《現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)》課程教學(xué)大綱

1、現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)課程教學(xué)大綱課程英文名稱：The techniques of Modern analytical and test課程編號(hào)： 課程類別：(公共基礎(chǔ)課/學(xué)科基礎(chǔ)課/專業(yè)課/素質(zhì)類課程)課程性質(zhì)：(必修課/選修課)學(xué) 分： 48學(xué) 時(shí)：（其中：講課學(xué)時(shí)：48實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)： 上機(jī)學(xué)時(shí): ）適用專業(yè)：化學(xué)、材料、地礦、環(huán)境、生物、食品等學(xué)科的相關(guān)專業(yè)開課部門：分析測(cè)試中心一、課程教學(xué)目的和課程性質(zhì)（頂頭，宋體加粗，小四號(hào)）現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)是化學(xué)、材料、地礦、環(huán)境、生物、食品、制藥等學(xué)科的相關(guān)專業(yè)的必修課之一，開設(shè)本課程的目的是通過(guò)學(xué)習(xí)本課程，使學(xué)生了解現(xiàn)代分析測(cè)試儀器方法和技術(shù)在物質(zhì)結(jié)構(gòu)與

2、成分分析領(lǐng)域科學(xué)研究中的基本應(yīng)用；了解并熟悉主要儀器的基本原理和實(shí)際應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生在科研工作過(guò)程中綜合運(yùn)用現(xiàn)代分析測(cè)試方法和技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。二、本課程與相關(guān)課程的關(guān)系前修課程：化學(xué)、大學(xué)物理、固體物理等后續(xù)課程：儀器分析、畢業(yè)論文等。三、課程的主要內(nèi)容及基本要求 通過(guò)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在理論上掌握各種儀器分析方法的基本概念和基本原理，了解和熟悉各種儀器的基本結(jié)構(gòu)，熟悉各種儀器分析方法在材料的組成、含量及結(jié)構(gòu)鑒定分析中的應(yīng)用，為后續(xù)課程奠定厚實(shí)的基礎(chǔ)。第一單元 緒論知 識(shí) 點(diǎn) 介紹現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)的發(fā)展歷程，以及分析測(cè)試技術(shù)在材料研究中的主要作用及地位。介紹現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)主要分類以

3、及本課程的主要內(nèi)容。第 二 單元 X射線衍射分析知 識(shí) 點(diǎn) 晶體結(jié)構(gòu)相關(guān)概念；X射線譜；連續(xù)X射線譜，特征X射線譜；X射線衍射的幾何原理；X射線衍射束的強(qiáng)度；X射線衍射方法；布拉格定律；物相分析；衍射花樣的指標(biāo)化；X射線衍射分析的應(yīng)用重 點(diǎn) X射線衍射的原理；布拉格定律；X射線衍射分析的應(yīng)用；物相分析難 點(diǎn) 晶體學(xué)基礎(chǔ)；X射線與物質(zhì)的相互作用；衍射花樣的指標(biāo)化基本要求1、識(shí) 記：特征X射線譜；布拉格定律2、領(lǐng) 會(huì)：X射線衍射基本原理和X射線衍射的方法3、簡(jiǎn)單應(yīng)用：X射線的基本原理4、綜合應(yīng)用：多晶的物相分析第 三 單元 掃描電子顯微分析知 識(shí) 點(diǎn) 電子光學(xué)基礎(chǔ)；電子與物質(zhì)的相互作用；掃描電鏡工

4、作基本原理，掃描電鏡的結(jié)構(gòu)，掃描電鏡的主要性能，樣品制備；掃描電鏡在材料研究中的應(yīng)用；表面形貌襯度及其應(yīng)用，電子背散射襯度及其應(yīng)用；X射線能量色散譜儀的分析原理、實(shí)驗(yàn)方法和應(yīng)用。能譜儀和波譜儀結(jié)構(gòu)及工作原理重 點(diǎn) 電子與物質(zhì)的交互作用；掃描電鏡工作基本原理；表面形貌襯度及其應(yīng)用，電子背散射襯度及其應(yīng)用；X射線能量色散譜儀的分析原理難 點(diǎn) 電子與物質(zhì)的交互作用；X射線能量色散譜儀的分析原理；電子背散射襯度及其應(yīng)用基本要求1、識(shí) 記：高能電子與樣品物質(zhì)交互作用產(chǎn)生的電子信息； 2、領(lǐng) 會(huì)：掃描電鏡的基本原理和實(shí)驗(yàn)方法；掃描樣品的制備3、簡(jiǎn)單應(yīng)用：掃描電鏡主要應(yīng)用；表面形貌的襯度原理；背散射程度原理

