量,链状分子的形态等。
二次结构(远程结构)单个大分子的形态。
三次结构(聚集态结构)不同单个大分子聚集形成不同的聚集态结构。
高次结构 三次结构构成尺寸更大的结构。
2、红外区可分为三区:近红外区(800nm~2000nm)适合于测定含-OH 、-NH 、-CH 基团的水、醇、酚、胺及不饱和碳氢化合物的组成 中红外区(2000nm~25μm )有机化合物分子中原子振动的频带都位于该区远红外区(25μm~1000 μm )3、波动的几个参数:波长λ——相邻两个波峰(间)的距离( μm );波数υ——每厘米中包含的波的数目(cm-1); 频率ν——每秒钟通过某点的波数目(S-1); 光速c ——光在真空中传播的速度,3×1010cm/s频率×波长=光速 ν·λ= c频率与波长成反比: 频率与波数成正比: 4、分子的振动类型六种:ν:伸缩振动s :对称振动as :不对称振动δ:弯曲振动γ:面外弯曲振动w :面外摇摆振动β:剪式振动r :面内摇摆振动ν——频率,Hz ; k ——化学键力常数,10-5N/cm ; u ——折合质量,g ;m1,m2——每个原子的质量; 以波数表示双原子分子的振动频率:5、透光度和吸光度1.透光度(透过率) 式中:I0——入射光强度 I ——入射光被样品吸收后透过的光强度。
6聚合物研究方法-第六章
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第五章 添加剂的剖析
增塑剂
类别
酯类 脂肪族二元 酸酯类
优点
性能全面,价格便宜 耐寒性辅助增塑剂 主增塑剂,阻燃性,相容性 良好 光、热稳定性,常用作耐气 候性和耐寒性辅助稳定剂 辅助增塑剂,阻燃性,价格 低 耐久性好,不被抽出,不挥 发,耐迁移,无毒
聚碳酸酯(添加量一般为0.05%~0.15%)
聚甲醛(添加量一般为0.1%~0.5%) 聚氨酯(添加量一般为0.05%)
橡胶(添加量一般为0.25%~5%)
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第五章 添加剂的剖析
抗氧剂
三、抗氧剂的化学分析
(一)定性鉴别
酚类(有色偶氮染料试验、密隆试验)
对苯二胺(相关显色试验)
(二)定量分析
受阻酚类抗氧剂含量的可见光谱分析(偶合试验) PE中抗氧剂N,N’-二(-萘基)对苯二胺的测定(430 nm)
12
第五章 添加剂的剖析
增塑剂
二、增塑剂的工艺功用
2、对产品型能的影响(10%以上)
降低玻璃化转变温度 扩张聚合物在较低温度下的可应用型 改进对各种基料的粘合 提高或降低薄膜的封口性 改进润滑性能和减少摩擦 减少静电充电能力 改进表面光泽和外观
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第五章 添加剂的剖析
增塑剂
功能添加剂
3
第五章 添加剂的剖析
增塑剂
增塑剂: 改善高分子材料的柔性、延伸性和加工性的添加剂
凡能和树脂均匀混合,混合时不发生化学变化, 但能降低物料的玻璃化温度和塑料成型加工时的熔 体黏度,且本身保持不变,或虽起化学变化但能长 期保留在高分子材料中并能改变树脂的某些物理性 质,具有这些性能的液体有机化合物或低熔点的固 体,均称为增塑剂。
聚合物研究方法大作业要点
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水平有限,大家仅供参考哈~~作业一1、红外光按照波长大小可以分为哪三个区域?产生红外光谱的光源属于哪一个区域?为什么红外光谱又称为振动光谱?近红外,中红外,远红外;中红外;已知分子在振动过程中,原子间的距离(键长)或夹角(键角)会发生变化,这时可能引起分子偶极矩的变化,结果产生了一个稳定的交变电场,它的频率等于振动的频率,这个稳定的交变电场将和运动的具有相同频率的电磁辐射电场相互作用,从而吸收辐射能量,产生红外光谱的吸收。
