材料分析与表征复习资料PPT课件

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第十二章、材料表征与分析

strained indivitual dots, relaxed dots in a buried layer
/douglas.paul/SiGe/split.html
Henry Radamson
6
GeSn alloy and its application
Intravalley scattering when the final position of the electron in E-K space are in the same valley otherwise intervalley scattering occurs when the electron’s final position is in different valleys. Alloy scattering: periodic potential is distorted by alloying Deformation potential scattering: when the acoustic phonons changes the position of lattice atom leading to conduction and valence band edge is varied. Pizzo electric scattering: If the atoms in the crystal can be ionized by acoustic phonons Carrier-carrier scattering: when the electron collide with each other and is significant ND > 1017 cm-3
Si (tensile) on relaxedSiGe

材料的测试、表征方法和技巧ppt课件

用) 共聚焦方式，适于表面或层面分析，高信噪比能适合黑色和含水样品高、低温及高压条件下测量光谱成像快速、简便，分辨率高仪器18稳固，体积适中，维护成本低，使用简单
红外光谱
光谱范围400-4000cm-1 分子振动谱吸收，直接过程，发展较早
平衡位置附近偶极矩变化不为零与拉曼光谱互补实验仪器是以干涉仪为色散元件测试在中远红外进行，不收荧光干扰
方法一：纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ（m）和波数1/λ，单位：cm-1 。可以用峰数，峰位，峰
形，峰强来描述。纵坐标是：吸光度A 应用：有机化合物
的结构解析定性：基团的特征
吸收频率；定量：特征峰的强
度
6
方法二：纵坐标是百分透过率T%。百分透过率的定义是辅射光透过样品物质的百分率，即 T%= I/I0×100%， I是透过强度，Io为入射强度。
峰数峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变化时，无红外吸收
峰强瞬间偶极矩大，吸收峰强；键两端原子电负性相差越大（极性越大），吸收峰越强
由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基频峰
由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收峰，倍1频1 峰
有机化合物基团的特征吸收
化合物红外光谱是各种基团红外吸收的叠加
各种基团在红外光谱的特定区域会出现对应的吸收带，其位置大致固定
受化学结构和外部条件的影响，吸收带会发生位移，但综合吸收峰位置、谱带强度、谱带形状及相关峰的存在，可以从谱带信息中反映出各种基团的存在与否
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常见基团的红外吸收带
=C-H C-H CC C=C
O-H O-H（氢键）
C=O C-C，C-N，C-O
S-H P-H N-O N-N C-F C-X

高分子材料表征第一章PPT课件

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四、一氯和二氯醋酸鉴别单烯类高分子取少量试样，加入5毫升二氯醋酸或熔化的一氯醋酸。加热至沸腾1至2分钟，观察颜色变化。
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五、铬变酸显色试验鉴别含甲醛的高分子
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当甲醛和铬变酸（1，8－二羟萘－3， 6二磺酸）的浓硫酸溶液一起加热时，即呈现紫色。取少量试样置于试管中，加入2ml浓硫酸和少量的铬变酸，在 60－70℃下加热10分钟，静置1小时后观察颜色。如果出现深紫色，即表示有甲醛。该反应的灵敏度很高，可以检测到0.03g。
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三、吡啶显色试验鉴别含氯高分子
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1、与冷吡啶的显色反应
取少许无增塑剂的样品，加入1毫升吡啶，放置几分钟后加入2至3滴 5%的氢氧化钠的甲醇溶液，立刻观察产生的颜色，过5分钟和1小时后分别记录颜色。
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2、与沸腾的吡啶的显色反应
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取少许无增塑剂的样品，加入约1毫升的吡啶煮沸，将溶液分成两分，第一部分重新煮沸，小心加入两滴5%的氢氧化钠的甲醇溶液。分别记录立刻观察到的颜色和5分钟后的颜色变化。第二部分在冷却后小心加入两滴5%的氢氧化钠的甲醇溶液，分别记录立刻观察和5 分钟后的颜色变化。
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家电和设备外壳：聚丙烯，高冲聚苯乙烯,ABS, SAN, 聚苯乙烯，聚氨酯
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汽车配件：聚丙烯，PET, 尼龙，聚甲醛，ABS, PC，SMC
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光学产品：聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯酸酯类，聚碳酸酯，聚苯乙烯，聚乙烯醇缩丁醛，PET
21
容器：聚乙烯，聚丙烯，PET, 聚甲醛（压力容器）环氧树脂（压力容器）
甲醛味，氨基树氨味脂
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在火焰先软化，

