材料分析測試技術ppt重點(共17頁)

1、材料分析(fnx)技術就是人們?yōu)榱双@取材料(cilio)的物理/化學(huxu)/機械等方面的信息而采用的一些實驗方法和手段就是利用一種探測束如電子束、離子束、光子束等，時常還加上電場、磁場、熱等的作用，來分析材料的形貌、化學組成、原子結構、原子狀態(tài)、電子狀態(tài)等方面的信息。材料分析方法發(fā)展方向：更高的靈敏度 更好的選擇性 更高的準確性更快的分析速度 更高的自動化程度 更完善的多元分析能力 更可信的形態(tài)分析無損分析 原位分析（in situ）/活體內(nèi)分析(in vivo)/實時(real time)分析衍射（diffraction）是指波遇到障礙物時偏離原來直線傳播的物理現(xiàn)象。X射線的波粒二象性

2、X射線的本質是電磁輻射，與可見光完全相同，僅是波長短而已，因此具有波粒二像性。波動性 X射線的波長范圍：0.01100 表現(xiàn)形式：在晶體作衍射光柵觀察到的X射線的衍射現(xiàn)象，即證明了X射線的波動性。X射線的產(chǎn)生原理：高速運動的電子與物體碰撞時，發(fā)生能量轉換，電子的運動受阻失去動能，其中一小部分（1左右）能量轉變?yōu)閄射線，而絕大部分（99左右）能量轉變成熱能使物體溫度升高。連續(xù)X射線譜 X射線連續(xù)譜的強度隨著X射線管的管電壓增加而增大，最大強度所對應的波長max變小，最短波長界限0減??；連續(xù)譜中接近最短波長處的輻射較多。連續(xù)譜的經(jīng)驗公式可表達為：C為常數(shù)，Z為陽極材料的原子序數(shù)。標識X射線 是在連

3、續(xù)譜的基礎上疊加若干條具有一定波長的譜線，它和可見光中的單色相似，亦稱單色X射線。激發(fā)電壓的計算 為激發(fā)被照物體的k系熒光輻射，電子束的（或照射x射線光子的）能量至少等于 為被照物體的k系吸收限波長。則靶的激發(fā)電壓為波長單位為nm，電壓單位為V。一束可見光以任意角度投射到鏡面上都可以產(chǎn)生反射，而原子面對X射線的反射并不是任意的，只有當、d三者之間滿足布拉格方程時才能發(fā)生反射，所以把X射線這種反射稱為選擇反射。產(chǎn)生衍射的條件為2d X射線(shxin)衍射分析方法 1)照相法；2)衍射(ynsh)儀法粉末(fnm)照相法是將一束近平行的單色X射線投射到多晶樣品上，用照相底片記錄衍射線束強度和方向

4、的一種實驗法。照相法的實驗主要裝置為粉末照相機 。德拜照相機（稱為德拜法或德拜-謝樂法 ）底片安裝方法 ： 正裝法、反裝法、不對稱法樣品要求：a. 細度：10-3cm10-5cm（過250目300目篩）b. 制成直徑為0.3mm0.6mm，長度為1cm的細圓柱狀粉末集合體實驗數(shù)據(jù)的測定： 德拜粉末照相法底片實驗數(shù)據(jù)的測量主要是測定底片上衍射線條的相對位置和相對強度，然后根據(jù)測量數(shù)據(jù)再計算出hkl和晶面間距dhkl。衍射儀的運行方式 連續(xù)掃描 連續(xù)掃描圖譜可方便地看出衍射線峰位，線形和相對強度等。這種工作方式其工作效率高，也具有一定的分辨率、靈敏度和精確度，非常適合于大量的日常物相分析工作。 連

5、續(xù)掃描就是讓試樣和探測器以1：2的角速度作勻速圓周運動，在轉動過程中同時將探測器依次所接收到的各晶面衍射信號輸入到記錄系統(tǒng)或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，從而獲得的衍射圖譜。上圖即為連續(xù)掃描圖譜。 能進行峰位測定、線形、相對強度測定，主要用于物相的定量分析工作。步進掃描 步進掃描又稱階梯掃描。步進掃描工作是不連續(xù)的，試樣每轉動一定的角度即停止，在這期間，探測器等后續(xù)設備開始工作，并以定標器記錄測定在此期間內(nèi)衍射線的總計數(shù)，然后試樣轉動一定角度，重復測量，輸出結果。圖3-34即為某一衍射峰的步進掃描圖形。衍射線峰位的確定及衍射線積分強度的測量 峰位確定主要有3種方法： 圖形法、 曲線 近似法和重心法 圖形法：

