《材料分析技術(shù)3》課程教學(xué)大綱

《材料分析技術(shù)3》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱材料分析技術(shù)CourseName課程編碼MAT410111040開課院部材料科學(xué)與工程學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)材料分析技術(shù)學(xué)分4.0課內(nèi)學(xué)時(shí)72講授48實(shí)驗(yàn)24上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)72適用專業(yè)本研一體化班（材料科學(xué)類）授課語言中文先修課程大學(xué)化學(xué)、大學(xué)物理（2-1）、大學(xué)物理（2-2）課程簡介（必修）“材料分析技術(shù)”是材料化學(xué)專業(yè)的專業(yè)必修課。課程內(nèi)容包括紫外-可見光譜、紅外光譜、拉曼光譜、核磁共振、質(zhì)譜、X-射線衍射、掃描電鏡、透射電鏡、X-射線光電子能譜以及熱分析技術(shù)等。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握上述各類分析方法的基本原理，所使用分析儀器的結(jié)構(gòu)與工作原理，樣品的制備與測試方法、圖譜解析方法、以及各類分析技術(shù)的功能與局限。通過案列教學(xué)，使學(xué)生掌握實(shí)際生產(chǎn)或研究中材料分析手段的選擇原則，了解材料結(jié)構(gòu)與其應(yīng)用性能之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。使學(xué)生初步具備能夠選擇合適的分析手段表征常見無機(jī)材料、有機(jī)材料、高分子材料和復(fù)合材料，獲取材料組成或關(guān)鍵結(jié)構(gòu)信息的能力，為材料化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)打下扎實(shí)而雄厚的材料研究方法理論與技術(shù)基礎(chǔ)。"Materialanalysistechnology"isacompulsorycourseforMaterialChemistry.ThiscourseswillinvolveUV-Vis,IR,Raman,NMR,MS,X-raydiffraction,SEM,TEM,X-rayphotoelectronspectroscopy,andthermalanalysistechniques.Throughthestudyofthiscourse,studentscanmasterthebasicprinciplesoftheabovekindsofanalyticalmethods,thestructureandworkingprincipleoftheanalyticalinstrumentsused,themethodsofsamplepreparationandtesting,themethodsofspectrumanalysis,andthefunctionsandlimitationsofvariouskindsofcharacterizationtechniques.Throughcase-basedteaching,studentscanunderstandtheintrinsicrelationshipbetweenmaterialstructureanditsperformance,theselectionandapplicationofmaterialcharacterizationmeansinactualproductionorresearch.Tomakestudentshavetheabilitytoselectsuitableanalyticalmeanstocharacterizecommoninorganicmaterials,organicmaterials,polymermaterialsandcompositematerials,toobtainmaterialcompositionorkeystructuralinformation,andtolayasolidandstrongtheoreticalandtechnicalfoundationforthetrainingofmaterialchemistryprofessionals.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：深刻理解各類測試方法的基本原理和分析設(shè)備的工作原理。是2M2目標(biāo)2：深刻掌握各類測試方法樣品的制備與測試步驟、圖譜解析方法以及各類分析技術(shù)的功能與局限等。是3M3目標(biāo)3：掌握實(shí)際生產(chǎn)或研究中材料分析手段的選擇原則，了解材料結(jié)構(gòu)與其應(yīng)用性能之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。