材料表征技术PPT课件

第42页/共187页
第二章 X射线衍射方向
2.1 引言晶体结构与XRD 2.2 晶体几何学基础
一晶体结构
晶体:由组成它的原子有规律排列的固体。
1.空间点阵
F1-8空间点阵
第15页/共187页
1.2 X射线的本质
T1-1电磁波谱
第16页/共187页
电磁波：振动电磁场的传播，可用交变振动着的电场强度向量和磁场强度向量来表征；它们以相同的位相在两个互相垂直的平面上振动，而其传播方向与电场、磁场向量方向垂直，并为右手螺旋法则所确定，真空中的传播速度为3x108m/s
for the research and development of advanced materials. It can be used for investigation of the following properties: • Identification of the phase(s) present: is it a pure phase or does the material contain impurities as a result of the production process? • Quantification of mixtures of phases • Degree of crystallinity of the phase(s) • Crystallographic structure of the material: space group determination and indexing, structure refinement and ultimately structure solving • Degree of orientation of the crystallites: texture analysis. • Deformation of the crystallites as a result of the production process: residual stress analysis • Influence of non-ambient conditions on these properties

材料结构表征与应用ppt课件

2表面结构定性分析与表面化学研究
固体样品探测深度
约0.4~2nm（俄歇电约0.5~2.5nm(金属子能量50~2000eV范及金属氧化物)；约围内）（与电子能量 4~10nm(有机化合及样品材料有关）物和聚合物)。
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X射线衍射（X-ray diffraction，XRD）
XRD ，通过对材料进行X射线衍射，分析其衍射图谱，获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态等信息的研究手段。
XRD可以做定性，定量分析。即可以分析合金里面的相成分和含量,可以测定晶格参数,可以测定结构方向、含量，可以测定材料的内应力，材料晶体的大小等等。一般主要是用来分析合金里面的相成分和含量。
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三种组织分析手段的比较
扫描探针显微镜扫描电子显微镜
观察倍率 ×10000000 ×1000000
×100000
×10000
光学显微镜
×1000
×100
分辨率
1000 0 10
1000 1
×10
100
10
1
0.1 ｎｍ
0.1
0.01
0.001 0.0001 μｍ
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光学和电子显微镜
光学显微镜是利用光学原理，把人眼所不能分辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结构信息的光学仪器
应力分析等；（2）相变过程与产物的X射线研究：相变过程中产物
（相）结构的变化及最终产物、工艺参数对相变的影响、新生相与母相的取向关系等；（3）固溶体的X射线分析：固溶极限测定、点阵有序化（超点阵）参数、短程有序分析等；（4）高分子材料的X射线分析：高聚物鉴定、晶态与非晶态及晶型的确定、结晶度测定、微晶尺寸测定等。