2、简述红外光谱产生的过程?并指出红外光谱产生需要哪两个条件?当用一束具有连续波长的红外光照射一物质时,如果物质分子中原子间的振动频率恰好与红外光波段的某一振动频率相同,则会引起共振吸收,使透过物质的红外光强度减弱。
因此,若将透过物质的红外光用单色器进行色散,就可以得到带有暗条的谱带。
如果用波长或波数作横坐标,以百分吸收率或透过率为纵坐标,把这些谱带记录下来,就得到了该物质的红外光谱图。
振动的频率与红外光光谱段的某频率相等,偶极距的变化3、影响红外光谱峰位的内因和外因都有哪些?据此判断下列化合物羰基波数的大小,并简要分析原因。
内部因素:诱导效应:通过静电诱导作用,引起分子中电子分布的变化,从而改变了键力常数共轭效应:共轭效应使共轭体系中的电子云密度平均化,结果使原来的双键略有伸长(即电子云密度降低),力常数K 减小,使其吸收频率往往向低波数方向移动 空间效应 中介效应 氢键效应 外因物理状态的影响:气态,液态和固态 溶剂的影响:极性溶剂和非极性溶剂 粒度的影响:粒度大和粒度小。
通过静电诱导作用,引起分子中电子分布的变化,从而改变了键力常数,使基团的特征频率发生位移。
⑴ C OS R 1665cm-1 C O O R1715-1725 cm-1⑵R C O O 1750 -1760 cm-1R C O S 1710 ⑶R C O S R 1690cm-1 R C OO R 1735-1745cm-1 4、 溴化钾制样需要注意哪些事项?与其它制样技术相比,溴化钾压片法制样有什么优点?1.压片法对样品中的水分要求严格,因为,样品含水不仅影响薄片的透明度,而且影响对化合物的判定。
聚合物研究方法重点分章归类
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《聚合物结构分析》基础习题第一篇波谱分析1、要求记住划分成光谱区的电磁总谱,知道不同光谱法研究的是分子中的哪一种运动形式。
在对聚合物进行各种光谱分析时,红外光谱主要来源于分子振动-转动能级间的跃迁;紫外-可见光谱主要来源于分子的电子能级间的跃迁;核磁共振谱主要来源于置于磁场中的原子核能级间的跃迁,它们实际上都是吸收光谱。
在高分子常用的研究方法和分析仪器中:IR是指红外光谱分析;NMR是指核磁共振谱分析;SAXS是指小角X射线分析;;DSC是指差示扫描量热仪;TG是指热重分析;DMA是指动态粘弹谱仪;SEM是指扫描电镜分析;TEM是指透射电镜第二章红外光谱1、红外光谱试验中有哪几种制样方法?分别适应于哪种类型的样品?对于那些易于溶解的聚合物可以采用哪一种制样方法?对于那些不容易溶解的热塑性聚合物可以采用哪一种制样方法?对于那些仅仅能在溶剂中溶胀的橡胶样品,可以采用哪一种制样方法?对于粘稠的低聚物和黏合剂可以采用哪种方法制样?1)流延薄膜法:将样品溶解在低沸点易挥发的溶剂中,然后倒在玻璃板上,待溶剂挥发后成膜(10-30μm)。
2)热压成膜法:将热塑性和不易溶解的树脂样品在热压机上,加压加热压制成膜。
3)溴化钾压片法:将不溶性或者脆性树脂,一些橡胶,粉末状样品与溴化钾研磨压片。
①热塑性树脂:溶解流延成膜、热压成膜或溶解涂片;②热固性树脂:如固化环氧树脂、酚醛树脂等,可采用洁净的小钢锉,锉取样品的粉末,然后再用KBr压片。
③轻度交联的聚合物:在溶剂中不溶解只溶胀的样品,可以在溶胀(含有溶剂)的情况下与KBr研磨,然后,再烘干溶剂并研磨压片。
④纤维样品:如果单丝直径在10微米以下,可用单丝排列整齐(或剪碎)后,用KBr压片,测定透射光谱,若直径太大或不是单丝,只能整齐的缠绕在薄铝片上,或压扁后用ATR(衰减全反射光谱)测定。
2、红外光谱法对试样的要求(1)试样应该是单一组份的纯物质,纯度应>98%或符合商业规格,才便于与纯物质的标准光谱进行对照。
高聚物研究方法期末考试
