现代材料测试技术作业教材

材料现代分析与测试技术课程教学大纲一、课程性质、教学目的及教学任务1.课程性质本课程是材料类专业的专业基础课，必修课程。

2.教学目的学习有关材料组成、结构、形貌状态等分析测试的基本理论和技术，为后续专业课学习及将来材料研究工作打基础。

3.教学任务课程任务包括基本分析测试技术模块——X射线衍射分析、电子显微分析、热分析；扩充分析测试技术模块——振动光谱分析和光电子能谱分析。

在各模块中相应引入新发展的分析测试技术：X射线衍射分析X射线衍射图谱计算机分析处理；电子显微分析引入扫描探针显微分析（扫描隧道显微镜、原子力显微镜）；热分析引入DSC分析。

二、教学内容的结构、模块绪论了解材料现代分析与测试技术在无机非金属材料中的应用、发展趋势，明确本课程学习的目的和要求。

1. 本课程学习内容2. 本课程在无机非金属材料中的应用3. 本课程的要求（一）X射线衍射分析理解掌握特征X射线、X射线与物质的相互作用、布拉格方程等X射线衍射分析的基本理论，掌握X射线衍射图谱的分析处理和物相分析方法，掌握X射线衍射分析在无机非金属材料中的应用，了解X射线衍射研究晶体的方法和X射线衍射仪的结构，了解晶胞参数测定方法。

1. X射线物理基础（1）X射线的性质（2）X射线的获得（3）特征X射线和单色X射线2. X射线与物质的相互作用3. X射线衍射几何条件4. X射线衍射研究晶体的方法（1）X射线衍射研究晶体的方法（2）粉末衍射仪的构造及衍射几何5. X射线衍射数据基本处理6. X射线衍射分析应用（1）物相分析（2）X射线衍射分析技术在测定晶粒大小方面的应用（二）电子显微分析理解掌握电子光学基础、电子与固体物质的相互作用、衬度理论等电子显微分析的基本理论，掌握透射电镜分析、扫描电镜分析、电子探针分析的应用和特点，掌握用各种衬度理论解释电子显微像，掌握电子显微分析样品的制备方法，了解透射电镜、扫描电镜、电子探针的结构。

1. 电子光学基础（1）电子的波长和波性（2）电子在电磁场中的运动和电磁透镜（3）电磁透镜的像差和理论分辨率（4）电磁透镜的场深和焦深2. 电子与固体物质的相互作用（1）电子散射、内层电子激发后的驰豫过程、自由载流子（2）各种电子信号（3）相互作用体积与信号产生的深度和广度3. 透射电子显微分析（1）透射电子显微镜（2）透射电镜样品制备（3）电子衍射（4）透射电子显微像及衬度（5）透射电子显微分析的应用4. 扫描电子显微分析（1）扫描电子显微镜（2）扫描电镜图像及衬度（3）扫描电镜样品制备5. 电子探针X射线显微分析（1）电子探针仪的构造和工作原理（2）X射线谱仪的类型及比较（3）电子探针分析方法及其应用6. 扫描探针显微分析（1）扫描隧道显微镜（2）原子力显微镜（三）热分析理解掌握差热分析、热释光谱分析的基本原理，掌握差热曲线的判读及影响因素，掌握热释光谱分析，了解差热分析仪的结构，了解热重分析和示差扫描量热分析。

现代材料分析与测试技术材料分析作业汇编ppt作业汇编第一章1.试计算波长为0.71（MoKα）和1.45(CuKα)的某射线束的频率和每个量子的能量。

2.试计算空气对于CrKα辐射的质量吸收系数。

假设空气中含有80％（重量）的氮和20％（重量）的氧。

3.第二章1.用MoKα辐射晶体试样Ag求：（111）晶面的1级、2级、3级衍射的布拉格角。

第三章简述德拜照相法中，试样的制备方法简述德拜照相法中，底片的安装方法，如何计算衍射角某射线衍射仪的光学布置中每个部件的作用是什么？第四章1、简述物相定性分析的基本原理2、简述Hanawalt无机相数值索引的编排方法3、简述无机相字母索引的编排方法4、简述用某射线衍射进行物相定性分析的步骤5、简述外标法、内标法和K值法定量分析的原理。