是三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1第一章緒論本章重點(diǎn)難點(diǎn)：材料的化學(xué)成分分析、結(jié)構(gòu)測定以及形貌觀察。////21.1材料結(jié)構(gòu)與材料性能的關(guān)系了解材料結(jié)構(gòu)與材料性能的關(guān)系M11講授1自學(xué)31.2材料結(jié)構(gòu)表征的基本方法材料的化學(xué)成分分析、結(jié)構(gòu)測定以及形貌觀察M11講授1作業(yè)4第二章光譜分析本章重點(diǎn)難點(diǎn)：紫外光譜、紅外光譜以及拉曼光譜的基本原理和應(yīng)用；紅外光譜制樣技術(shù)和譜圖的解析////52.1紫外光譜分析發(fā)色基團(tuán)、助色基團(tuán)和吸收帶，紫外光譜儀的構(gòu)造、測試原理和譜圖解析；紫外光譜在材料研究中的應(yīng)用M12講授2自學(xué)62.2紅外光譜分析雙原子分子的振動(dòng)——諧報(bào)子和非諧振、多原子分子的簡正振動(dòng)、紅外光譜的吸收和強(qiáng)度；特征基團(tuán)頻率與影響基團(tuán)頻率的因素；紅外光譜圖的解析方法；紅外光譜儀與樣品的制樣技術(shù)；紅外光譜在材料研究中的應(yīng)用。M12講授2自學(xué)72.3拉曼光譜分析拉曼散射和拉曼位移，拉曼光譜儀的構(gòu)造和制樣技術(shù)；拉曼光譜在材料研究中的應(yīng)用M2,M32講授2作業(yè)8第三章核磁共振分析本章重點(diǎn)難點(diǎn)：核磁共振的基本原理，質(zhì)子的化學(xué)位移及影響因素；核磁共振譜圖的解析；核磁共振波譜在材料研究中的應(yīng)用////93.1核磁共振的基本原理核磁共振的產(chǎn)生條件，原子核的弛豫，化學(xué)位移，耦合常數(shù)；脈沖傅里葉變換核磁共振原理；13C核磁共振譜。M12講授2自學(xué)103.2核磁共振儀與譜圖解析核磁共振儀的構(gòu)造和制樣技術(shù)；譜圖解析方法M23講授3自學(xué)113.33.3核磁共振波譜在材料研究中的應(yīng)用有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)的測定；聚合物材料類型的鑒定；多孔無機(jī)材料如分子篩等骨架元素配位狀態(tài)的表征；15N、32P的核磁共振。M33講授3作業(yè)12第四章質(zhì)譜分析本章重點(diǎn)難點(diǎn)：質(zhì)譜的基本原理；質(zhì)譜在材料研究中的應(yīng)用。////134.1質(zhì)譜的基本知識(shí)質(zhì)譜的基本原理，質(zhì)譜儀的構(gòu)造，質(zhì)譜的表示法M12講授2自學(xué)144.2離子的主要類型分子離子、同位素離子、碎片離子、亞穩(wěn)離子和多電荷離子M13講授3自學(xué)154.3質(zhì)譜在材料研究中的應(yīng)用色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)；確定化合物的分子式；鑒定聚合物的結(jié)構(gòu)；分析無機(jī)材料中微量雜質(zhì)元素的分布。M2,M33講授3作業(yè)16第五章X射線衍射分析本章重點(diǎn)難點(diǎn)：X射線衍射原理，布拉格定律；粉末衍射儀法；X射線技術(shù)在材料研究中的應(yīng)用////175.1X射線的物理基礎(chǔ)X射線的產(chǎn)生及X射線譜，X射線學(xué)的性質(zhì)，X射線與電磁波譜，X射線與物質(zhì)的相互作用M12講授2自學(xué)185.2X射線衍射原理X射線的衍射，布拉格定律，衍射矢量方程及厄瓦爾德圖解，X射線衍射線束的強(qiáng)度M12講授2自學(xué)195.3X射線衍射實(shí)驗(yàn)方法粉晶法成相原理，德拜照相法，衍射儀法，粉末衍射儀的構(gòu)造M22講授2自學(xué)205.4X射線技術(shù)在材料研究中的應(yīng)用物相的定性分析；物相的定量分析；多晶體點(diǎn)陣常數(shù)的精確測定；晶面取向度的測定；晶體結(jié)晶度的測定；轉(zhuǎn)動(dòng)晶體法測聚合物結(jié)構(gòu)；晶粒尺寸的測定；膜厚的測量。M32講授2作業(yè)21第六章電子顯微分析本章重點(diǎn)難點(diǎn)：透射電鏡和掃描電鏡的工作原理及其在材料研究中的應(yīng)用；透射電鏡和掃描電鏡的像襯度，樣品的制備方法////226.1概述電子顯微技術(shù)的發(fā)展，電子與物質(zhì)的作用M11講授1自學(xué)236.2透射電子顯微鏡透射電鏡的工作原理，透射電鏡的構(gòu)造，電子衍射，樣品的制備方法，透射電鏡的像襯度M13講授3自學(xué)246.3掃描電子顯微鏡掃描電鏡的工作原理、性能、特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)；樣品的制備方法，掃描電鏡的襯度和分辨率；X射線能譜儀M12講授2自學(xué)256.4電子顯微技術(shù)在材料研究中的應(yīng)用透射電鏡在材料研究中的應(yīng)用；掃描電鏡在材料研究中的應(yīng)用M2,M32講授2作業(yè)26第七章X射線光電子能譜本章重點(diǎn)難點(diǎn)：X射線光電子能譜分析的原理，表面元素的定量分析。