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一、填空1、影响热重曲线的因素有仪器方面、操作条件和试样方面。
2、多原子分子的基本振动类型可分为伸缩振动和弯曲振动。
3、NMR的产生条件为ν0=γH0/2Π.4、X射线可分为连续X射线和特征X射线。
5、XRD在高聚物中的应用主要有高聚物的物相分析、结晶度的测定、微晶尺寸的测定、取向度的研究。
二、名词解释1、差热分析:在程序控制温度下,测量物质与参比物之间温度差与温度关系的一种技术。
2、基频峰:当分子吸收一定频率的红外线后,振动能级从基态(V=0)跃迁到第一激发态(V=1)时所产生的吸收峰称为基频峰。
3、自选偶合:在同一分子中,核自旋与核自旋间相互作用的现象叫做“自旋-自旋偶合”。
4、连续X射线谱:连续X射线谱为一系列具有连续波长的X射线,也称为“白色”X射线。
三、简答题1、简述DSC的测定原理。
答:当试样在程序升温中产生热效应,且热量变化速率为ΔP时,则在S与R值之间产生温差dT,dT送差热放大器,放大后送功率补偿单元。
由功率补偿单元输出信号,改变S 与R下面补偿加热丝的加热功率比,从而消除S与R之间的温差dT,达到S与R之间始终无温差,无热交换,并保持与炉子的线性升温。
另一方面,功率补偿单元又自动把补偿的功率送记录仪,记录下DSC曲线。
与此同时,从差热电偶参比物一侧取出温度信号,经热电偶冷端补偿后送记录,记录下温度曲线。
2、简述红外光谱的产生条件。
答:第一个条件:若光量子的能量为E L=hγL(是红外辐射频率),当发生振动能级跃迁时,必须满足:ΔE振=E L、ΔE振=ΔVhγ、E L=hγ即,γL=ΔVγ振第二个条件:分子在振动过程中必须有瞬间偶极矩的改变,这种振动方式称为红外活性的振动。
3、何为化学位移?有何重要性?答:(1)在有机化合物中,各种氢核周围的电子云密度不同(结构中不同位置)共振频率有差异,即引起共振吸收峰的位移,这种现象称为化学位移。
(2)化学位移是分析分子中各类氢原子所处位置的重要依据。
聚合物研究方法期末复习
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1 影响高分子材料密度的因素有哪些?影响因素:分子结构;元素种类与含量;含填料的;多种含C、H、O或N的高材;泡沫制品或试样中有汽泡2 影响高材溶解性的因素有哪些?1.化学组成2.分子量、等规度、结晶度升高,溶解性降低;3.分子链形状;4.添加剂5.温度3 “塑料王”指的是哪种高材?“万能溶剂”指什么?水溶性高分子有哪些?“塑料王”是指聚四氟乙烯;“万能溶剂在”指THF四氢呋喃;水溶性高分子有PVA、聚乙烯基甲醚,聚丙烯酸,聚丙烯酰胺,聚乙二醇,(羧)甲基纤维素,未固化的酚醛树脂与氨基树脂等4 软化点?熔点?杂质、助剂、填料对高材的软化点和熔点有何影响?软化点:无定形高分子加热到玻璃化温度时开始变软,由于结构的复杂性,常是较宽的温度围,称为熔限。
熔点:部分结晶高分子加热到结晶开始熔化时的温度。
影响因素1.杂质的存在,即使少量也会明显降低熔点,所以工业品的熔点值<文献值。
2.有机增塑剂将会降低软化点,无机填料将会提高软化点。
5吡啶显色试验用于鉴别哪一类高分子?吉布斯靛酚显色试验和铬变酸显色试验分别用于哪一类高分子的鉴别?吡啶显色试验用于鉴别含氯高分子,吉布斯靛酚显色试验用于鉴别含酚高聚物,铬变酸显色试验用于鉴别含甲醛共聚物。
6 有一未知高分子试样,在燃烧试验中用热钉子可熔化,小颗试样可点燃,下滴,可自熄,有烧头发气味,密度试验中样品不能浮于水面上,试判断是何种高分子材料?(PA 尼龙)判断过程:用热钉子可熔化,为判断为热塑性塑料,可自熄,含卤素或氮原子,密度大于水可能为聚酰胺或聚氯乙烯,又有烧头发气味,故判断该高分子试样为聚酰胺。