《材料分析》课件

绿色环保
发展可再生、可循环利用的材料，降低材料生产和使用过程中的环境污染，实现可持续发展。
复合化
通过材料的复合化，实现各材料之间的优势互补，提高材料的综合性能和应用范围。
THANKS
感谢观看
析有助于提高飞行器和航天器的性能和安全性。
02
CATALOGUE
材料分析方法化学分析法总结词通过化学反应对材料进行定性和定量分析的方法。
详细描述
化学分析法是利用化学反应来测定材料中组分的含量。它通常包括滴定分析、重量分析和气体分析等方法。这些方法可以确定材料中各种元素的含量，以及化合物或离子的存在与否。
《材料分析》 ppt课件
contents
目录
• 材料分析概述 • 材料分析方法 • 材料性能分析 • 材料结构分析 • 材料成分分析 • 材料应用与发展趋势
01
CATALOGUE
材料分析概述
材料分析的定义
总结词
材料分析是对材料进行测试、表征和鉴别的过程，旨在了解材料的性质、结构和性能。
详细描述
X射线衍射分析
电子衍射分析
利用电子在晶体中的衍射现象，进行晶体结构分析和测定。
利用X射线在晶体中的衍射现象，分析晶体的晶格常数、晶面间距等晶体结构参数。
分子结构分析
01
02
03
分子几何构型
根据分子中原子之间的连接方式和空间排列，确定分子的几何构型，如直线型、平面型、立体型等。
分子光谱分析
利用分子吸收光谱和发射光谱的特性，分析分子内部的结构和运动状态。
分子力学计算
利用量子力学和分子力学计算方法，模拟分子的结构和性质，预测分子的物理和化学性质。

第四章-高分子材料性能与表征 ppt课件

D o P 4L
•
8Q
D
3 o
式中，Q-体积流速，ΔP-压力降，Do-毛细管直径，
L-毛细管长度。
流体的表观粘度=剪应力/剪切速率。
ppt课件
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熔融指数仪测试流动性
➢ 熔融指数仪：在一定T使聚合物完全熔融，然后在规定的恒定负荷下10分钟流过毛细管（R=1.08mm,L=8mm）的聚合物质量克数（MI，g/10min）。
ppt课件
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4.3.2 电性能
聚合物的电性能：包括介电常数、介电强度和电阻率等。由于聚合物品种繁多，又多具有优良的电性能广泛应用于现代电子工业和电工工业中。
➢ 研究意义：为工程技术应用选择或合成合适的聚合物材料；聚合物的电性能往往非常灵敏地反映材料的内部结构变化。
介电强度=聚合物能够耐受1分钟的最大可用电压/ 试件厚度。
➢ 研究目的：
为聚合物的加工和应用提供力学方面的理论依据。
可获得分子结构和运动的信息——包括平均分子量、交联和支化、结晶形态等。
➢ 研究方法：借助简单的模型，描述粘弹性材料的力学特征。
ppt课件
5
4.1.1 粘弹性力学模型
1．模型元件 2．粘弹性力学模型
ppt课件
6
1．模型元件
➢ 分别用弹簧和粘壶模拟理想弹性材料和理想流体的力学行为
➢ 提高聚合物耐热性途径：增加高分子链的刚性；提高聚合物的结晶性；进行交联。
ppt课件
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2）热稳定性
➢ 热稳定性：高温下聚合物抵抗降解或交联能力。降解系高分子主链断裂，导致分子量下降，材料
的物理-力学性能变坏。交联使高分子链间生成化学键，适度交联可以改
善聚合物的耐热性和力学性能，但过度交联会使聚合物变脆。 ➢ 与结构关系：热稳定性与高分子链的结构密切相关。