5、。4、綜合應(yīng)用：掃描電鏡在材料中應(yīng)用第 四 單元 透射電子顯微分析 知 識(shí) 點(diǎn) 透射電鏡的結(jié)構(gòu)，透射電鏡成象原理；電子衍射基本公式，常見的幾種電子衍射譜，電子衍射花樣的標(biāo)定；電子能量損失譜儀的分析原理、實(shí)驗(yàn)方法和應(yīng)用；薄晶體樣品的襯度成象原理。重 點(diǎn) 透射電鏡成象原理；電子衍射的基本原理及種類、基本公式，常見的幾種電子衍射譜，電子衍射花樣的標(biāo)定；電子能量損失譜儀的分析原理、實(shí)驗(yàn)方法和應(yīng)用；薄晶體樣品的襯度成象原理。難 點(diǎn) 電子衍射花樣的標(biāo)定；電子能量損失譜儀的分析原理基本要求1、識(shí) 記：電子衍射、襯度、電子能量損失譜2、領(lǐng) 會(huì)：電鏡成像基本原理和方法，電子衍射的基本原理及標(biāo)定方法。 3、簡(jiǎn)單應(yīng)

6、用：透射電鏡分析主要有哪些功能 4、綜合應(yīng)用：如何利用透射電鏡分析樣品的成分及結(jié)構(gòu)第 五 單元 掃描探針顯微分析知 識(shí) 點(diǎn) 掃描探針顯微鏡的定義，隧道電流，范德華力，振幅及相位的特點(diǎn)。重 點(diǎn) 掃描探針顯微鏡的基本組合及探測(cè)原理，原子力顯微鏡的距離探測(cè)信號(hào)，掃描隧道顯微鏡距離探測(cè)型號(hào)，動(dòng)態(tài)力顯微的距離探測(cè)方式。難 點(diǎn) 隧穿現(xiàn)象、PSD原理，光杠桿放大原理，掃描探針顯微鏡的反饋機(jī)制?；疽?、識(shí) 記：掃描探針顯微鏡的分類，掃描隧道顯微鏡在表面探測(cè)的信號(hào)，原子力顯微鏡的工作原理，掃描探針顯微鏡與其他顯微分析手段在分析樣品方面的共同與不同之處。2、領(lǐng) 會(huì)：掃描探針顯微鏡對(duì)樣品的要求，掃描探針顯微鏡對(duì)

7、樣品表面力學(xué)、導(dǎo)電，靜電，磁性，壓電特性的分析功能。3、簡(jiǎn)單應(yīng)用：不同掃描探針顯微鏡在形貌以及表面分析方面的特點(diǎn)，分析掃描探針顯微鏡的結(jié)果。 掃描探針顯微鏡的制樣方法。4、綜合應(yīng)用：原子力顯微鏡、掃描隧道顯微鏡，動(dòng)態(tài)力顯微鏡對(duì)樣品表面要求不同之處。通過(guò)掃描探針顯微鏡的形貌數(shù)據(jù)對(duì)表面的高度、粗糙度分析。第 六 單元 氣相色譜分析知 識(shí) 點(diǎn)色譜分離的基本理論，色譜法的分離機(jī)制，色譜法的分類、發(fā)展趨勢(shì)。色譜分離的基本理論：分配系數(shù)與保留行為的關(guān)系，塔板理論，速率理論，影響分離度的因素。氣相色譜儀的一般流程、結(jié)構(gòu)原理，氣相色譜法的基本原理，色譜柱(分離系統(tǒng))，各類檢測(cè)器的檢測(cè)原理及操作，分離操作條件的

8、選擇，定性與定量分析方法。衍生化氣相色譜法。重 點(diǎn)色譜分離的基本術(shù)語(yǔ)、基本理論、氣相色譜儀的結(jié)構(gòu)原理、分離原理、檢測(cè)器、定性與定量分析。難 點(diǎn)色譜分離的基本術(shù)語(yǔ)、基本理論、氣相色譜儀的結(jié)構(gòu)原理、分離原理、檢測(cè)器、定性與定量分析?；疽?、識(shí) 記：色譜分離的基本理論，色譜法的分離機(jī)制，色譜法的分類、發(fā)展趨勢(shì)。色譜分離的基本理論：分配系數(shù)與保留行為的關(guān)系，塔板理論，速率理論，影響分離度的因素。2、領(lǐng) 會(huì)：氣相色譜儀的一般流程、結(jié)構(gòu)原理，掌握氣相色譜法的基本原理，色譜柱(分離系統(tǒng))，各類檢測(cè)器的檢測(cè)原理及操作，分離操作條件的選擇，定性與定量分析方法。3、簡(jiǎn)單應(yīng)用：分離操作條件的選擇，定性與定量分析