6、峰頂法、切線法、半高寬中點法、7/8高度法、中點連線法衍射線強度的確定 衍射線強度有峰高強度和積分強度兩種。 峰高強度： 一般是指衍射圖譜上衍射線的高度。通常是在同一實驗條件下比較衍射線的高度來定性分析峰強。 積分強度： 在對某一衍射峰進行積分強度測定時，衍射儀一般采用慢掃描（0.25/min）或步進掃描工作方法，以獲得準確的峰形峰位。 衍射線積分強度的計算，就是將背底線以上區(qū)域的面積測量或計算。樣品制備 被測試樣制備良好，才能獲得正確良好的衍射信息。對于粉末樣品，通常要求其顆粒平均粒徑控制在5m左右，亦即通過320目的篩子，而且在加工過程中，應防止由于外加物理或化學因素而影響試樣其原有的性質

7、。在樣品制備過程中，應當(yngdng)注意：1）樣品顆粒的細度應該嚴格控制，過粗將導致樣品顆粒中能夠(nnggu)產(chǎn)生衍射的晶面減少，從而使衍射強度減弱，影響檢測的靈敏度；樣品顆粒過細，將會破壞晶體結構，同樣會影響實驗結果。2）在制樣過程(guchng)中，由于粉末樣品需要制成平板狀，因此需要避免顆粒發(fā)生定向排列，存在取向，從而影響實驗結果。3）在加工過程中，應防止由于外加物理或化學因素而影響試樣其原有的性質。X射線物相定性分析 物相分析是為了確定待測樣品的結構狀態(tài)，同時也確定了物質的種類。定量分析 - 多相共存時，組成相含量是多少。粉末晶體X射線物相定性分析是根據(jù)晶體對X射線的衍射特征即衍

8、射線的方向及強度來達到鑒定結晶物質的。主要在于下列原因： 1）每一種結晶物質都有各自獨特的化學組成和晶體結構結構，不會存在兩種結晶物質的晶胞大小、質點種類和質點在晶胞中的排列方式完全一致的物質;2）結晶物質有自己獨特的衍射花樣。(d、和 I)3）多種結晶狀物質混合或共生，它們的衍射花樣也只是簡單疊加，互不干擾，相互獨立。（混合物物相分析）每一種結晶物質都有其特定的結構參數(shù)，包括點陣類型、晶胞大小、晶胞形狀、晶胞中原子種類及位置等。物相分析原理 將實驗測定的衍射花樣與已知標準物質的衍射花樣比較，從而判定未知物相。混合試樣物相的 X 射線衍射花樣是各個單獨物相衍射花樣的簡單迭加，根據(jù)這一原理，就有

9、可能把混合物物相的各個物相分析出來。物相定性分析過程 常規(guī)物相定性分析的步驟如下：（1）實驗 用粉末照相法或粉末衍射儀法獲取被測試樣物相的衍射花樣或圖譜。 （2）通過對所獲衍射圖譜或花樣的分析和計算，獲得各衍射線條的2，d 及相對強度大小I/I1。在這幾個數(shù)據(jù)中，要求對2和d 值進行高精度的測量計算，而I/I1相對精度要求不高。目前，一般的衍射儀均由計算機直接給出所測物相衍射線條的d值。 （3）使用檢索手冊，查尋物相PDF卡片號 根據(jù)需要使用字母檢索、Hanawalt檢索或Fink檢索手冊，查尋物相PDF卡片號。一般長采用Hanawalt檢索，用最強線d值判定卡片所處的大組，用次強線d值判定卡