第五章简述电子与物质相互作用能产生那些物理信息，各有何应用？第六章1、简述透射电镜的结构2、简述透射电镜的复型技术3、简述电子衍射与某射线衍射的异同4、已知某电子衍射花样中测得的一组R值为：R1=7mmR2=8.1mmR3=11.3mmR4=13.4mm对应的d值为：d1=0.2338nmd2=0.2025nmd3=0.1431nmd4=0.1221nm求透射电子显微镜的相机常数。

5、通过电子衍射如何区别所分析的材料是多晶体环视单晶体？6、如何从电子衍射花样初步判定某单晶体是属于哪种晶系？第七章1、简述扫描电镜的工作原理。

2、电子枪与扫描电镜的物镜结构对试样分析有何影响？3、如何控制扫描电镜的放大倍数？4、现要求对Al2O3进行扫描电镜分析，如何制备试样？5、扫描电镜有哪些应用？6、试比较波谱分析与物相分析某射线衍射仪的区别？7、简述能谱仪的工作原理。

8、简述电子探针的基本分析方法。

第八章1、简述俄歇电子的产生过程。

2、如何利用某PS进行定性及定量分析？3、比较AES和某PS的异同。

4、材料中一个元素与另一个比其电负性更负的元素结合，其谱峰可能向哪个方向移动，为什么？第九章1、什么是隧道效应？STM的工作原理是什么？2、简述STM的优点及局限性。

材料现代分析与测试技术课程教学大纲一、课程性质、教学目的及教学任务1.课程性质本课程是材料类专业的专业基础课，必修课程。

2.教学目的学习有关材料组成、结构、形貌状态等分析测试的基本理论和技术，为后续专业课学习及将来材料研究工作打基础。

3.教学任务课程任务包括基本分析测试技术模块——X射线衍射分析、电子显微分析、热分析；扩充分析测试技术模块——振动光谱分析和光电子能谱分析。

在各模块中相应引入新发展的分析测试技术：X射线衍射分析X射线衍射图谱计算机分析处理；电子显微分析引入扫描探针显微分析（扫描隧道显微镜、原子力显微镜）；热分析引入DSC分析。

二、教学内容的结构、模块绪论了解材料现代分析与测试技术在无机非金属材料中的应用、发展趋势，明确本课程学习的目的和要求。

1. 本课程学习内容2. 本课程在无机非金属材料中的应用3. 本课程的要求（一）X射线衍射分析理解掌握特征X射线、X射线与物质的相互作用、布拉格方程等X射线衍射分析的基本理论，掌握X射线衍射图谱的分析处理和物相分析方法，掌握X射线衍射分析在无机非金属材料中的应用，了解X射线衍射研究晶体的方法和X射线衍射仪的结构，了解晶胞参数测定方法。

1. X射线物理基础（1）X射线的性质（2）X射线的获得（3）特征X射线和单色X射线2. X射线与物质的相互作用3. X射线衍射几何条件4. X射线衍射研究晶体的方法（1）X射线衍射研究晶体的方法（2）粉末衍射仪的构造及衍射几何5. X射线衍射数据基本处理6. X射线衍射分析应用（1）物相分析（2）X射线衍射分析技术在测定晶粒大小方面的应用（二）电子显微分析理解掌握电子光学基础、电子与固体物质的相互作用、衬度理论等电子显微分析的基本理论，掌握透射电镜分析、扫描电镜分析、电子探针分析的应用和特点，掌握用各种衬度理论解释电子显微像，掌握电子显微分析样品的制备方法，了解透射电镜、扫描电镜、电子探针的结构。