材料分析与表征课件

4
表面结构
通常所说的表面是指大块晶体的三维周期结构与真空之间的过渡区，它包括所有不具有体内三维周期性的原子层，一般是一个到几个原子层，厚度约为0.52nm；表面结构指的就是表面上这一层原子的排列。
5
表面结构⎯⎯理想表面
如果讨论的固体是没有杂质的单晶，则作为零级近似可将清洁表面想象成为一个“理想表面”，它是在无限晶体中插进一个平面后将其分成两部分形成的。在这过程中除了对晶体附加了一组边界条件外没有其他任何变化。在半无限晶体内部，原子和电子的状态都和原来无限晶体中的情况一样。
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表面结构
Au、Pt的清洁(001)面与体内就很不一样，它们的顶层原子排列成密堆积的六角结构对称性；而Ge、Si等共价半导体其(111)表面上的原子分布具有比体内大得多的周期。真实晶体的清洁表面可以因垂直表面方向上的驰豫和平行表面方向上的重构等原因而形成另一种结晶相。
12
表面结构⎯⎯偏析
a1 = a
2
;
a2 = a
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材料的表面结构表示方法
The fcc(111) surface With the fcc(111) surface we again have a situation where the length of the two vectors are the same i.e. | a1| = | a2| . We can either keep the angle between the vectors less than 90° or let it be greater than 90°. The normal convention is to choose the latter, i.e. the right hand cell of the two illustrated with an angle of 120° between the two vectors.