10、片所在位置，最后用8條強線d值檢驗判斷結果。若8強線d值均已基本符合，則可根據(jù)手冊提供的物相卡片號在卡片庫中取出此PDF卡片。 （4）若是多物相分析，則在（3）步完成后，對剩余的衍射線重新根據(jù)相對強度排序，重復（3）步驟，直至全部衍射線能基本得到解釋。物相定性分析所應注意問題 一般在對試樣分析前，應盡可能詳細地了解樣品的來源、化學成分、工藝狀況，仔細觀察其外形、顏色等性質，為其物相分析的檢索工作提供線索。盡可能地根據(jù)試樣的各種性能，在許可的條件下將其分離成單一物相后進行衍射分析。由于試樣為多物相化合物，為盡可能地避免衍射線的重疊，應提高(t go)粉末照相或衍射儀的分辨率。對于(duy)數(shù)據(jù)d

11、值，由于檢索主要利用該數(shù)據(jù)(shj)，因此處理時精度要求高，而且在檢索時，只允許小數(shù)點后第二位才能出現(xiàn)偏差。特別要重視低角度區(qū)域的衍射實驗數(shù)據(jù)，因為在低角度區(qū)域，衍射所對應d值較大的晶面，不同晶體差別較大，衍射線相互重疊機會較小。在進行多物相混合試樣檢驗時，應耐心細致進行檢索，力求全部數(shù)據(jù)能合理解釋，但有時也會出現(xiàn)少數(shù)衍射線不能解釋的情況，這可能由于混合物相中，某物相含量太少，只出現(xiàn)一、二級較強線，以致無法鑒定。在物相定性分析過程中，盡可能地與其它的相分析結合起來，互相配合，互相印證。從目前所應用的粉末衍射儀看，絕大部分儀器均是由計算機進行自動物相檢索過程，但其結果必須結合專業(yè)人員的豐富專業(yè)知

12、識，判斷物相，給出正確的結論。物相檢索的方法 一、大海撈針法 二、限定條件的檢索法 三、單峰搜索法X射線物相定量分析過程 對于一般的X射線物相定量分析工作，總是通過下列幾個過程進行：（1）物相鑒定 即為通常的X射線物相定性分析。（2）選擇標樣物相 標樣物相的理化性能穩(wěn)定，與待測物相衍射線無干擾，在混合及制樣時，不易引起晶體的擇優(yōu)取向。（3）進行定標曲線的測定或 Kjs測定 選擇的標樣物相與純的待測物相按要求制成混合試樣，選定標樣物相及待測物相的衍射，測定其強度Is和Ij，用Ij/Is和純相配比Xjs 獲取定標曲線或Kjs 。（4）測定試樣中標準物相j的強度或測定按要求制備試樣中的特檢物相j及標

13、樣S物相指定衍射線的強度。（5）用所測定的數(shù)據(jù)，按各自的方法計算出待檢物相的質量分數(shù)Xj。X射線物相定量分析過程應注意的問題 在定量分析的基礎公式中，假設了被測物相中晶粒尺寸非常細小，各相混合均勻，無擇優(yōu)取向 。實際情況存在一定的不同。在試樣制備及標樣選擇時 ，避免重壓，減少擇優(yōu)取向，通常采用透過窗樣品架，而在測量時，采用樣品從其面法線轉動來消除擇優(yōu)取向的影響。X射線衍射分析方法的應用 多晶體點陣常數(shù)的精確測定 晶面取向度的測定晶體結晶度的測定 轉動晶體法測聚合物結構（單晶衍射）晶粒尺寸的測定膜厚的測定德拜謝樂法 系統(tǒng)誤差的主要來源：相機半徑、底片伸縮、試樣偏心、試樣吸收衍射儀法 誤差來源：儀

14、器固有誤差、光欄準直、試樣偏心（含吸收）、光束幾何、物理因素（單色，吸收）、透射電子顯微鏡 電子穿透薄樣品；源于電子與樣品間的作用，穿透的電子束將提供樣品內(nèi)部成分與結構信息可做細微圖像(t xin)觀察 （HRTEM-單子(dn zi)原子相）；結構分析（SAED）；成分(chng fn)分析（EDX）以及電子結構分析（EELS） 分辨率100 時，振幅襯度為主；試樣厚度100 相位襯度為主。 TEM衍襯分析必須的條件 必須有一個孔徑足夠小的物鏡光闌（d10-30m）樣品必須在適當?shù)慕嵌确秶鷥?nèi)可任意傾斜，以便利用晶體位向的變化選擇適于成像的合適條件。TEM應有方便的選區(qū)衍射裝置，以便隨時觀察和

