現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)緒論課件

1現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)

1現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)工作者

化學(xué)

合成新物質(zhì)

認(rèn)識(shí)新物質(zhì)

如何去認(rèn)識(shí)？方法？

工作者化學(xué)合成新物質(zhì)認(rèn)識(shí)新物質(zhì)如何去認(rèn)識(shí)？方法？現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)緒論課件形貌認(rèn)識(shí)不徹底X20形貌認(rèn)識(shí)不徹底X20現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)緒論課件現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)緒論課件現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)緒論課件現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)緒論課件外部（形貌）內(nèi)部（結(jié)構(gòu)）外部（形貌）內(nèi)部（結(jié)構(gòu)）外部形貌內(nèi)部結(jié)構(gòu)材料分析需要弄明白的兩個(gè)問(wèn)題及分析思路：

顯微放大技術(shù)

光學(xué)顯微鏡電子顯微鏡探針顯微鏡

衍射技術(shù)

從部分到整體

X射線電子中子元素、成鍵分析碎片結(jié)構(gòu)分析人眼0.1mm

晶體

非晶體

外部形貌內(nèi)部結(jié)構(gòu)材料分析需要弄明白的兩個(gè)問(wèn)題及分析思從宏觀到微觀形貌（借助顯微放大技術(shù)）從外部到內(nèi)在結(jié)構(gòu)（借助X射線衍射技術(shù)）從片段到整體（借助紅外，紫外，核磁，X射線光譜，光電子能譜等）材料分析測(cè)試的思路

從宏觀到微觀形貌（借助顯微放大技術(shù)）材料分析測(cè)試的思路12第一篇組織形貌分析第二篇晶體物相分析第三篇成分和價(jià)鍵結(jié)構(gòu)分析第四篇分子結(jié)構(gòu)分析參考教材內(nèi)容分析

12第一篇組織形貌分析參考教材內(nèi)容分析13課程主要內(nèi)容光學(xué)顯微技術(shù)電子顯微分析（掃描、透射、表面成分分析）

掃描探針顯微分析晶體幾何學(xué)基礎(chǔ)及衍射理論X射線衍射（單晶結(jié)構(gòu)分析）電子衍射X射線光電子能譜（XPS）俄歇電子能譜紅外光譜核磁共振分析分子發(fā)光（補(bǔ)充內(nèi)容）熱分析（補(bǔ)充內(nèi)容）13課程主要內(nèi)容光學(xué)顯微技術(shù)14主要參考書(shū)：1《材料近代分析測(cè)試方法》常鐵軍等編，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社2《材料近代分析測(cè)試方法實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》邱平善等編，哈爾濱工程大學(xué)出版社3《材料分析測(cè)試方法》

王成國(guó)丁洪太侯緒榮上海交通大學(xué)出版社4《材料分析測(cè)試技術(shù)——材料X射線衍射與電子顯微分析》

周玉武高輝哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社14主要參考書(shū)：15講課方式理論(56，純理論知識(shí)+常用專業(yè)軟件的學(xué)習(xí))

實(shí)驗(yàn)(16，四個(gè)大型儀器演示實(shí)驗(yàn)）要求：掌握分析原理，重點(diǎn)在應(yīng)用，會(huì)使用相關(guān)軟件，會(huì)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果15講課方式成績(jī)考核：期末考試與平時(shí)表現(xiàn)相結(jié)合，百分制。（一）平時(shí)成績(jī)：主要包括課堂表現(xiàn)、作業(yè)、專題討論、大型實(shí)驗(yàn)等。（二）期末考試成績(jī):閉卷、筆試。（三）最終成績(jī)說(shuō)明：平時(shí)成績(jī)40%+考試成績(jī)60%

成績(jī)考核：期末考試與平時(shí)表現(xiàn)相結(jié)合，百分制。17

化學(xué)研究的主要內(nèi)容是合成和表征。表征就是弄清物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其與性能的關(guān)系，即材料分析。

緒論

成分、結(jié)構(gòu)、加工和性能是材料科學(xué)與工程的四個(gè)基本要素，成分和結(jié)構(gòu)從根本上決定了材料的性能，對(duì)材料的成分和結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確表征是材料研究的基本要求，也是實(shí)現(xiàn)性能控制的前提。17化學(xué)研究的主要內(nèi)容是合成和表征。表征就是弄極性晶體材料二階非線性光學(xué)響應(yīng)（倍頻效應(yīng)）孤電子對(duì)大的偶極矩(SbS3)3–(SbS3)3–極性晶體材料二階非線性光學(xué)響應(yīng)孤電子對(duì)(SbS3)3–(19一、材料分析的主要內(nèi)容1.表面和內(nèi)部組織形貌包括材料的外觀形貌（如納米線、斷口、裂紋等）、晶粒大小與形態(tài)、界面（表面、相界、晶界）。

