材料分析測(cè)試技術(shù)C（二）教學(xué)大綱

1、材料分析測(cè)試技術(shù)C（二）一、課程說(shuō)明課程編號(hào)：070304Z20課程名稱：材料分析測(cè)試技術(shù)C（二）/Technology of Analysis and Measurement for Materials C（二）課程類別：專業(yè)教育課程學(xué)時(shí)/學(xué)分：32/2先修課程：普通物理，材料科學(xué)基礎(chǔ)，高分子物理，高分子化學(xué)適用專業(yè)：高分子材料與工程教材、教學(xué)參考書：1. 常鐵軍等主編,材料近代分析測(cè)試方法，哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社,2005年；2. 周玉主編，材料分析測(cè)試技術(shù)（第二版），哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2007年；3. 廖乾初主編，掃描電子顯微鏡及其應(yīng)用 ， 北京：冶金工業(yè)出版社，199

2、6年；4. 左演聲主編，材料現(xiàn)代分析方法，北京：北京工業(yè)大學(xué)出版出版社，2000年；5. 范雄主編，X射線金屬學(xué)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981年；6. 李樹堂主編，晶體X射線衍射學(xué)基礎(chǔ)，北京：冶金工業(yè)出版社，1990年；7. 朱和國(guó)主編，材料科學(xué)研究與測(cè)試方法，南京：東南大學(xué)出版社，2008年；8. 孫漢文主編，原子光譜分析 , 北京：高等教育出版社，2002年。二、課程設(shè)置的目的意義現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)是研究物質(zhì)的微觀狀態(tài)與宏觀性能之間關(guān)系的一種手段，是一門多學(xué)科交叉滲透綜合，培養(yǎng)學(xué)生材料結(jié)構(gòu)分析與測(cè)試技能的專業(yè)必修課程。本課程是針對(duì)材料高分子材料專業(yè)本科生開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，教學(xué)內(nèi)容基于四大基

3、礎(chǔ)化學(xué)和高分子化學(xué)的理論和試驗(yàn)基礎(chǔ)，是了解材料微觀結(jié)構(gòu)和改進(jìn)性能的不可缺少的工具。主要介紹X射線晶體結(jié)構(gòu)分析方法、物相定性和定量分析的方法、內(nèi)應(yīng)力的測(cè)定方法，電子衍射花樣的分析及透射電鏡、掃描電鏡、電子探針、俄歇電子能譜儀的結(jié)構(gòu)原理及分析方法、差熱分析技術(shù)、差示掃描量熱技術(shù)、熱重分析技術(shù)、紅外光譜以及核磁共振波譜、質(zhì)譜及凝膠滲透色譜的基本原理和方法。目的是使學(xué)生了解材料現(xiàn)代分析技術(shù)必要的理論基礎(chǔ)，基本知識(shí)和技能，了解較先進(jìn)的材料分析方法和應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生正確選用現(xiàn)代分析技術(shù)開展材料組成、微觀組織結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的科學(xué)研究能力, 為材料科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用這些技術(shù)，解決實(shí)際問(wèn)題打下基礎(chǔ)。三、課程的基本要求

4、知識(shí)：掌握X射線衍射、電子衍射和電子顯微技術(shù)的基礎(chǔ)理論、試驗(yàn)方法及基本技能，掌握X射線衍射儀、透射電鏡、掃描電鏡和電子探針等現(xiàn)代測(cè)試設(shè)備的結(jié)構(gòu)及其在材料分析測(cè)試技術(shù)中的原理及試驗(yàn)方法，能應(yīng)用X射線衍射方法進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定、物相分析、宏觀應(yīng)力測(cè)定；掌握透射電鏡的復(fù)型和薄膜制備技術(shù)及電子衍射的原理，應(yīng)用電子衍射對(duì)材料進(jìn)行微觀掌握結(jié)構(gòu)組織的分析，應(yīng)用掃描電鏡和電子探針對(duì)材料進(jìn)行表面形貌和微觀結(jié)構(gòu)及成分進(jìn)行分析；掌握差熱分析技術(shù)、差示掃描量熱技術(shù)、熱重分析技術(shù)、紅外光譜、質(zhì)譜及凝膠滲透色譜在高分子材料科學(xué)領(lǐng)域中所能解決的問(wèn)題及基本原理和方法。能力：在高分子材料科學(xué)和材料工程的應(yīng)用領(lǐng)域，具備將材料分析

5、測(cè)試技術(shù)的基礎(chǔ)理論、試驗(yàn)方法及基本技能應(yīng)用于解決高分子材料的表面形貌和微觀結(jié)構(gòu)以及物相、成分分析的能力；掌握最基本的材料分析測(cè)試技術(shù)，具備根據(jù)材料的性質(zhì)等信息正確選用分析手段，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行標(biāo)定和分析解釋的初步能力，具備利用本課程基本知識(shí)在高分子新材料的研究、分析測(cè)試過(guò)程中培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，提高分析、發(fā)現(xiàn)、研究和解決問(wèn)題的能力。素質(zhì)：通過(guò)課程的基礎(chǔ)理論和試驗(yàn)方法的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生追求真理的求實(shí)精神和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度；通過(guò)學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生樹立科學(xué)的世界觀，提升理解高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)和材料工程應(yīng)用的基本素質(zhì)，激發(fā)學(xué)生的求知熱情、探索精神和創(chuàng)新意識(shí)；培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究態(tài)度，使學(xué)生學(xué)會(huì)借助儀器發(fā)掘科學(xué)的內(nèi)在