1. 电子光学基础（1）电子的波长和波性（2）电子在电磁场中的运动和电磁透镜（3）电磁透镜的像差和理论分辨率（4）电磁透镜的场深和焦深2. 电子与固体物质的相互作用（1）电子散射、内层电子激发后的驰豫过程、自由载流子（2）各种电子信号（3）相互作用体积与信号产生的深度和广度3. 透射电子显微分析（1）透射电子显微镜（2）透射电镜样品制备（3）电子衍射（4）透射电子显微像及衬度（5）透射电子显微分析的应用4. 扫描电子显微分析（1）扫描电子显微镜（2）扫描电镜图像及衬度（3）扫描电镜样品制备5. 电子探针X射线显微分析（1）电子探针仪的构造和工作原理（2）X射线谱仪的类型及比较（3）电子探针分析方法及其应用6. 扫描探针显微分析（1）扫描隧道显微镜（2）原子力显微镜（三）热分析理解掌握差热分析、热释光谱分析的基本原理，掌握差热曲线的判读及影响因素，掌握热释光谱分析，了解差热分析仪的结构，了解热重分析和示差扫描量热分析。

《现代材料测试技术》教学大纲一、基本信息课程编码：01A31301课程名称：现代材料测试技术英文名称：Modern methods of Materials Testing课程类型: □通识必修课□通识核心课□通识选修课□学科基础课■专业基础课□专业必修课□专业选修课□实践环节总学时：72 讲课学时：40 实验学时：32学分：3.5适用对象：材料科学与工程专业、复合材料与工程专业、材料物理专业本科生先修课程：高等数学、大学物理、大学物理实验、基础化学、基础化学实验、无机材料科学基础等理论课程及实验课程课程负责人：杨中喜、陶文宏二、课程的性质与作用《现代材料测试技术》是材料科学与工程专业的一门专业基础课，在材料科学研究中占有重要的地位，是材料研究过程中对材料的结构、组成及性能进行表征的重要手段。

使学生掌握材料科学研究领域中材料成分分析和材料微观结构分析常用的测试技术，培养学生的图像观察、数据结果整理及分析问题解决问题的能力，为学习后继专业课程、完成毕业论文及今后从事科学研究工作打下一定的基础。

因此课程教学的主要任务是使学生了解各种仪器的结构、工作原理，掌握测试试样的制备方法、设备使用方法、实验结果的影响因素及数据分析处理等内容，并安排大量的相关实验，培养和提高学生的动手能力，以期使学生打下一定的科学研究实验基础。

三、教学目标通过本课程的学习，使学生能够熟练地掌握几种常用测试方法的原理和实验方法，并能对实验数据和结果进行初步的分析和处理解释。

学习X射线衍射原理和方法，掌握X射线衍射技术在材料科学中的应用；学习电子光学基础，掌握透射电子显微镜、扫描电子显微镜在材料科学中的应用；学习晶体光学基本理论，掌握偏光显微镜、反光显微镜的应用；掌握几种热分析方法的应用；了解红外光谱的基本原理，学会红外光谱在材料科学中的应用。

课程目标与相关毕业要求指标点的对应关系四、教学内容及要求绪 论[教学目的与要求] 了解材料测试、分析技术的分类，本课程中主要涉及的测试技术。

现代材料测试技术作业现代材料测试技术作业第一章 X射线衍射分析一、填空题1、X射线从本质上说，和无线电波、可见光、γ射线一样，也是一种。

2、尽管衍射花样可以千变万化，但是它们的基本要素只有三个：即、、。

3、在X射线衍射仪法中，对X射线光源要有一个基本的要求，简单地说，对光源的基本要求是、、。

4、利用吸收限两边相差十分悬殊的特点，可制作滤波片。

5、测量X射线衍射线峰位的方法有六种，它们分别是、、、、、。

6、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是、、。

7、特征X射线产生的根本原因是。

8、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是、和字顺索引。

9、X射线衍射仪探测器的扫描方式可分、、三种。

10、实验证明，X射线管阳极靶发射出的X射线谱可分为两类：和11、当X射线穿过物质时，由于受到散射，光电效应等的影响，强度会减弱，这种现象称为。

12、用于X射线衍射仪的探测器主要有、、、，其中和应用较为普遍。

13、X射线在近代科学和工艺上的应用主要有、、三个方面14、X射线管阳极靶发射出的X射线谱分为两类、。

15、当X射线照射到物体上时，一部分光子由于和原子碰撞而改变了前进的方向，造成散射线；另一部分光子可能被原子吸收，产生；再有部分光子的能量可能在与原子碰撞过程中传递给了原子，成为。