15、記錄衍射花樣，選擇用以成像的衍射束。必須有可傾斜的照明系統(tǒng)（中心暗場象），目前多用電磁偏轉系統(tǒng)來實現(xiàn)。衍射襯度理論解釋 運動學理論：透射束與衍射束之間無相互作用，隨著電子束進入樣品的深度增加，透射束不斷減弱，衍射束不斷加強。能解釋大部分衍襯現(xiàn)象。動力學理論：隨著電子束進入樣品的深度增加，透射束和衍射束的能量交互變換。符合實際，但理論復雜。透射電鏡是利用成像電磁透鏡成像，并一次成像；而掃描電鏡的成像則不需要像透鏡。其圖象是按一定時間空間順序逐點形成，并在鏡體外顯像管上顯示。二次電子像是用掃描電鏡所獲得的各種圖象中應用最廣泛、分辨本領最高的種圖象。這里所說的二次電子是指入射電子束從樣品表層(約10

16、nm）激發(fā)出來的低能電子(50eV 以下)實際工作中，根據(jù)能量上的差別，將二次電子與高能背景散射電子分離開再利用二次電子檢測器來實現(xiàn)二次電子的檢測和放大掃描電鏡二次電子象的分辨本領一般為6-10nm(如采用場發(fā)射電子槍可達3nm或更高)性能和特點 景深大 放大倍數(shù)連續(xù)調(diào)節(jié)范圍大; 分辨本領比較高 樣品制備非常方便 可直接觀察大塊試樣 固體材料樣品表面和界面分析 適合于觀察比較粗糙的表面 材料斷口和顯微組織三維形態(tài)掃描電鏡能完成表（界）面形貌分析； 配置各種附件，做表面成分分析及表層晶體學位向分析等。掃描電鏡分類常規(guī)SEM，分辨率: 3.5nm； 場發(fā)射SEM: 1.5nm； 環(huán)境SEM：4.5

17、nm； 目前多數(shù)SEM 配備EDS.3.3.3 掃描電鏡的結構(jigu) 電子光學(din z un xu)系統(tǒng) 檢測(jin c)系統(tǒng) 顯示系統(tǒng) 真空系統(tǒng) 電源系統(tǒng)SEM樣品制備大致步驟 1. 從大的樣品上確定取樣部位；2. 根據(jù)需要，確定采用切割還是自由斷裂得到表界面；3. 清洗；4. 包埋打磨、刻蝕、噴金處理，掃描電鏡在材料分析中應用 斷口形貌橫界面形貌 內(nèi)部結構 粉末 其他X射線顯微分析 能譜EDS的特點 能快速、同時對各種試樣的微區(qū)內(nèi)Be-U的所有元素，元素定性、定量分析，幾分鐘即可完成。對試樣與探測器的幾何位置要求低：對工作距離的要求不是很嚴格；可以在低倍率下獲得X射線掃描、面分

18、布結果。能譜所需探針電流?。簩﹄娮邮丈浜笠讚p傷的試樣，例如生物試樣、快離子導體試樣、玻璃等損傷小。檢測限一般為0.1%0.5%，中等原子序數(shù)的無重疊峰主元素的定量相誤差約為2%。能譜儀的基本結構 X射線探測器 Si-(Li)半導體 場效應管與前置放大器 低溫恒溫容器 脈沖處理器和模數(shù)轉換器 多道分析器能譜定性分析原理X射線的能量為Eh, h為普朗克常數(shù)，為光子振動頻率。不同元素發(fā)出的特征X射線具有不同頻率，即具有不同能量，只要檢測不同光子的能量（頻率）, 即可確定元素定性分析。定量分析方法 有標樣定量分析：在相同條件下，同時測量標樣和試樣中各元素的X射線強度，通過強度比，再經(jīng)過修正后可求出各

19、元素的百分含量。有標樣分析準確度高。無標樣定量分析：標樣X射線強度是通過理論計算或者數(shù)據(jù)庫進行定量計算。EDS定量分析原理 試樣中A元素特征X射線的強度IA與試樣中A元素的含量成比例，所以只要在相同條件下，測出試樣中A元素的X射線強度IA與標樣中A元素的X射線強度I(A)比，近似等于濃度比：當試樣與標樣的元素及含量相近時，上式基本成立，一般情況下必須進行修正才能獲得試樣中元素的濃度。定量分析對試樣的要求 樣品在真空和電子束轟擊下要穩(wěn)定;高準確度的分析時,要求試樣分析面平、垂直于入射電子束;試樣尺寸大于X射線擴展范圍; 有良好的導電和導熱性能; 均質、無污染。X射線能譜儀基本功能 點分析 電子束

