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1、材料现代分析方法课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：课程类别：专业核心课程适应专业：材料物理总学时：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。2X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。3X射线衍射技术及设备，丘利、胡玉和编，冶金工业出版社，20
2、01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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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教学方式：课堂讲授教学要求：（1） 掌握质厚衬度原理。（2） 掌握衍衬运动学理论和衍衬图像的基本特征。（3） 掌握相位衬度基本原理，了解高分辨电子显微镜的结构特征。（4） 了解透射电子显微镜样品制备方法。第八章 扫描电子显微镜与电子探针显微分析 教学重点：电子显微镜的工作原理，电子探针X射线显微分析，表面形貌衬度原理及其应用教学难点：表面形貌衬度原理及其应用教学时数：7学时教学内容：电子束与固体样品相互作用时产生的
9、物理信号，扫描电子显微镜的结构和工作原理，表面形貌衬度原理及其应用，原子序数衬度原理及其应用，电子探针X射线显微分析，扫描电子显微镜的发展教学方式：课堂讲授教学要求：（1） 了解电子束与固体样品相互作用时产生的背散射电子、二次电子、吸收电子、透射电子、特征X射线、俄歇电子等物理信号。（2） 了解扫描电子显微镜的结构，掌握其工作原理。（3） 掌握表面形貌衬度原理及其应用，了解原子序数衬度原理及其应用。（4） 掌握电子探针X射线显微分析，特别是能谱仪的结构和工作原理。（5） 了解扫描电子显微镜的发展。第九章 光谱分析简介教学重点：光谱分析基本原理，紫外、可见光吸收光谱教学难点：光谱分析基本原理教学
10、时数：6学时教学内容：光谱分析基本原理，原子光谱，分子光谱教学方式：课堂讲授教学要求：（1） 要求学生充分理解光谱分析基本原理。（2） 了解分子光谱分析的基本原理。（3） 初步了解原子发射光谱、吸收光谱、原子荧光光谱的原理与应用。（4） 了解分子光谱分析原理。（5） 掌握紫外、可见光吸收光谱的原理与应用。（6） 了解红外吸收光谱和分子荧光光谱的原理与应用。第十章 其他显微分析方法简介教学重点：扫描探针显微镜，软X射线显微术教学难点：扫描隧道电子显微镜和原子力显微镜的原理及应用教学时数：4学时教学内容：扫描隧道电子显微镜和原子力显微镜教学方式：课堂讲授教学要求：（1） 掌握扫描隧道电子显微镜和原
11、子力显微镜的工作原理。（2） 了解扫描隧道电子显微镜和原子力显微镜的特点与应用。（3） 了解软X射线显微术基本概念及软X射线全息显微成像技术简介第十一章 电子能谱分析方法简介教学重点：X射线光电子能谱教学难点：X射线光电子能谱的分析与应用教学时数：6学时教学内容：俄歇电子能谱法，X射线光电子能谱和紫外光电子能谱教学方式：课堂讲授教学要求：（1） 了解俄歇电子能谱的基本原理、俄歇电子能谱仪及应用。（2） 了解紫外光电子能谱的原理（3） 了解X射线光电子能谱仪的结构，掌握X射线光电子能谱的基本原理。（4） 熟练掌握X射线光电子能谱的分析与应用。四、作业该课程原则上每次课都布置作业，除了教材中的习题，也可以补充一些典型习题。 五、考核方式与成绩评定考核方式：考试。成绩评定：总评成绩= 平时成绩（30%）+期末考试（70%），其中平时成绩是平时作业与出勤情况，视具体情况而定。 执笔人：责任人：2013年8月