9、方法。4、綜合應(yīng)用：氣相色譜在有機(jī)化合物測(cè)定中的應(yīng)用及定性、定量分析中的應(yīng)用。第 七 單元 高效液相色譜分析知 識(shí) 點(diǎn)高效液相色譜法的基本原理，化學(xué)鍵合相色譜法及相應(yīng)固定相與流動(dòng)相的選擇。高效液相色譜儀的主要部件及定性定量分析方法。高效液相色譜法的分類及其他色譜法，以及溶劑系統(tǒng)的分類與優(yōu)化。重 點(diǎn)各類高效液相色譜法的分離原理，固定相與流動(dòng)相的選擇。 難 點(diǎn)各類高效液相色譜法的分離原理，固定相與流動(dòng)相的選擇。 基本要求1、識(shí) 記：高效液相色譜法的基本原理，化學(xué)鍵合相色譜法及相應(yīng)固定相與流動(dòng)相的選擇。2、領(lǐng) 會(huì)：熟悉高效液相色譜儀的主要部件及定性定量分析方法。了解高效液相色譜法的分類及其他色譜法，

10、以及溶劑系統(tǒng)的分類與優(yōu)化。3、簡(jiǎn)單應(yīng)用：分離操作條件的選擇，定性與定量分析方法。4、綜合應(yīng)用：高效液相色譜在有機(jī)化合物測(cè)定中的應(yīng)用及定性、定量分析中的應(yīng)用。第 八 單元 原子吸收光譜分析知 識(shí) 點(diǎn)原子吸收光譜分析基本原理，原子能級(jí)及電磁波譜的產(chǎn)生過(guò)程，發(fā)射光譜與吸收光譜區(qū)別，原子吸收光譜分析法的特點(diǎn)、特征譜線、靈敏線、共振線和吸收線等基本概念。光譜法的分類及儀器的基本組成以及原子吸收光譜法的一般分析步驟。 重 點(diǎn)原子吸收光譜分析特點(diǎn)，原子吸收光譜法的一般分析步驟，光源的作用，原子化的過(guò)程，干擾的來(lái)源與消除，分析條件的選擇與應(yīng)用。 難 點(diǎn)原子吸收光譜分析特點(diǎn)，原子吸收光譜法的一般分析步驟，光源的

11、作用，原子化的過(guò)程，干擾的來(lái)源與消除，分析條件的選擇與應(yīng)用。 基本要求1、識(shí) 記：原子吸收光譜分析基本原理，特征譜線、靈敏線、共振線和吸收線等基本概念。2、領(lǐng) 會(huì)：原子吸收光譜分析儀器的基本組成及其組件作用。3、簡(jiǎn)單應(yīng)用：操作條件的選擇，定量分析方法。4、綜合應(yīng)用：原子吸收光譜法在定量分析中的應(yīng)用第 九 單元 原子發(fā)射光譜分析知 識(shí) 點(diǎn)電磁波波長(zhǎng)與能量的相互關(guān)系，原子能級(jí)及電磁波譜的產(chǎn)生過(guò)程。光譜分析法與非光譜分析法，光譜法的分類及儀器的基本組成。原子發(fā)射光譜的產(chǎn)生基本原理、原子發(fā)射光譜分析法的特點(diǎn)。發(fā)射光譜與吸收光譜區(qū)別，原子發(fā)射光譜法的一般分析步驟，定性與定量分析。 重 點(diǎn)電磁輻射及其與物

12、質(zhì)的相互作用，原子發(fā)射光譜分析法的特點(diǎn)。熟悉發(fā)射光譜與吸收光譜區(qū)別、原子發(fā)射光譜法的一般分析步驟，定性與定量分析。 難 點(diǎn)電磁輻射及其與物質(zhì)的相互作用，原子發(fā)射光譜分析法的特點(diǎn)。熟悉發(fā)射光譜與吸收光譜區(qū)別、原子發(fā)射光譜法的一般分析步驟，定性與定量分析。 基本要求1、識(shí) 記： 電磁輻射及其與物質(zhì)的相互作用，原子發(fā)射光譜分析基本原理。原子發(fā)射光譜分析裝置與儀器。2、領(lǐng) 會(huì)：原子發(fā)射光譜分析儀器的基本組成及其組件作用。3、簡(jiǎn)單應(yīng)用：操作條件的選擇，定量分析方法。4、綜合應(yīng)用：原子發(fā)射光譜法在定量分析中的應(yīng)用。第 十 單元 紫外光譜分析知 識(shí) 點(diǎn)吸收光譜學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)；紫外光譜中電子躍遷的類型；朗伯-比爾