20、（探針）固定在試樣感興趣的點上，進行定性或定量分析。該方法準確度高，用于顯微結構的成份分析，對低含量元素定量的試樣，只能用點分析。線掃描分析 電子束沿一條分析線進行掃描時，能獲得元素含量變化的線分布曲線。結果和試樣形貌像對照分析，能直觀地獲得元素在不同相或區(qū)域內(nèi)的分布。面掃描分析 電子束在試樣表面掃描時，元素在試樣表面的分布能在屏幕上以亮度（或彩色）分布顯示出來（定性分析），亮度越亮，說明元素含量越高。研究材料中雜質、相的分布和元素偏析常用 此方法。面分布常常與形貌對照分析。EDS的分析方法的特點(tdin) 點、線、面分析方法用途(yngt)不同，檢測靈敏度也不同。定點分析靈敏度最高，面掃描

21、(somio)分析靈敏度最低，但觀察元素分布最直觀。實際操作中要根據(jù)試樣特點及分析目的合理選擇分析方法。EDS定量分析應注意的幾個問題 選擇適當?shù)募铀匐妷?收譜記數(shù)時間試樣中元素的原子序數(shù)相差加大時，如何選擇電壓？入射電子的能量（加速電壓）必須大于被測元素線系的臨界激發(fā)能。最佳過壓比選擇：UE0/Ek (23)（ X射線的最佳發(fā)射條件）在不損傷試樣的前題下，分析區(qū)域應盡量?。ㄊ?、束徑、加速電壓）。計數(shù)總量最好在25萬左右（束流、加速電壓、活時間、X射線線系）。各分析條件不是獨立，必須綜合考慮。不導電樣品的問題 荷電對定量結果的影響：荷電使有效加速電壓降低，使X射線過壓比U減小，影響了X射線的

22、最佳發(fā)射條件。加速電壓降低，X射線強度也降低。EDS標定的加速電壓在定理分析校正時，用于計算X射線激發(fā)體積、基體校正等，加速電壓不正確影響定量結果。吸收電信減小，降低子特征X射線強度。必須蒸鍍碳導電膜。碳為輕元素，對電子的阻止本領、背散射能力?。簩λ治鲈氐腦射線吸收小，厚度控制在20nm左右。電鏡參數(shù)的選擇 薄膜試樣和小顆粒試樣為了防止基體和周圍的影響，要根據(jù)薄膜的厚度、小顆粒尺寸及需要測量的元素，選擇低加速電壓。低加速電壓使電子束穿透深度薄，作用區(qū)小。能提高輕元素的X射線強度、提高空間分辨率、減小放電、減小對試樣的損傷。波譜儀： 波長分散譜儀（WDS，wavelength dispers

23、ive spectroscope）不同元素的特征X射線具有不同波長。通過晶體衍射分光實現(xiàn)對不同波長的X射線分散展譜、鑒別與測量。波譜儀的特點 優(yōu)點：能量分辨率高：5 -10 eV峰背比高：WDS所能檢測的元素最低濃度是EDS的1/10,約 10ppm。缺點：采集效率低，分析速度慢：高色散率 大聚焦園半徑 立體角小、光子收集率下降 信號弱探測器在一個位置只能記錄一個波長，掃描速度慢。難以在低束流和低激發(fā)強度下使用: 空間分辨率低 難于高分辨電鏡聯(lián)用：STM的優(yōu)點 具有原子級高分辨率，分辨率橫向0.1nm、縱向0.01nm?？蓪崟r地得到在實空間中表面的三維圖象。可觀察單個原子層的局部表面結構。可在