19一、材料分析的主要內(nèi)容20202121222223

2.晶體的相結(jié)構(gòu)

各種相的結(jié)構(gòu)（即晶體結(jié)構(gòu)類型和晶體常數(shù)）、相組成、各種相的尺寸與形態(tài)、含量與分布、位向關(guān)系（新相與母相、孿生）、晶體缺陷（點(diǎn)缺陷、位錯(cuò)、層錯(cuò)）、夾雜物。232.晶體的相結(jié)構(gòu)2424253.化學(xué)成分和價(jià)鍵（電子）結(jié)構(gòu)包括宏觀和微區(qū)化學(xué)成分（不同相的成分、基體與析出相的成分）、同種元素的不同價(jià)鍵類型和化學(xué)環(huán)境。4.有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)包括高分子鏈的局部結(jié)構(gòu)（官能團(tuán)、化學(xué)鍵）、構(gòu)型序列分布、共聚物的組成等。253.化學(xué)成分和價(jià)鍵（電子）結(jié)構(gòu)26材料信號(hào)輸入信號(hào)輸出材料與輸入信號(hào)相互作用，產(chǎn)生輸出信號(hào)。比較輸入和輸出信號(hào)，獲取材料的相關(guān)信息。1、輸入什么信號(hào)；2、獲取什么信號(hào)；3、輸入信號(hào)與材料的相互作用，以及輸出信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程。二、材料分析方法的理論依據(jù)（重點(diǎn)）26材料信號(hào)輸入信號(hào)輸出材料與輸入信號(hào)相互作用，產(chǎn)生輸出信號(hào)27信號(hào)輸入信號(hào)輸出X-射線、光子、電子、離子束、中子材料掌握和靈活運(yùn)用常見(jiàn)的表征手段。X-射線、光子、電子、離子束、中子27信號(hào)輸入信號(hào)輸出X-射線、光子、電子、離子束、中子材料掌281.組織形貌分析微觀結(jié)構(gòu)的分析對(duì)于理解材料的本質(zhì)至關(guān)重要光學(xué)顯微鏡(OM)電子顯微鏡(SEM)掃描探針顯微鏡(SPM)281.組織形貌分析29利用原子力顯微鏡拍攝出并五苯單個(gè)分子的照片29利用原子力顯微鏡拍攝出并五苯單個(gè)分子的照片302.物相分析是指利用衍射的方法探測(cè)晶格類型和晶胞常數(shù)，確定物質(zhì)的相結(jié)構(gòu)。

X-射線衍射(XRD)

電子衍射(ED)

中子衍射(ND)利用電磁波或運(yùn)動(dòng)電子束、中子束，與材料內(nèi)部規(guī)則排列的原子作用產(chǎn)生相干散射，獲得攜帶材料內(nèi)部原子排列信息的衍射斑點(diǎn)，重組處物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。302.物相分析利用電磁波或運(yùn)動(dòng)電子束、中子束，現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)緒論課件32大部分手段都是基于核外電子的能級(jí)分布反應(yīng)了原子的特征信息。利用不同的入射波激發(fā)核外電子，使之發(fā)生層間躍遷，在此過(guò)程中產(chǎn)生元素的特征信息。3.成分和價(jià)鍵分析

按照出射信號(hào)的不同，成分分析手段可以分為兩類：X光譜和電子能譜，出射信號(hào)分別是X射線和電子。

X射線熒光光譜(XFS)，電子探針X射線顯微分析(EPMA)X射線光電子能譜(XPS)，俄歇電子能譜(AES)32大部分手段都是基于核外電子的能級(jí)分布反應(yīng)了原子的特征334.分子結(jié)構(gòu)分析利用電磁波與分子鍵和原子核的作用，獲得分子結(jié)構(gòu)信息。如：紅外(IR)，拉曼(Raman)，熒光光譜(PL)利用電磁波與分子鍵作用時(shí)的發(fā)射效應(yīng)；核磁共振(NMR)是利用原子核與電磁波的作用獲得分子結(jié)構(gòu)信息。334.分子結(jié)構(gòu)分析現(xiàn)代材料分析方法獲得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，新型研究手段日益精密、全面，并向綜合化和大型化發(fā)展。