////277.1概述X射線光電子能譜的原理與特點(diǎn)、原子能級(jí)及電子結(jié)合能M11講授1自學(xué)287.2X射線光電子能譜譜圖解析光電子能譜的圖譜特點(diǎn)及解析方法、光電子能譜的定性與定量分析M11講授1自學(xué)297.3光電子能譜的應(yīng)用表面元素全分析、元素窄區(qū)譜分析M2,M32講授2作業(yè)30第八章光學(xué)顯微分析技術(shù)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：金相顯微鏡成像原理；明場照明和暗場照明原理和特點(diǎn)；金相顯微鏡成像原理、有效放大率、像差形成原因及防治措施；明場照明和暗場照明原理和特點(diǎn)/////318.1金相試樣的制備及組織顯示金相試樣的取樣原則，金相試樣的截取，金相試樣的鑲嵌，金相試樣的磨制；金屬顯微組織的顯示。M11講授1自學(xué)328.2金相顯微鏡金相顯微鏡成像原理；金相顯微鏡的構(gòu)造及種類；顯微鏡的使用；光源及其使用方法，顯微鏡的放大率及景深；常用金相顯微鏡介紹。M2,M31講授1自學(xué)338.3相襯顯微鏡與干涉顯微鏡相襯顯微鏡的光學(xué)原理；相襯顯微鏡的構(gòu)造；相襯技術(shù)在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用；干涉的基礎(chǔ)知識(shí)；干涉顯微鏡的構(gòu)造、使用及特點(diǎn)；干涉技術(shù)在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用。M2,M31講授1自學(xué)348.4偏振光顯微鏡偏振光的基礎(chǔ)知識(shí)；圓偏振光和橢圓偏振光的形成；偏振光顯微鏡的構(gòu)造、使用及特點(diǎn)；偏振技術(shù)在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用。M2,M31講授1作業(yè)35實(shí)驗(yàn)一X-射線衍射儀的原理及應(yīng)用掌握X-涉嫌物相定性分析的方法和步驟，測定晶胞參數(shù)。M1,M26實(shí)驗(yàn)6預(yù)習(xí)、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告36實(shí)驗(yàn)二晶體吸收光譜的測量測量樣品紫外-可見光譜，并確定材料的禁帶寬度。M1,M26實(shí)驗(yàn)6預(yù)習(xí)、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告37實(shí)驗(yàn)三金相試樣的制備與金相顯微鏡的使用學(xué)習(xí)典型鋼鐵試樣的取樣、磨制、拋光、浸蝕與顯示操作；學(xué)習(xí)常用金相顯微鏡的原理、構(gòu)造與使用；采用自制的金相試樣進(jìn)行觀測。M1,M26實(shí)驗(yàn)6預(yù)習(xí)、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告38實(shí)驗(yàn)四鐵碳合金平衡組織的觀察與分析采用金相分析技術(shù)，詳細(xì)分析鐵碳合金的平衡組織。M1,M26實(shí)驗(yàn)6預(yù)習(xí)、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1平時(shí)作業(yè)1.每章平均布置不少于10道題目。2.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時(shí)上交、是否獨(dú)立完成評(píng)分。3.考核學(xué)生對(duì)材料分析技術(shù)基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力，題型主要為選擇題。15%2實(shí)驗(yàn)1.本課程24個(gè)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)，共4次實(shí)驗(yàn)。2.成績采用百分制，根據(jù)實(shí)驗(yàn)完成情況評(píng)分。3.通過實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告考核學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況，實(shí)驗(yàn)操作技能，以及綜合分析、處理數(shù)據(jù)的能力。25%3期末考試1.閉卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.主要考核學(xué)生對(duì)材料測試方法基礎(chǔ)知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力，題型主要有填空題、選擇題、簡答題、計(jì)算題等。