24、真空、大氣、等不同環(huán)境下工作，甚至可將樣品浸在溶液中，其工作溫度可以在mK到1100K范圍，并且探測過程對樣品無損傷。STM本身存在著的局限性 在大氣里，樣品表面易存在物理吸附和化學吸附，STM很難得到穩(wěn)定的真實的樣品表面結構圖像，只能對包括高定向熱解石墨(HOPG)等少數(shù)幾種樣品成原子像。在STM的恒流工作模式下，有時它對樣品表面微粒之間的某些溝槽不能夠準確探測，與此相關的分辨率較差。STM所觀察的樣品必須具有一定程度的導電性。影響影響儀器分辨率和圖像質量的因素 主要有以下幾點：對針尖(zhn jin)的要求：具有高的彎曲共振頻率 、針尖(zhn jin)的尖端很尖(最好尖端只有(zhyu)

25、一個原子)、針尖的化學純度高； 壓電陶瓷的精度要足夠高；減震系統(tǒng)的減震效果要好，可采用各種減震系統(tǒng)的綜合使用；電子學控制系統(tǒng)的采集和反饋速度和質量；樣品的導電性對圖像也有一定的影響。各種參數(shù)的選擇要合適。STM的實驗步驟 準備針尖和樣品 ;手動逼近樣品和針尖，使之距離約為1mm；切忌使針尖與樣品發(fā)生相撞；設置參數(shù)：隧道電流；針尖偏壓；軟件控制馬達，使針尖自動逼近進入隧道區(qū)；根據(jù)不同的樣品設置不同的掃描范圍(金膜一般取700900nm，石墨一般取515nm)；根據(jù)不同的模式設置不同的掃描速度(恒流模式一般要較慢掃描，恒高模式可較快掃描)，然后開始掃描。得到掃描圖像后，可進行一定的圖像處理。實驗結

26、束后，一定要先使用軟件控制馬達自動退達1000步以上。關閉系統(tǒng)STM的應用 金屬、半導體表面的原子重構結構 ;在超高真空中沉積樣品到基底表面，可以研究樣品在基底的成核、生長以及可控的樣品表面吸附過程。在不同溫度下實現(xiàn)對樣品表面成像，研究樣品表面原子結構和電子結構變化過程，可獲得樣品原子在表面的遷徙和表面重構形成的動力學過程。通過針尖與樣品間的電學和力學作用，可以進行樣品表面的原子操縱或納米加工構造所需要的結構。工作模式-接觸模式優(yōu)點：可產(chǎn)生穩(wěn)定、高分辨圖像。缺點： 可能使樣品產(chǎn)生相當大的變形，對柔軟的樣品造成破壞，以及破壞探針，嚴重影響AFM成像質量。工作模式-非接觸模式 相互作用力是范德華吸

27、引力，遠小于排斥力. 微懸臂以共振頻率振蕩，通過控制微懸臂振幅恒定來獲得樣品表面信息的。 優(yōu)點：對樣品無損傷 缺點： 1）分辨率要比接觸式的低。 2）氣體的表面壓吸附到樣品表面，造成圖像 數(shù)據(jù)不穩(wěn)定和對樣品的破壞。 工作模式-輕敲模式 介于接觸模式和非接觸模式之間: 其特點是掃描過程中微懸臂也是振蕩的并具有比非接觸模式更大的振幅(5100nm)，針尖在振蕩時間斷地與樣品接觸。 特點： 1）分辨率幾乎同接觸模式一樣好； 2）接觸非常短暫，因此剪切力引起的對樣品的破壞幾乎完全消失；AFM技術的主要特點: 優(yōu)點:制樣相對簡單，多數(shù)情況下對樣品不破壞.; 具有高分辨率，三維立體的成像能力，;可同時得到

28、盡可能多的信息. ;操作簡單，對附屬設備要求低.缺點:對試樣仍有較高要求，特別是平整度. ;實驗結果對針尖有較高的依賴性(針尖效應).仍然屬于表面表征技術，需和其他測試手段結合.AFM的優(yōu)點 AFM對膜表面的掃描可以直接在大氣中進行，且樣品無需預處理。測試過程中，它可以不損傷樣品，這對有機分子膜的研究具有特殊的意義。AFM的樣品基本不需預處理，不必象掃描電子顯微鏡那樣先鍍一層導電膜，維持了樣品的原貌，這對于納米級顆粒的測量具有重要的意義。 X射線(shxin)光電子能譜（ XPS ，全稱為(chn wi)X-ray Photoelectron Spectroscopy）是一種基于(jy)光電效