不要被學(xué)習(xí)繁雜的儀器所累，儀器是為人、為科研服務(wù)的。掌握分析方法的最基本理論，基本方法和思路，從思想上藐視！先掌握最常用的，其余的到用時(shí)再下工夫自然精通。End

現(xiàn)代材料分析方法獲得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，新型研究手段日益35spin-coating0.05–0.1cm2/Vs210-4cm2/Vssolutioncasting10-3cm2/Vs

Nature1999,401,685-688correlationbetweenthedirectionof-stackingandthein-planeFETmobilitypoly(3-hexylthiophene)35spin-coating0.05–0.1cm2/V36現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)

1現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)工作者

化學(xué)

合成新物質(zhì)

認(rèn)識(shí)新物質(zhì)

如何去認(rèn)識(shí)？方法？

工作者化學(xué)合成新物質(zhì)認(rèn)識(shí)新物質(zhì)如何去認(rèn)識(shí)？方法？現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)緒論課件形貌認(rèn)識(shí)不徹底X20形貌認(rèn)識(shí)不徹底X20現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)緒論課件現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)緒論課件現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)緒論課件現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)緒論課件外部（形貌）內(nèi)部（結(jié)構(gòu)）外部（形貌）內(nèi)部（結(jié)構(gòu)）外部形貌內(nèi)部結(jié)構(gòu)材料分析需要弄明白的兩個(gè)問(wèn)題及分析思路：

顯微放大技術(shù)

光學(xué)顯微鏡電子顯微鏡探針顯微鏡

衍射技術(shù)

從部分到整體

X射線電子中子元素、成鍵分析碎片結(jié)構(gòu)分析人眼0.1mm

晶體

非晶體

外部形貌內(nèi)部結(jié)構(gòu)材料分析需要弄明白的兩個(gè)問(wèn)題及分析思從宏觀到微觀形貌（借助顯微放大技術(shù)）從外部到內(nèi)在結(jié)構(gòu)（借助X射線衍射技術(shù)）從片段到整體（借助紅外，紫外，核磁，X射線光譜，光電子能譜等）材料分析測(cè)試的思路

從宏觀到微觀形貌（借助顯微放大技術(shù)）材料分析測(cè)試的思路47第一篇組織形貌分析第二篇晶體物相分析第三篇成分和價(jià)鍵結(jié)構(gòu)分析第四篇分子結(jié)構(gòu)分析參考教材內(nèi)容分析

12第一篇組織形貌分析參考教材內(nèi)容分析48課程主要內(nèi)容光學(xué)顯微技術(shù)電子顯微分析（掃描、透射、表面成分分析）

掃描探針顯微分析晶體幾何學(xué)基礎(chǔ)及衍射理論X射線衍射（單晶結(jié)構(gòu)分析）電子衍射X射線光電子能譜（XPS）俄歇電子能譜紅外光譜核磁共振分析分子發(fā)光（補(bǔ)充內(nèi)容）熱分析（補(bǔ)充內(nèi)容）13課程主要內(nèi)容光學(xué)顯微技術(shù)49主要參考書(shū)：1《材料近代分析測(cè)試方法》常鐵軍等編，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社2《材料近代分析測(cè)試方法實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》邱平善等編，哈爾濱工程大學(xué)出版社3《材料分析測(cè)試方法》

王成國(guó)丁洪太侯緒榮上海交通大學(xué)出版社4《材料分析測(cè)試技術(shù)——材料X射線衍射與電子顯微分析》

周玉武高輝哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社14主要參考書(shū)：50講課方式理論(56，純理論知識(shí)+常用專業(yè)軟件的學(xué)習(xí))

實(shí)驗(yàn)(16，四個(gè)大型儀器演示實(shí)驗(yàn)）要求：掌握分析原理，重點(diǎn)在應(yīng)用，會(huì)使用相關(guān)軟件，會(huì)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果15講課方式成績(jī)考核：期末考試與平時(shí)表現(xiàn)相結(jié)合，百分制。（一）平時(shí)成績(jī)：主要包括課堂表現(xiàn)、作業(yè)、專題討論、大型實(shí)驗(yàn)等。（二）期末考試成績(jī):閉卷、筆試。（三）最終成績(jī)說(shuō)明：平時(shí)成績(jī)40%+考試成績(jī)60%

成績(jī)考核：期末考試與平時(shí)表現(xiàn)相結(jié)合，百分制。52

化學(xué)研究的主要內(nèi)容是合成和表征。表征就是弄清物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其與性能的關(guān)系，即材料分析。