(常用的热塑7 影响高分子材料透明性的因素有哪些?影响因素(1)试样厚薄:厚时为半透明,薄时为透明,如PE、PP、PA等。
(2)颜料、填料:有机颜料对透明性影响不大,无机颜料影响明显。
玻璃纤维添加量大时会使透明高分子变成白色。
(3)结晶性:PET结晶度低时透明,高时为白色。
聚合方法复习
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颗粒形态的 影响因素
5. 乳液聚合
乳液聚合 单体在乳化剂作用和机械搅拌下,在水中分散 成乳液状态进行的聚合反应。
聚合场所:在胶束内 乳液聚合优缺点 水作分散介质,传热控温容易 可在低温下聚合 优点 Rp快,分子量高 可直接得到聚合物乳胶 缺点 要得到固体聚合物,后处理麻烦,成本较高 难以除尽乳化剂残留物
4. 悬浮聚合
悬浮聚合 将不溶于水的单体以小液滴状悬浮在水中进行的聚合
基本组分 单体 引发剂 水 悬浮剂 不溶于水的无机物
是一类能将油溶性单 体分散在水中形成稳 定悬浮液的物质。
水溶性高分子物质
聚乙烯醇 聚丙烯酸钠 S-MAA共聚物 明胶 纤维素类 淀粉
吸附在 液滴表 面,形 成一层 保护膜
碳酸盐 硫酸盐 滑石粉 高岭土
容易向溶剂转移,聚 合速率和聚合度都较 低
传热容易,可连续生 产。产物为溶液状。 分子量较小,分布较 宽。聚合物溶液可直 接使用
能同时提高聚合速 率和聚合度
传热容易。可连续 生产。产物为乳液 状,制备成固体后 续工艺复杂 留有乳化剂和其他 助剂,纯净度较差
生产特征
传热容易。间歇 法生ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ,后续工 艺复杂 较纯净,留有少 量分散剂
Xn =
kp c(M)• N 2ρ
176×5.0 × 1.0 × 1015 4 = = 8 . 8 × 10 2 ×5.0 × 1012
例:在装有搅拌器、回流冷凝器、滴液漏斗和温度计的 四口烧瓶中,分别加入84g 71.4% (质量分数)的PVA水 溶液、 1gOP-10和 20g醋酸乙烯酯,将 1g过硫酸铵溶解 在5ml的水中,一半倒入反应瓶,通 N2 搅拌,控制反应 瓶内的温度在65-70oC,滴加40g醋酸乙烯酯,加完后, 加入剩余的过硫酸铵,再滴加 20g醋酸乙烯酯,单体滴 加完毕后,保温反应0.5h,升温到80oC,至体系中无明 显回流为止,结束反应。则: (1)该实验采用了什么聚合方法? (2)如果发现聚合物结块,实验失效,试分析失败原因。 (3)若实验后期,体系黏度太大,难以搅拌,采用何种措 施可使之改善? (4)写出合成反应的引发剂分解、链引发、链增长和链终 止的各基元反应。
聚合物研究方法复习题及答案
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聚合物研究方法复习题及答案第一、二章红外及拉曼一、思考题1、IR 和拉曼光谱产生的条件。
2、影响IR 和拉曼吸收峰位置,峰数和强度的因素。
3、常见基团的特征吸收频率。
二、选择题1、红外光谱(图10-28)表示分子式为C 8H 9O 2N 的一种化合物,其结构与下列结构式哪一个符合?解:(A )结构含—OH ,而图中无v OH 峰,排除(C )结构中含—CNH 2,伯酰胺,而图中无1650、1640cm-1的肩峰,排除。
(D )与(E )结构中有-COOH ,而图中无3000cm -1大坡峰,排除。
(B )图中3600cm -1,3300cm -1为v Ar —N1680cm -1,为v C=O1600~1400cm -1为苯骨架振动1300~1000cm -1表示有C-O-C所以应为(B )。