6、規(guī)律，逐步增強(qiáng)認(rèn)識(shí)和掌握科學(xué)規(guī)律的自主能力，完善自主學(xué)習(xí)意識(shí)，形成不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)新材料發(fā)展的素質(zhì)。四、教學(xué)內(nèi)容、重點(diǎn)難點(diǎn)及教學(xué)設(shè)計(jì)章節(jié)教學(xué)內(nèi)容總學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)分配教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)方案設(shè)計(jì)（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）講課(含研討)實(shí)踐第一章掃描電子顯微分析9.1掃描電鏡工作原理、構(gòu)造和性能9.2二次電子像和背散射電子像9.3像襯原理與應(yīng)用9.4掃描電鏡樣品制備9.5掃描電鏡在材料研究中的應(yīng)用9.6波譜儀結(jié)構(gòu)及工作原理9.7能譜儀結(jié)構(gòu)及工作原理9.8電子探針?lè)治黾拔^(qū)成分分析技術(shù)660掃描電鏡的結(jié)構(gòu)、組成和工作原理；二次電子像、背散射電子像的像襯原理、特點(diǎn)、分析方法及應(yīng)用；掃描電鏡的主要性能，樣品制備方

7、法；掃描電鏡在材料研究中的應(yīng)用；掌握表面形貌襯度及其應(yīng)用。波譜儀和能譜儀的工作原理及應(yīng)用特點(diǎn)電子探針的點(diǎn)分析、線分析和面分析的應(yīng)用。二次電子像、背散射電子像的像襯原理、特點(diǎn)、分析方法及應(yīng)用；波譜儀和能譜儀的工作原理及應(yīng)用特點(diǎn)教學(xué)思路：由光學(xué)顯微鏡的分辨極限、電子波的波長(zhǎng)、透射電子顯微鏡的工作原理引入掃描電子顯微鏡的構(gòu)造及工作原理；講解二次電子像、背散射電子像的像襯原理、特點(diǎn)、分析方法及應(yīng)用；由具體案例講解波譜儀和能譜儀的工作原理及應(yīng)用。教學(xué)模式：課堂講授、樣品制備錄像。課堂練習(xí)、動(dòng)畫演示、課堂提問(wèn)和討論以及課后習(xí)題第二章表面成分分析9.1電子能譜法9.2表面分析能譜的基本原理9.3俄歇電子能譜

8、分析9.31俄歇電子能譜原理和儀器結(jié)構(gòu)9.32俄歇能譜的測(cè)量和分析9.33 俄歇電子能譜技術(shù)的 應(yīng)用9.34原子探針顯微分析9.4 光電效應(yīng)和光電子能譜9.41 譜線識(shí)別，譜峰的位移9.42 X射線光電子能譜實(shí)驗(yàn) 方法9.43 X射線光電子能譜在材料研究中的應(yīng)用440俄歇電子產(chǎn)額與原子序數(shù)的關(guān)系，俄歇電子能譜的表示方法，化學(xué)位移概念X射線光電子能譜的表示方法，化學(xué)位移、伴峰與譜峰分裂概念了解俄歇電子能譜儀和X射線光電子能譜儀的工作原理、結(jié)構(gòu)與組成。俄歇電子能譜和X射線光電子能譜的分析方法及其應(yīng)用 范圍俄歇電子能譜化學(xué)位移概念X射線光電子能譜化學(xué)位移、伴峰與譜峰分裂概念教學(xué)思路：由具體案例講解引

9、入電子能譜分析技術(shù)的基本原理，以俄歇電子能譜和x射線光電子能譜為例，通過(guò)實(shí)例講解引入譜線的化學(xué)位移概念以及兩種能譜儀的應(yīng)用。教學(xué)模式：課堂講授、課堂練習(xí)、課堂提問(wèn)和討論以及課后習(xí)題第三章熱分析技術(shù)10.1 差熱分析10.11 差熱分析的原理及設(shè)備10.12 差熱分析曲線，差熱分 析議10,13 差熱曲線的判讀及其影響因素10.14差熱分析技術(shù)的一般 應(yīng)用10.2 示差掃描量熱法10.21 示差掃描量熱法的基本原理10.22 示差掃描量熱儀及其能量和溫度的 校正10.23示差掃描量熱法的應(yīng)用10.3 熱重法10.31 熱重分析的基本原理10.32 熱重分 析儀10.33熱重曲線的影響因素及熱重分