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连续X射线产生机理
能量为eV的电子与阳极靶的原子碰撞时，电子失去自己的能量，其中部分以光子的形式辐射，碰撞一次产生一个能量为 hv的光子，这样的光子流即为X射线。单位时间内到达阳极靶面的电子数目是极大量的，绝大多数电子要经历多次碰撞，产生能量各不相同的辐射，因此出现连续X射线谱。
标识X射线产生机理
为什么K系标识X射线Kα的强度比Kβ要强很多？
由能级可知Kβ辐射的光子能量大于Kα的能量，但K层与 L层为相邻能级，故L层电子填充几率大，所以Kα的强度约为Kβ的5倍。
为什么K系标识X射线主要有两种Kα和Kβ，它们是怎样产生的？
标识X射线谱的产生相理与阳极物质的原子内部结构紧密相关的。原子系统内的电子按泡利不相容原理和能量最低原理分布于各个能级。在电子轰击阳极的过程中，当某个具有足够能量的电子将阳极靶原子的内层电子击出时，于是在低能级上出现空位，系统能量升高，处于不稳定激发态。较高能级上的电子向低能级上的空位跃迁，并以光子的形式辐射出标识X射线谱。K层电子被击出时，原子系统能量由基态升到 K激发态，高能级电子向K层空位填充时产生K系辐射。L层电子填充空位时，产生Kα辐射；M层电子填充空位时产生Kβ 辐射。
X射线的产生的条件是什么？
1.产生自由电子； 2.使电子作定向的高速运动; 3.在其运动的路径上设置一个障碍物使电子突然减速或停止。
什么叫短波限，为什么连续X射线强度最大值出现在1.5倍短波限波长左右？
X射线谱在短波方向有一个波长极限，称为短波限λ0.它是由光子一次碰撞就耗尽能量所产生的 X射线。它只与管电压有关，不受其它因素的影响。虽然在短波限波长处光子的能量最大，但相应的光子的数目却不多，所以连续X射线强度最大值出现在1.5倍短波限波长左右。
局限性：1.待测样品必须是固体；2.待测样品必须是晶态； 3.待测物相必须达到3%以上。
PDF卡片分为多少个区，每个区的所包含内容是什么？
（1）1a、1b、1c,三个位置上的数据是衍射花样中前反射区（2 θ <90°）中三条最强衍射线对应的面间距，1d位置上的数据是最大面间距。（2）2a、2b、2c、2d,分别为上述各衍射线的相对强度，其中最强线的强度为100.（3）实验条件； (4)晶体学数据；(5)光学性质；(6)试样来源，制备方法；(7) 物相的化学式和名称；（8）矿物学名称；（9）晶面间距；（10）卡片的顺序号。
X射线定性物相分析目的:
依据：
判定物质中的物相组成
1）结晶物质有自己独特的衍射花样（d 和θ和 I）;
2）多种结晶状物质混合或共生的衍射花样也只是简单叠加，
互不干扰，相互独立。
原理：将实验测定的衍射花样与已知标准物质的衍射花样比较，从而判定未知物相。
特点：1.X 射线多晶分析能确切地指出物相；2.无损检测，测定后可回收另作它用；3.所需试样少。一般1～2g，甚至几百mg；4.同分异构体及多价态元素的含量分析。
因为铁的λk＝0.17429nm，钴钯的Ka波长＝0.17902nm, 因此钴钯不能激发铁的K系荧光辐射，同样铁钯也不能激发自身的荧光辐射。
倒易点阵的基本性质是什么？
倒易矢量垂直于正点阵的HKL晶面; 倒易矢量的长度等于HKL晶面面间距的dHKL的倒数。
2dsinθ =nλ(布拉格方程) 衍射产生的必要条件：“选择反射”即反射定律+布拉格方程 λ<2d
质量衰减系数μm m K3Z 3
什么叫吸收限？吸收限产生的原因是什么？
μm随λ的变化是不连续的其间被尖锐的突变分开。其中一些突变对应于相应的波长称吸收限，与K 层电子对应的吸收称为K吸收限。吸收限主要是由光电效应引起的：当X射线的波长等于或小于λ时光子的能量E到击出一个K层电子的功W，X射线被吸收，激发光电效应。使μm 突变性增大。
标识X射线谱的产生相理与阳极物质的原子内部结构紧密相关的。原子系统内的电子按泡利不相容原理和能量最低原理分布于各个能级。在电子轰击阳极的过程中，当某个具有足够能量的电子将阳极靶原子的内层电子击出时，于是在低能级上出现空位，系统能量升高，处于不稳定激发态。较高能级上的电子向低能级上的空位跃迁，并以光子的形式辐射出标识X射线谱。
X射线衍射晶体结构测定所包含的三个内容是什么？
1. 通过X射线衍射实验数据，根据衍射线的位置（θ 角），对每一次衍射线或衍射花样进行指标化，以确定晶体所属晶系，推算出单位晶胞的形状和大小； 2. 根据单位晶胞的形状和大小，晶体材料的化学成分及其体积密度，计算每个单位晶胞的原子数； 3. 根据衍射线或衍射花样的强度，推断出各原子在单位晶胞中的位置。
标识X射线的特征是什么？
当电压达到临界电压时，标识谱线的波长不再变，强度随电压增加。如钼靶K系标识X射线有两个强度高峰为Kα 和Kβ，波长分别为0.71A和0.63A. 标识X射线谱的频率和波长只取决于阳极靶物质的原子能级结构，是物质的固有特性。
物质对X射线的吸收主要是由原子内部的电子跃迁而引起的,这个过程中发生X射线的光电效应和俄歇效应。
以计算说明为什么X射线管的效率最多只有1％左
右？
根据X射线的效率计算公式，
X射线管的效率为:
X射线管效率
X射线功率电子流功率
K1ZV 2 iV
K1ZV
K1和m是常数，m=2, K1=1.1×10-9－1.4×10－9
如果加速电压为100KV，阳极靶为钨，代入公式计算出X
射线管的效率也只有1％左右。
X射线衍射中滤波片的选择原则是什么？
滤波片的选择: (1)它的吸收限位于辐射源的Kα和K β之间，且尽量靠近K α 。强烈吸收Kβ，K吸收很小；(2)滤波片的以将Kα强度降低一半最佳。 Z 靶<40时 Z滤片=Z靶-1； Z靶>40时 Z滤片=Z靶-2。
在研究纯铁时，最好选用钴钯或铁钯，而不能用镍钯，更不能用铜钯？
倒易矢量本身就具有衍射属性。
物质对X射线的吸收主要是由原子内部的电子跃迁而引起的,这个过Biblioteka 中发生X射线的光电效应和俄歇效应。
标识X射线的特征是什么？
当电压达到临界电压时，标识谱线的波长不再变，强度随电压增加。如钼靶K系标识X射线有两个强度高峰为Kα和Kβ，波长分别为0.71A和0.63A. 标识X射线谱的频率和波长只取决于阳极靶物质的原子能级结构，是物质的固有特性。