緒論

成分、結(jié)構(gòu)、加工和性能是材料科學(xué)與工程的四個(gè)基本要素，成分和結(jié)構(gòu)從根本上決定了材料的性能，對(duì)材料的成分和結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確表征是材料研究的基本要求，也是實(shí)現(xiàn)性能控制的前提。17化學(xué)研究的主要內(nèi)容是合成和表征。表征就是弄極性晶體材料二階非線性光學(xué)響應(yīng)（倍頻效應(yīng)）孤電子對(duì)大的偶極矩(SbS3)3–(SbS3)3–極性晶體材料二階非線性光學(xué)響應(yīng)孤電子對(duì)(SbS3)3–(54一、材料分析的主要內(nèi)容1.表面和內(nèi)部組織形貌包括材料的外觀形貌（如納米線、斷口、裂紋等）、晶粒大小與形態(tài)、界面（表面、相界、晶界）。

19一、材料分析的主要內(nèi)容55205621572258

2.晶體的相結(jié)構(gòu)

各種相的結(jié)構(gòu)（即晶體結(jié)構(gòu)類型和晶體常數(shù)）、相組成、各種相的尺寸與形態(tài)、含量與分布、位向關(guān)系（新相與母相、孿生）、晶體缺陷（點(diǎn)缺陷、位錯(cuò)、層錯(cuò)）、夾雜物。232.晶體的相結(jié)構(gòu)5924603.化學(xué)成分和價(jià)鍵（電子）結(jié)構(gòu)包括宏觀和微區(qū)化學(xué)成分（不同相的成分、基體與析出相的成分）、同種元素的不同價(jià)鍵類型和化學(xué)環(huán)境。4.有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)包括高分子鏈的局部結(jié)構(gòu)（官能團(tuán)、化學(xué)鍵）、構(gòu)型序列分布、共聚物的組成等。253.化學(xué)成分和價(jià)鍵（電子）結(jié)構(gòu)61材料信號(hào)輸入信號(hào)輸出材料與輸入信號(hào)相互作用，產(chǎn)生輸出信號(hào)。比較輸入和輸出信號(hào)，獲取材料的相關(guān)信息。1、輸入什么信號(hào)；2、獲取什么信號(hào)；3、輸入信號(hào)與材料的相互作用，以及輸出信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程。二、材料分析方法的理論依據(jù)（重點(diǎn)）26材料信號(hào)輸入信號(hào)輸出材料與輸入信號(hào)相互作用，產(chǎn)生輸出信號(hào)62信號(hào)輸入信號(hào)輸出X-射線、光子、電子、離子束、中子材料掌握和靈活運(yùn)用常見(jiàn)的表征手段。X-射線、光子、電子、離子束、中子27信號(hào)輸入信號(hào)輸出X-射線、光子、電子、離子束、中子材料掌631.組織形貌分析微觀結(jié)構(gòu)的分析對(duì)于理解材料的本質(zhì)至關(guān)重要光學(xué)顯微鏡(OM)電子顯微鏡(SEM)掃描探針顯微鏡(SPM)281.組織形貌分析64利用原子力顯微鏡拍攝出并五苯單個(gè)分子的照片29利用原子力顯微鏡拍攝出并五苯單個(gè)分子的照片652.物相分析是指利用衍射的方法探測(cè)晶格類型和晶胞常數(shù)，確定物質(zhì)的相結(jié)構(gòu)。

X-射線衍射(XRD)

電子衍射(ED)

中子衍射(ND)利用電磁波或運(yùn)動(dòng)電子束、中子束，與材料內(nèi)部規(guī)則排列的原子作用產(chǎn)生相干散射，獲得攜帶材料內(nèi)部原子排列信息的衍射斑點(diǎn)，重組處物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。302.物相分析利用電磁波或運(yùn)動(dòng)電子束、中子束，現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)緒論課件67大部分手段都是基于核外電子的能級(jí)分布反應(yīng)了原子的特征信息。利用不同的入射波激發(fā)核外電子，使之發(fā)生層間躍遷，在此過(guò)程中產(chǎn)生元素的特征信息。3.成分和價(jià)鍵分析

按照出射信號(hào)的不同，成分分析手段可以分為兩類：X光譜和電子能譜，出射信號(hào)分別是X射線和電子。

X射線熒光光譜(XFS)，電子探針X射線顯微分析(EPMA)X射線光電子能譜(XPS)，俄歇電子能譜(AES)32大部分手段都是基于核外電子的能級(jí)分布反應(yīng)了原子的特征68