10、析應(yīng)用。10.4 熱分析技術(shù)在高聚物研究中的應(yīng)用660概念：熱分析，熱重法，差熱分析，差示掃描量熱法，參比物（或基準(zhǔn)物，中性體），程序控制溫度，外推始點(diǎn)。熱分析方法的分類。差熱分析的基本原理和了解差熱分析儀的工作原理、結(jié)構(gòu)與組成。影響差熱曲線的因素及差熱曲線的分析方法及應(yīng)用。熱重法的基本原理，差示掃描量熱法的基本原理。差示掃描量熱儀、熱天平的工作原理、結(jié)構(gòu)與組成。差示掃描量熱曲線和熱重曲線的影響因素。差示掃描量熱曲線和熱重曲線的分析方法及 應(yīng)用差熱曲線、差示掃描量熱曲線和熱重曲線的影響因素教學(xué)思路：由具體案例講解引入熱分析技術(shù)的基本原理及熱分析方法的分類，以系統(tǒng)比較的方式講解三種熱分析技術(shù)：差

11、熱曲線、差示掃描量熱曲線和熱重曲線的影響因素及各自的應(yīng)用。教學(xué)模式：課堂講授、課堂練習(xí)、課堂提問(wèn)和討論以及課后習(xí)題第四章光譜分析技術(shù)11.1光譜分析的一般原理11.12原子光譜分析法的原理和結(jié)構(gòu)11.13分子光譜分析法的原理和結(jié)構(gòu)11.2紅外光譜11.21外光譜儀的工作原理、結(jié)構(gòu)與 組成11.22影響紅外吸收帶位置（頻率）的 因素。11.23紅外光譜的樣品制備方法11.24紅外光譜定性、定量分析的原理和方法11.3拉曼光譜11.31拉曼光譜儀的工作原理、結(jié)構(gòu)11.32拉曼光譜定性分析的原理和方法。11.33拉曼光譜、紅外光譜的應(yīng)用。660概念：運(yùn)動(dòng)自由度，振動(dòng)自由度，簡(jiǎn)并與分裂，倍頻峰（或稱泛

12、音峰），組頻峰，振動(dòng)耦合，費(fèi)米共振，特征振動(dòng)頻率，特征振動(dòng)吸收帶，內(nèi)振動(dòng)，外振動(dòng)（晶格振動(dòng)）。影響紅外吸收帶位置（頻率）的因素。紅外光譜儀的類型、工作原理、結(jié)構(gòu)與組成。紅外光譜的樣品制備方法及適用范圍，掌握固體樣品制備方法的種類。掌握紅外光譜定性分析的原理和 方法。紅外光譜定量分析原理、方法和步驟。了解拉曼光譜定性分析的原理和 方法。了解拉曼光譜、紅外光譜的應(yīng)用概念影響紅外吸收帶位置（頻率）的因素紅外光譜的樣品制備方法紅外光譜定量分析原理、方法和步驟教學(xué)思路：由具體案例講解引入紅外光譜和拉曼光譜的基本原理，從官能團(tuán)的特征振動(dòng)講解引入影響紅外吸收頻率的因素，通過(guò)具體實(shí)例講解引入樣品的制備及定性、

13、定量分析方法。采用比較學(xué)習(xí)法講解拉曼光譜的分析方法和應(yīng)用。教學(xué)模式：課堂講授、課堂練習(xí)、課堂提問(wèn)和討論以及課后習(xí)題第五章核磁共振分析技術(shù)12.1核磁共振的基本原理12.2 化學(xué)位移及其影響因素12.3自旋共振波譜12.4核磁共振譜在有機(jī)和高分子領(lǐng)域的應(yīng)用440核磁共振譜基本原理、儀器及應(yīng)用核磁共振化學(xué)位移的概念及其影響因素核磁共振化學(xué)位移的概念及其影響因素教學(xué)思路：由具體案例講解引入核磁共振與電子自旋共振波譜的基本原理，以代表性實(shí)例講解化學(xué)位移的概念及其影響因素。教學(xué)模式：課堂講授、課堂練習(xí)、課堂提問(wèn)和討論以及課后習(xí)題第六章質(zhì)譜和氣相色譜13.1 質(zhì)譜的原理和應(yīng)用13.2氣相色譜分析的原理和應(yīng)用440質(zhì)譜及氣相色譜的基本原理質(zhì)譜及氣相色譜的基本原理教學(xué)思路：由具體案例講解引入質(zhì)譜和氣相色譜分析的基本原理，以代表性實(shí)例講解質(zhì)譜和氣相色譜分析的應(yīng)用。教學(xué)模式：課堂講授、課堂練習(xí)、課堂提問(wèn)和討論以及課后習(xí)題第七章凝膠滲透色譜14.1凝膠滲透色譜的一般 原理14.2凝膠滲透色譜在有機(jī)和高分子領(lǐng)域的應(yīng)用220凝膠滲透色譜的基本 原理凝膠滲透色譜的基本 原理教學(xué)思路：由具體案例講解引入凝膠滲透色譜分析的基本原理，以代表性實(shí)例講解凝膠滲透色譜的 應(yīng)用。教學(xué)模式：課堂講授、課堂練習(xí)、課堂提問(wèn)和討論以及課后習(xí)題注：實(shí)踐包括實(shí)驗(yàn)、上機(jī)等五、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和基本要求本課程不含實(shí)踐