三、问答题4、下列化合物在红外光谱中哪一段有吸收?各由什么类型振动引起?HO CH = O CH 3—CO 2CH 2C≡CH(A )(B )解:(A )—C-H : v OH 3700~3200cm -1δOH 1300~1165cm -1v CH(O) 2820~2720cm -1双峰v C=O 1740~1720cm -1苯骨架振动: 1650~1450 cm -1苯对位取代: 860~800 cm -1v =CH 3100~3000cm -1(B )CH 3—COCH 2C≡CH :v C=O 1750~1735cm -1v C —O —C 1300~1000cm -1v C≡C 2300~2100cm -1OOOv ≡CH 3300~3200cm -1v as C —H 2962±10cm -1、2926±5cm -1v s C —H 2872±10cm -1、2853±10cm -1δas C —H 1450±20cm -1、1465±20cm -1δs C —H 1380~1370cm -1四、结构推断题1、芳香化合物C 7H 8O ,红外吸收峰为3380、3040、2940、1460、1010、690和740cm -1,试推导结构并确定各峰归属。
高聚物复习资料
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高聚物复习资料一、概念解释1、自由基聚合机理:自由基聚合反应是指借助光、热、辐射、引发剂等的作用,单体分子活化成活性自由基,再与单体分子连锁聚合形成高聚物的化学反应。
2、链转移:链转移是指自由基与其他分子(AB)相互作用,结果使链自由基失去活性成为稳定的高分子链,而另一分子转变为新自由基,并能继续进行链增长的过程。
3、反应程度:缩聚反应中已参加的官能团数目与起始官能团数目的比值。
4、凝胶化与凝胶点:反应体系的粘度突然增加,出现不溶不熔的弹性凝胶现象,该现象称为凝胶化。
5、交联反应:是指在线型大分子之间用新的化学键进行连接,使之成为网状或三维体型结构的反应。
主要用于橡胶制品的硫化、热固性树脂的固化、胶粘剂的固化等方面,交联的主要目的是提高强度。
6、本体聚合:本体聚合是在不加溶剂或分散介质情况下,只有单体本身在引发剂(有时也不加)或光、热、辐射的作用下进行聚合反应的一种方法。
7、悬浮聚合:悬浮聚合是将不溶于水的,溶于引发剂的单体,利用强烈的机械搅拌以小液滴的形式,分散在溶有分散剂的水相介质中,完成聚合反应的一种方法。
8、自由基型乳液聚合:乳液聚合是在用水或其他液体作介质的乳液中,按胶束机理或低聚物机理生成彼此孤立的乳胶粒,在其中进行自由基聚合或离子聚合来生产高聚物的一种方法。
9、热塑性塑料:是指成型后再加热可重新软化加工而化学组成不变的一类塑料。
加工过程中不发生化学变化,具有可溶可熔的特点。
10、热固性塑料:是指加工成型后不能再加热软化也不能重复加工的一类塑料。
加工过程中发生交联反应使制品内部成为三维网状结构,具有不溶不熔的特点。
二、填空题1、模量:引起单位应变所需应力称为模量,是材料刚性的一种表征。
2、应力松弛和蠕变:应力松弛在保持高聚物材料形变一定的情况下,应力随时间的增长而逐渐减小的现象称为应力松弛。
蠕变在一定的应力作用下,形变随时间而发展的现象称为蠕变。
(应力松弛和蠕变两种现象与结构有关,但并非高聚物独有,其他材料也有)3、有规立构高聚物和立构规整度:一般把全同立构和间同立构高聚物统称为有规立构高聚物。
1聚合物研究方法-绪论资料
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松弛时间
力学行为
应力,应变,温度,时间
三、高聚物性能的测定
热性能 形貌性能 电学性能 孔性能 力学 能谱、电子衍射法等
测定聚集态结构的测试方法 电子显微镜(TEM、SEM) 、光学显微镜、X射 线小角散射
测定结晶度的方法 X射线衍射法、电子衍射法、红外吸收光谱、热 分析法
测定高聚物取向程度方法 双折射法、X射线衍射、圆二色性法、红外二色 性法