29、應的電子能譜，它是利用X射線光子激發(fā)出物質表面原子的內(nèi)層電子，通過對這些電子進行能量分析而獲得的一種能譜熱分析 熱天平種類很多，按結構分類，有彈簧秤式、刀口式、吊帶式和扭動式等；按測量時天平梁位置是否改變分類，有零位法和變位法兩種；按試樣容器位置分類，則有上皿式、水平式和下皿式三種。世界上不同型式的熱天平約有160種，其中商品約20多種。試樣制備方法 熱重分析前天平校正。試樣預磨，100300目篩，干燥、稱量。裝填方法：薄而均勻；試樣和參比物的裝填情況一致。選擇合適的升溫速率。影響TG曲線的因素 （1）浮力及對流的影響 浮力和對流引起熱重曲線的基線漂移 浮力影響：573K時浮力約為常溫的1/2

30、，1173K時為1/4左右。 熱天平內(nèi)外溫差造成的對流會影響稱量的精確度。 解決方案：空白曲線 、熱屏板 、冷卻水等。對流對稱重的影響 流速越大增重越多（2）揮發(fā)物冷凝的影響 解決方案：熱屏板 （3）溫度測量的影響 解決方案：利用具特征分解溫度的高純化合物或具特征居里點溫度的強磁性材料進行溫度標定。（4）升溫速率 升溫速率越大，熱滯后越嚴重，易導致起始溫度和終止溫度偏高，甚至不利于中間產(chǎn)物的測出 。（5）氣氛控制：與反應類型、分解產(chǎn)物的性質和所通氣體的種類有關。（6）紙速 走紙速度快，分辨率高。升溫速率0.5-10/min時，走紙速度15-30cm/h（7）坩堝形狀（8）試樣因素 試樣用量、粒

31、度、熱性質及裝填方式等。 用量大，因吸、放熱引起的溫度偏差大，且不利于熱擴散和熱傳遞。 粒度細，反應速率快，反應起始和終止溫度降低，反應區(qū)間變窄。粒度粗則反應較慢，反應滯后。 裝填緊密，試樣顆粒間接觸好，利于熱傳導，但不利于擴散或氣體。要求裝填薄而均勻，影響DTA曲線的試樣因素 （1）熱容量和熱導率的變化 應選擇熱容量及熱導率和試樣相近的作為參比物（2）試樣的顆粒度 試樣顆粒越大，峰形趨于扁而寬。反之，顆粒越小，熱效應溫度偏低，峰形變小。 顆粒度要求：100目-300目（0.04-0.15mm）（3）試樣的結晶度、純度和離子取代 結晶度好，峰形尖銳；結晶度不好，則峰面積要小。 純度、離子取代同

32、樣會影響DTA曲線。 （4）試樣的用量 試樣用量多，熱效應大，峰頂溫度滯后，容易掩蓋鄰近小峰谷。 以少為原則。 硅酸鹽試樣用量：0.20.3克 （5）試樣的裝填 裝填要求：薄而均勻 試樣和參比物的裝填情況一致 （6）熱中性體（參比物） 整個測溫范圍無熱反應 比熱與導熱性與試樣相近 粒度與試樣相近（100300目篩） 常用的參比物：Al2O3經(jīng)1270K煅燒的高純氧化鋁粉， Al2O3晶型）影響DTA曲線的操作因素 （1）加熱速度 加熱速度快，峰尖而窄，形狀拉長，甚至相鄰峰重疊。 加熱速度慢，峰寬而矮，形狀扁平，熱效應起始溫度超前。 常用升溫速度：1-10K/min， 硅酸鹽材料715K/min （2）壓力和氣氛 對體積變化(binhu)大試樣，外界壓力增大，熱反應溫度向高溫方向移動。 氣氛(qfn)會影響(yngxing)差熱曲線形態(tài)。 （3）熱電偶熱端位置 插入深度一致，裝填薄而均勻。（4）走紙速度（升溫速度與記錄速度的配合） 走紙速度與升溫速度相配合。 升溫速度10K/min/走紙速度30cm/h。DTA曲線的解析 （1）含水礦物的脫水 普通吸附水脫水溫度：100110 。 層間結合水或膠體水：400 內(nèi)，大多數(shù)200或300 內(nèi)。 架狀結構水：400