60%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1平時(shí)作業(yè)15%A-對(duì)材料分析技術(shù)基本原理的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)理解無誤。B-對(duì)上述知識(shí)點(diǎn)理解存在少量錯(cuò)誤。C-對(duì)上述知識(shí)點(diǎn)理解存在一定量錯(cuò)誤。D-或?qū)ι鲜鲋R(shí)點(diǎn)理解存在大量錯(cuò)誤。2M1實(shí)驗(yàn)25%A-實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真預(yù)習(xí)，熟練掌握實(shí)驗(yàn)方法、步驟及要求。B-實(shí)驗(yàn)前基本能有預(yù)習(xí)，基本掌握實(shí)驗(yàn)方法、步驟及要求，實(shí)驗(yàn)時(shí)不需要講義也能完成。C-實(shí)驗(yàn)前偶爾預(yù)習(xí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)方法、步驟及要求不太掌握，實(shí)驗(yàn)時(shí)根據(jù)講義才能完成。D-實(shí)驗(yàn)前基本沒有預(yù)習(xí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)方法、步驟及要求沒有掌握，實(shí)驗(yàn)時(shí)根據(jù)講義也難以完成。3M1期末考試60%（詳見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）4M2平時(shí)作業(yè)15%A-對(duì)材料分析技術(shù)中樣品的制備、測試步驟和譜圖解析等相關(guān)知識(shí)點(diǎn)理解無誤。B-對(duì)上述知識(shí)點(diǎn)理解存在少量錯(cuò)誤。C-對(duì)上述知識(shí)點(diǎn)理解存在一定量錯(cuò)誤。D-或?qū)ι鲜鲋R(shí)點(diǎn)理解存在大量錯(cuò)誤。5M2實(shí)驗(yàn)25%A-實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真預(yù)習(xí)，熟練掌握實(shí)驗(yàn)方法、步驟及要求。B-實(shí)驗(yàn)前基本能有預(yù)習(xí)，基本掌握實(shí)驗(yàn)方法、步驟及要求，實(shí)驗(yàn)時(shí)不需要講義也能完成。C-實(shí)驗(yàn)前偶爾預(yù)習(xí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)方法、步驟及要求不太掌握，實(shí)驗(yàn)時(shí)根據(jù)講義才能完成。D-實(shí)驗(yàn)前基本沒有預(yù)習(xí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)方法、步驟及要求沒有掌握，實(shí)驗(yàn)時(shí)根據(jù)講義也難以完成。6M2期末考試60%（詳見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）7M3平時(shí)作業(yè)15%A-對(duì)材料分析技術(shù)的選擇原則等相關(guān)知識(shí)點(diǎn)理解無誤。B-對(duì)上述知識(shí)點(diǎn)理解存在少量錯(cuò)誤。C-對(duì)上述知識(shí)點(diǎn)理解存在一定量錯(cuò)誤。D-或?qū)ι鲜鲋R(shí)點(diǎn)理解存在大量錯(cuò)誤。8M3實(shí)驗(yàn)25%A-實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真預(yù)習(xí)，熟練掌握實(shí)驗(yàn)方法、步驟及要求。B-實(shí)驗(yàn)前基本能有預(yù)習(xí)，基本掌握實(shí)驗(yàn)方法、步驟及要求，實(shí)驗(yàn)時(shí)不需要講義也能完成。C-實(shí)驗(yàn)前偶爾預(yù)習(xí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)方法、步驟及要求不太掌握，實(shí)驗(yàn)時(shí)根據(jù)講義才能完成。D-實(shí)驗(yàn)前基本沒有預(yù)習(xí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)方法、步驟及要求沒有掌握，實(shí)驗(yàn)時(shí)根據(jù)講義也難以完成。9M3期末考試60%（詳見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）評(píng)分等級(jí)說明：[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-5