测定高聚物相对分子质量及其分布 凝胶渗透色谱法(GPC法)、溶液光散色法、 端基滴定法、渗透压法、沸点升高法、粘度法、 超速离心法、分级沉淀法
测定支化度的测试方法 化学反应法、红外光谱法、粘度法、凝胶渗透色 谱法、
1.2 高聚物分子运动的测定
分子运动的多样性
多种运动单元 多种运动方式
分子运动的时间依赖性
热学性质变化 差热分析(DTA)、差示扫描量热法(DSC)、热 重分析(TG)、DTA-TGA等
力学性质 热机械法、应力松弛法、动态测量法
v
快
慢 Tg Tg
T
比容-温度关系
2 分子运动的时间依赖性
由于高分子在运动时,运动单元之间的作用力很 大,因此高分子在外场下,物体以一种平衡状态,通 过高分子运动过渡到与外场相适应的新的平衡态,这 一过程是慢慢完成的。这个过程称为松弛过程,完成 这个过程所需要的时间叫松弛时间。
第一章 绪论
聚合物研究方法 用现代分析技术研究高分子组成,结构,确定结
构与性能的关系,合成反应及加工过程中结构 的变化。
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聚合物研究方法考试题型一、 名词解释 二、 填空题 三、 简答题 四、 图谱分析题五、材料分析与设计考试内容一、名词解释1基团特征吸收峰——不同化合物中相同的官能团近似地具有一个共同的吸收频率范围,通常将这种能代表某种基 团存在并具有较高强度的吸收峰称为基团特征吸收峰。
2、指纹区:在1300cm-1以下,谱图的谱带数目很多,很难说明其明确的归属,但一下同系物或结构相近的化合物,在这个区域的谱带往往有一定的差别,如同人的指纹一样,故称为指纹区。
3、生色基:具有双键结构的基团对紫外或可见光有吸收作用,具有这种吸收作用的基团统称为生色基。
助色基:本身不具有生色基作用,但与生色基相连时,通过非键电子的分配,扩展了生色基的共轭效应,会影响生色基的吸收波长,增大吸收系数.这些基团统称为助色基4、化学位移:在有机化合物中,各种氢核 周围的电子云密度不同(结构中不同位置)共振频率有差异,即引起共振吸收峰的位移,这种现象称为化学位移。
5、耦合常数:由自旋偶合产生的谱线间距叫做偶合常数,用J 表示,单位为赫兹(Hz )6、差热分析法——DTA :在程序控温条件下测量试样与参比物之间的温差随温度或时间的变化示差扫描量热法——DSC :在程序控温下测量输入试样与参比物之间的功率差变化,得到热流dH/dt ~T(t)曲线。
二、填空题1、聚合物的结构:一次结构(近程结构)化学组成,均聚或共聚,大分子的相对分子质量,链状分子的形态等。
二次结构(远程结构)单个大分子的形态。
三次结构(聚集态结构)不同单个大分子聚集形成不同的聚集态结构。
高次结构 三次结构构成尺寸更大的结构。
2、红外区可分为三区:近红外区(800nm~2000nm)适合于测定含-OH 、-NH 、-CH 基团的水、醇、酚、胺及不饱和碳氢化合物的组成 中红外区(2000nm~25μm )有机化合物分子中原子振动的频带都位于该区远红外区(25μm~1000 μm )3、波动的几个参数:波长λ——相邻两个波峰(间)的距离( μm );波数υ——每厘米中包含的波的数目(cm-1); 频率ν——每秒钟通过某点的波数目(S-1); 光速c ——光在真空中传播的速度,3×1010cm/s频率×波长=光速 ν·λ= c频率与波长成反比: 频率与波数成正比: 4、分子的振动类型六种:ν:伸缩振动s :对称振动as :不对称振动δ:弯曲振动γ:面外弯曲振动w :面外摇摆振动β:剪式振动r :面内摇摆振动ν——频率,Hz ; k ——化学键力常数,10-5N/cm ; u ——折合质量,g ;m1,m2——每个原子的质量; 以波数表示双原子分子的振动频率:5、透光度和吸光度1.透光度(透过率) 式中:I0——入射光强度 I ——入射光被样品吸收后透过的光强度。