二、名词解释X-射线的吸收、连续x射线谱、特征x射线谱、相干散射、非相干散射、荧光辐射、光电效应、俄歇电子、质量吸收系数、吸收限、X-射线的衰减三、问答与计算1、某晶体粉末样品的XRD数据如下，请按Hanawalt法和Fink法分别列出其所有可能的检索组。

2、产生特征X射线的根本原因是什么？3、简述特征X-射线谱的特点。

4、推导布拉格公式，画出示意图。

5、回答X射线连续光谱产生的机理。

6、简述以阴极射线的方式获得X射线所必须具备的条件。

7、简述连续X射线谱的特征8. x射线衍射仪对x光源的要求、光源单色化的方法9. 测角仪的调整要求？10. 测角仪的工作原理以及各狭缝作用？11. 哈纳瓦特与芬克索引的规则？12. 定性物相分析的注意事项？电子显微分析部分（第2、3、4章）一、填空题1、电子显微分析是利用聚焦电子束与试样物质相互作用产生的各种物理信号，分析试样物质的、和。

材料现代分析与测试技术课程设计一、课程目标本课程旨在教授材料现代分析与测试技术的基础原理和实践操作技能，培养学生的科学研究思维和实验操作能力，为学生今后学习与科研提供基础。

二、课程大纲1. 基础知识本部分主要介绍材料现代分析与测试技术的一些基础知识，包括材料的结构、性能和成分等。

2. 分析技术本部分主要介绍材料现代分析与测试技术中常用的分析技术，包括X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜等。

3. 实验操作本部分主要介绍材料现代分析与测试技术的操作流程和实验技巧，包括样品制备、实验设备操作、数据处理等。

4. 实践应用本部分主要介绍材料现代分析与测试技术在材料科学、环境监测、医学等领域的实践应用，为学生提供实际操作案例。

三、课程设计1. 教学方式本课程采用理论教学与实验操作相结合的方式进行。

理论教学部分包括教师的授课和学生的自主学习，学生应在课前预习相关的理论知识，并在课堂上和教师互动、讨论。

实验操作部分由学生进行，教师将为学生提供实验指导并进行实验结果评估。

2. 实验操作本课程的实验操作包括以下内容：1.样品制备：学生将制备不同材料的样品，并进行后续的实验分析操作。

2.X射线衍射：学生将用X射线衍射仪进行材料样品分析，了解不同晶面之间的角度和间距。

3.扫描电镜：学生将用扫描电镜观察材料表面形貌，并进行形貌分析。

4.透射电镜：学生将用透射电镜观察材料内部结构，并进行晶体结构和成分分析。

5.原子力显微镜：学生将用原子力显微镜观察材料表面的微纳米结构，并进行形貌分析。

3. 实验报告学生将在实验操作后撰写实验报告，包括以下内容：1.实验目的：介绍该实验的目的和重要性。

2.实验原理：阐述该实验所用技术的原理和基础知识。

3.实验过程：介绍学生的实验操作流程和记录结果。

4.数据分析：对实验数据进行分析和解释。

5.结论和展望：总结实验结果并展望未来研究的方向。

四、学生评估本课程的学生评估分为实验操作成绩和实验报告成绩两部分。

材料现代测试技术一、课程说明课程编号：420209Z10课程名称：材料现代测试技术/ Modern Testing Technique of Materials课程类别：专业教育课程学时/学分：32/2先修课程：工程材料基础适用专业：航空航天工程教材、教学参考书：(1) 廖晓玲主编. 材料现代测试技术, 北京：冶金工业出版社，2010年；(2) 欧阳国恩主编. 复合材料试验技术.武汉：武汉理工大学出版社，1993年。