13、定律；引起紫外吸收的電子躍遷；共軛體系與吸收峰波長(zhǎng)的關(guān)系；常見的術(shù)語(yǔ)；溶劑效應(yīng)對(duì)吸收峰的影響；吸收帶及其與結(jié)構(gòu)的關(guān)系；紫外光譜與有機(jī)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系； 紫外光譜在有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用。 重 點(diǎn)電子躍遷的類型；朗伯-比爾定律及應(yīng)用；生色基、助色基、紅移、紫移、增色效應(yīng)、減色效應(yīng)、 K帶、 R帶、 E1、E2帶及B帶的概念及含義；含共軛體系和芳香族化合物的紫外光譜吸收規(guī)律；共軛體系極大吸收波長(zhǎng)的計(jì)算。難 點(diǎn)常見的術(shù)語(yǔ)；含共軛體系和芳香族化合物的紫外光譜吸收規(guī)律；共軛體系極大吸收波長(zhǎng)的計(jì)算?；疽?、識(shí) 記：電子躍遷的類型；朗伯-比爾定律及應(yīng)用；生色基、助色基、紅移、紫移、增色效應(yīng)、減色效應(yīng)、

14、 K帶、 R帶、 E1、E2帶及B帶的概念及含義；溶劑效應(yīng)對(duì)吸收峰的影響。2、領(lǐng) 會(huì)：紫外光譜儀的原理；紫外光譜產(chǎn)生的原理。3、簡(jiǎn)單應(yīng)用：紫外光譜在有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)測(cè)定中的應(yīng)用及定性、定量分析中的應(yīng)用。4、綜合應(yīng)用：含共軛體系和芳香族化合物的紫外光譜吸收規(guī)律；共軛體系極大吸收波長(zhǎng)的計(jì)算。第 十一 單元 紅外光譜分析知 識(shí) 點(diǎn)紅外光譜的特點(diǎn)、紅外光譜圖；分子的振動(dòng)能級(jí)與振動(dòng)定律；分子的振動(dòng)的基本形式和分子的振動(dòng)自由度、峰數(shù)；影響吸收譜帶位置和強(qiáng)度的因素；各種官能團(tuán)的特征吸收；分子結(jié)構(gòu)與吸收帶之間的關(guān)系；紅外光譜在結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用。重 點(diǎn)影響吸收譜帶位置和強(qiáng)度的因素；分子結(jié)構(gòu)與吸收帶之間的關(guān)系；各種

15、官能團(tuán)的特征吸收；紅外光譜在結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用。難 點(diǎn)各種官能團(tuán)的特征吸收；紅外光譜在結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用?；疽?、識(shí) 記：紅外光譜的特點(diǎn)、紅外光譜圖；分子的振動(dòng)能級(jí)與振動(dòng)定律；分子的振動(dòng)的基本形式和分子的振動(dòng)自由度、峰數(shù)。2、領(lǐng) 會(huì)：指紋區(qū)與官能團(tuán)區(qū)的劃分；分子結(jié)構(gòu)與吸收帶之間的關(guān)系；各種官能團(tuán)的特征吸收；紅外光譜在結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用。3、簡(jiǎn)單應(yīng)用：要求學(xué)生學(xué)習(xí)后能掌握化學(xué)鍵的振動(dòng)形式，并會(huì)判斷其是否為紅外活性振動(dòng)，熟知烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴、醇、酚、醛、酮、羧酸、酯、酸酐、酰鹵、酰胺、胺與胺鹽、硝基化合物吸收帶位置、個(gè)數(shù)、強(qiáng)弱及特征。4、綜合應(yīng)用：要求學(xué)生學(xué)習(xí)后能掌握紅外光譜解析的一般步驟，

16、能夠結(jié)合元素分析或已知分子式推測(cè)分子結(jié)構(gòu)，確定譜帶歸屬；懂得應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)譜圖驗(yàn)證結(jié)構(gòu)解析的結(jié)果。第 十二 單元 核磁共振波譜分析知 識(shí) 點(diǎn)核磁共振基本原理；化學(xué)位移；自旋偶合及自旋裂分；自旋體系及核磁共振譜圖分類；偶合常數(shù)及與分子結(jié)構(gòu)關(guān)系；1H NMR譜；13C NMR譜；1H NMR和13C NMR的綜合解析。重 點(diǎn)化學(xué)位移；影響化學(xué)位移的因素；自旋偶合及自旋裂分；自旋體系及核磁共振譜圖分類；偶合常數(shù)及與分子結(jié)構(gòu)關(guān)系；1H NMR譜；13C NMR譜。難 點(diǎn)自旋偶合及自旋裂分；1H NMR譜；13C NMR譜?；疽?、識(shí) 記：影響化學(xué)位移的因素；自旋偶合及自旋裂分。2、領(lǐng) 會(huì)：各類質(zhì)子和碳的