2.吸光度c1υν=λ=ukc c πνλυ211===%100I I %T 0⨯=I I lgT 1lg A 0==λ=ν4103.波长与波数的换算关系为6电子跃迁的方式各种跃迁所需能量比较:σ→σ*> n→σ*>π→π*> n→π*7吸收带的类型在紫外光谱带分析中,往往将谱带分成四种类型,即:R吸收带、K吸收带、B吸收带和E吸收带8、X射线基本原理:满足衍射的条件是nλ=2b=2dsinθ式中n为正整数,称衍射级数。
9、根据测量方式不同,DSC可分为两类:功率补尝型DSC和热流型DSC三、简答题1、影响频率位移的因素答:内部因素化学键的振动频率不仅与其性质有关,还受分子的内部结构影响。
各种化合物中相同基团的特征吸收并不总在一个固定频率上1)电子效应诱导效应:吸电子基团使吸收峰向高频方向移动共轭效应:共轭效应使吸收峰向低频方向移动2)氢键效应氢键(分子内氢键/分子间氢键)对峰位,峰强产生极明显影响,使伸缩振动频率向低波数方向移动外部因素1)物理状态同一样品处于不同相态时,由于分子间作用力不同,红外光谱有很大差别。
2)溶剂同一样品在不同溶剂中,由于溶质与溶剂的相互作用,其红外光谱特征吸收峰的频率会不同。
3)粒度由于光散射作用,大粒度样品的基线较高、峰变宽而强度低。
通常要求粒度要小于测定的波长。
2、原子核产生核磁共振吸收的条件1.原子核的自旋量子数I不能为零2.有自旋的原子核必须置于一外加磁场H0中,使核磁能级发生分裂。
3.必须有一外加频率为ν的电磁辐射,其能量正好是作拉莫尔运动的原子核的两能级之差,才能被原子核吸收,使其从低能态跃迁到高能态,从而发生核磁共振吸收。
3、影响化学位移的因素核外电子云密度的影响-电负性的作用与质子相连元素的电负性越强,吸电子作用越强,价电子偏离质子,屏蔽作用减弱,化学位移较大,信号峰在低场出现。
质子在分子中所处的空间位置不同,屏蔽作用的不同的现象称为磁各向异性效应。
在外磁场作用下,环电子流所产生的感应磁力线是闭合的,与外磁场反向的磁力线部位起屏蔽作用,而同向的磁力线部位起去屏蔽作用。
处于屏蔽区的氢核,其化学位移在高场处于去屏蔽区的氢核,其化学位移在低场。
氢键:形成氢键后1H核屏蔽作用减少,氢键属于去屏蔽效应,使化学位移向低场移动。
如-OH、-NH2凡是能影响氢键形成的因素,如溶剂的性质、PH值、浓度、温度等均会影响活泼氢的化学位移。
通常活泼氢会使化学位移在较大的范围内变化,为了鉴别可加入几滴重水或者提高样品测试温度溶剂效应在核磁共振谱测定中,由于采用不同的溶剂,某些质子的化学位移发生改变的现象,往往是由于溶剂的磁各向异性效应或溶剂与被测样品分子间的氢键作用引起的。
-OH、-NH2、-COOH等活泼质子加D2O消失。
Van der Waals效应当两个质子在空间结构上非常靠近时,具有负电荷的电子云就会互相排斥,从而使这些质子周围的电子云密度减少,屏蔽作用下降,共振信号向低磁场位移 4、结晶度的测定a.选取处于物质结晶谱带范围的特征吸收峰为分析谱带b.选取与结晶度无关的吸收峰作为内标c.利用已知结晶度的纯样求的比例系数标准曲线d.利用公式求的结晶度 Xc —质量结晶度;Ic ——晶态部分衍射强度; Ia-非晶态部分衍射强度;k ——单位质量非结晶态与单位质量晶态的相对射线系数。
5、端基分析法使用端基分析法测定聚合物分子量的条件:1)聚合物必须是已知化学结构的线型或支链型大分子; 2)大分子链端带有可供定量分析的基团; 3)每个分子链上所含的基团数量是一定的; 端基分析法测定聚合物分子量的程序1) 精确称量出试样重量W ;2) 测出重量为W 的试样中端基的摩尔数nt ;3) 根据每个大分子链所带有的端基数X ,得到试样的摩尔数4) 计算出聚合物的分子量端基分析法测定聚合物分子量的特点: 1)端基分析法测定的是数均分子量;2)方法适用于一些缩聚产物(尼龙、聚酯)分子量的测定;3)当聚合物分子量较高时实验误差比较大,其测量分子量的上限为二万左右; 6、质均相对分子质量的测定以上二式是光散法测定聚合物分子量的基础。