二、课程设置的目的意义是为航空航天工程专业航空航天复合材料方向所设立的一门拓展知识体系的专业选修课程。

课程设计的目的是：通过本课程学习，使学生掌握现代测试技术和复合材料专用测试技术的基本原理，了解材料力学、化学和物理性能等多方面的测试技术。

通过理论与实践相结合的方法，培养学生在复合材料实验方面的动手能力，为从事复合材料及其相关行业研究与开发奠定坚实基础。

三、课程的基本要求知识：掌握材料现代测试的主要方法，包括材料性能现代测试技术和复合材料专用测试技术两部分。

前者包括常用的热分析、色谱分析、光谱分析、质谱分析、核磁共振和扫描电子显微镜等基本测试方法；后者主要针对复合材料的拉伸、弯曲、冲击等基本力学性能以及吸水、导电、导热等性能的测试。

能力：从应用的角度表征复合材料的结构及其性能，用于解决材料制备的工程问题；用材料结构和理化性能的表征方法进行材料制备及其分析，培养解决复杂工程问题的能力；提高针对具体问题提出有效的解决方案，增强开发新材料的能力；在测试与材料学科的交叉知识的讨论中培养创新意识，提高分析、发现、研究和解决问题的能力。

素质：建立复合材料－结构-性能一体的观念，通过课程中的分析讨论辩论培养分析沟通交流素质，通过课外导学的模式，提升自主学习和终身学习的意识，形成不断学习和适应发展素质。

四、教学内容、重点难点及教学设计五、考核方式及成绩评定七、大纲主撰人：大纲审核人：。

材料现代测试分析技术第一讲本课程概述及教学安排❑材料现代测试分析技术概述❑本课程的教学内容和教学要求❑教学计划与主要参考书材料现代测试分析技术概述材料、信息和能源是现代科学技术重点发展的三大领域，而材料又是信息和能源发展的物质基础，是重中之重，可以说没有先进材料就没有现代科技。

然而，对材料的科学分析是获得先进材料的核心环节。

----引自《材料现代分析技术》（朱和国等编著）前言第一节一般原理材料现代测试分析技术是关于材料成分、结构、微观形貌与缺陷等的现代分析、测试技术及其有关理论基础的科学。

●不仅包括材料（整体的）成分、结构分析，也包括材料表面与界面分析、微区分析、形貌分析等诸多内容。

●创立新的理论，发明新的技术和方法科学技术上的重大成就和科学研究新领域的开辟，往往是以测试方法和仪器的突破为先导，“在诺贝尔物理和化学奖中，大约有四分之一是属于测试方法和仪器创新的”材料分析是如何实现的？⏹通过对表征材料的物理性质参数及其变化（称为测量信号或特征信息）的检测实现的。

即，材料分析的基本原理是指测量信号与材料成分、结构等的特征关系。

⏹采用各种不同的测量信号（相应地具有与材料的不同特征关系）形成了各种不同的材料分析方法。

基于电磁辐射及运动粒子束与物质相互作用的各种性质建立的各种分析方法已成为材料现代测试分析方法的重要组成部分：⏹衍射分析⏹光谱分析⏹电子能谱分析⏹电子显微分析基于其它物理性质与材料的特征关系建立的分析方法：⏹色谱分析⏹质谱分析⏹热分析第二节衍射分析方法概述⏹基本目的：衍射分析方法是以材料结构分析为基本目的的现代分析方法。

⏹技术基础：衍射——电磁辐射或运动的电子束、中子束与材料相互作用产生相干散射（弹性散射），相干散射相互干涉的结果⏹X射线衍射分析电子衍射分析中子衍射分析是材料结构分析工作的两个基本特征X射线衍射仪13⏹高能电子衍射分析（HEED）入射电子能量10~200keV●透射电子显微镜（TEM）——可实现样品选定区域的电子衍射分析实现微区样品结构分析与形貌观察相对应⏹低能电子衍射分析（LEED）入射电子能量10~1000eV●样品表面1~5个原子层的结构信息；是晶体表面结构分析的重要方法，应用于表面吸附、腐蚀、催化、外延生长、表面处理等领域●衍射线方向由布拉格方程描述⏹反射式高能电子衍射分析（RHEED）●以高能电子照射较厚固体样品来研究分析其表面结构●为获得表面信息，入射电子采用掠射方式（<5。