17、化學(xué)位移范圍。3、簡(jiǎn)單應(yīng)用：1H NMR、13C NMR圖譜解析步驟。4、綜合應(yīng)用：應(yīng)用1H NMR、13C NMR 圖譜作化合物結(jié)構(gòu)解析。第 十三 單元 質(zhì)譜分析 知 識(shí) 點(diǎn)質(zhì)譜分析法的形成過(guò)程、特點(diǎn)及其用途；質(zhì)譜產(chǎn)生的原理，常用的幾種離子源和質(zhì)量分析器；離子類型和離子峰；分子離子峰的識(shí)別；分子式的測(cè)定；影響離子豐度的因素；質(zhì)譜中離子類型及裂解一般規(guī)律；烷烴、烯烴、芳烴、醇、酚、醛、酮、羧酸等化合物等的質(zhì)譜；質(zhì)譜譜圖解析及應(yīng)用。重 點(diǎn)離子類型和離子峰；分子離子峰的識(shí)別；分子式的測(cè)定；影響離子豐度的因素；質(zhì)譜中離子類型及裂解一般規(guī)律；烷烴、烯烴、芳烴、醇、酚、醛、酮、羧酸等化合物等的質(zhì)譜；質(zhì)譜

18、圖解析及應(yīng)用。難 點(diǎn)質(zhì)譜中離子類型及裂解一般規(guī)律；各類化合物質(zhì)譜裂解規(guī)律?；疽?、識(shí) 記：離子類型和離子峰；分子離子峰的識(shí)別；質(zhì)譜產(chǎn)生的原理，常用的幾種離子源和質(zhì)量分析器；影響離子豐度的因素。2、領(lǐng) 會(huì)：各類化合物的質(zhì)譜特征；各類化合物質(zhì)譜裂解規(guī)律。3、簡(jiǎn)單應(yīng)用：質(zhì)譜解析的程序及有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)解析，會(huì)解析簡(jiǎn)單化合物的質(zhì)譜。4、綜合應(yīng)用： 結(jié)合紫外、紅外、NMR譜，可有效利用質(zhì)譜進(jìn)行化合物的結(jié)構(gòu)解析。第 十四 單元 熱分析技術(shù)知 識(shí) 點(diǎn) 熱重法（TG）：熱重法的基本原理及設(shè)備，熱重曲線，熱重儀，熱重測(cè)量時(shí)應(yīng)注意的要點(diǎn)及其影響因素；差熱分析法（DTA）：差熱分析的基本原理及設(shè)備，差熱分析曲線

19、，差熱分析儀，差熱分析測(cè)量時(shí)應(yīng)注意的要點(diǎn)及其影響因素；差示掃描量熱法（DSC）：差示掃描量熱法的基本原理及設(shè)備，差示掃描量熱曲線，差示掃描量熱儀，差示掃描量熱分析在使用中應(yīng)注意的要點(diǎn)及其影響因素； TG、DTA 和DSC 在高聚物研究中的應(yīng)用重 點(diǎn) 熱重法、差熱分析法、差示掃描量熱法的基本概念及測(cè)試原理難 點(diǎn) 熱重法、差熱分析法、差示掃描量熱法的應(yīng)用基本要求1、識(shí) 記：熱重法、差熱分析法、差示掃描量熱法2、領(lǐng) 會(huì)：熱重法、差熱分析法、差示掃描量熱法的分析測(cè)試原理3、簡(jiǎn)單應(yīng)用：金屬的熔點(diǎn)測(cè)定4、綜合應(yīng)用：熱重法、差熱分析法和差示掃描量熱法在高聚物研究中的應(yīng)用學(xué)時(shí)分配 知識(shí)單元理論學(xué)時(shí)第1單元 緒論第2單元 X射線衍射分析4第3單元 掃描電子顯微分析6第4單元 透射電子顯微分析8第5單元 掃描探針顯微分析4第6單元 氣相色譜分析4第7單元 高效液相色譜分析2第8單元 原子吸收光譜分析2第9單元 原子發(fā)射光譜分析2第10單元 紫外光譜分析2第11單元 紅外光譜分析4第12單元 核磁共振波譜分析4第13單元 質(zhì)譜分析