配制4~5个聚合物稀溶液,先测定每个溶液在不同散射角处的散射强度,以kc/R θ对sin2θ/2作图,外推至θ◊0,得到 ;然后以其对浓度C 作图,外推至c ◊0,其截距 。
数据处理使用光散射法测定分子量的实验步骤配制4~5个不同浓度的聚合物稀溶液;tn n XWN W M ==w M /10)/(→θθR kc C A 2M 1)R kc (20+=→θθ)2sin h 38311(M 1)R kc (22220c θλπ+=→θ⏹ 使用LALLS 测定纯溶剂和每个溶液的R θ值;⏹ 使用折光指数仪测定不同浓度溶液的△n ,以△n/c 对c 作图,外推至c ◊0,得到dn/dc 值; ⏹ 由dn/dc 值计算出k 值;⏹ 以kc/R θ对c 作图,得一直线,截距为 ,斜率为2A2; 7、粘度法测定聚合物分子量1. 选择适当的毛细管使溶剂的流出大于100s ,即可忽略动能修正项;2. 使用稀溶液,使溶液密度与溶质密度相差很小(ρ≈ρo );3.用毛细管粘度计先测定出纯溶剂的流出时间to ,然后再测出不同浓度C 的聚合物溶液的流出时间 t ,由此可以得到不同浓度C 下的ηr 和ηsp ;分别以ηsp/C 和ln ηr/C 为纵坐标,溶液浓度C 为横坐标作图,得到两条直线,将直线外推至C=0,得到的共同截距就是特性粘数[η]。
如果已知 K 、α,就可以从Mark – Houwink 公式计算出聚合物的粘均分子量:“一点法”测定粘均分子量——在一个浓度下测定ηsp 或者ηr ,然后直接求出特性粘度 8、凝胶渗透色谱分离原理和应用(就是作业题) GPC 分离原理——体积排除理论——根据溶质分子尺寸(分子量、有效体积、流体力学体积)的差别进行分离。
聚合物溶液进入色谱柱后,由于浓度差,所有溶质分子都力图向凝胶表面孔穴渗透。
体积较小的分子——既能进入较大的孔穴,也可以进入较小的孔穴,向孔内扩散的较深; 体积较大的分子——只能进入较大的孔穴;体积更大的分子——不能进入孔穴,只能从凝胶的空隙流过。
按照淋出的先后顺序,依次收集到分子量从大到小的各个级分,从而达到对聚合物分级的目的。
GPC 在高分子研究中的应用 高分子材料中低分子物质的测定 聚合物中助剂的测定高分子材料生产或加工过程中的监测 高分子材料老化过程研究 弹性体双键分布测定 制备窄分布的高聚物 研究支化高分子 共聚物分析9、热重分析仪的基本原理(见课本) 10、TG 曲线失重量表示方法(见课本) 11、DTG 曲线的意义(见课本)12、四种电子显微镜的原理与特点比较• 透射电子显微镜(TEM ):电子枪发射电子束 → 经聚光镜聚焦 → 照射样品 → 电子束穿过样品 → 在物镜的背焦面上形成衍射花样 经物镜放大成像 在物镜的像平面上形成显微图像→图像被中间镜和投影镜逐步放大 → 在荧光屏或感光底片上成像 • 扫描电子显微镜(SEM ):在扫描电镜中,电子枪发射出来的电子束,一般经过三个电磁透镜聚焦后,形成直径为0.02~20μm 的电子束。
末级透镜(也称物镜,但它不起放大作用,仍是一个会聚透镜)上部的扫描线圈能使电子束在试样表面上作光栅状扫描。
试样在电子束作用下,激发出各种信号,信号的强度取决于试样表面的形貌、受激区域的成份和晶体取向,置于试样附近的探测器和试样接地之间的高灵敏毫微安计把激发出来的电子信号接收下来,经信号处理放大系统后,输送到显像管栅极以调制显像管的亮度。
• 扫描隧道显微镜(STM ):扫描隧道显微镜的基本原理是基于量子的隧道效应。
将原子线度的极细针尖和被研究物质的表面作为两个电极,当样品与针尖的距离非常接近时(通常小于0.1nm ),在外加电场的作用下,电子会穿过两 个电极之间的绝缘层流向另一个电极,这种现象称为隧道效应。