《材料现代研究方法》教学大纲

材料科学与工程专业实验教学大纲《材料现代测试方法》实验教学大纲课程名称：材料现代测试方法英文名：Advanced Analysis Methods for Materials课程编码：课程总学时：48实验总学时：12课程总学分：3实验课学分：开课对象：材料科学与工程学院本科生开课学期：6本大纲主撰人：刘云飞一、课程目的和任务本课程是材料学院各专业一门必修的实验课。

目的在于使学生了解和掌握现代分析仪器的分析原理、使用方法和在材料研究方面的应用。

二、课程基本内容和要求了解和掌握X射线衍射分析、电子显微分析、热分析和傅立叶红外变换光谱的仪器结构、操作、试样制备及结果分析方法。

三、实验项目的设置及学时分配1、实验过程中对每位学生预习、出勤及实验完成情况、动手能力、分析解决问题能力进行考察，占总成绩的50%；2、对实验报告（包括实验结果、思考题回答等）进行综合评分，占总成绩的50%；3、对上述实验成绩综合后作为本课程实验成绩按照20%计入总成绩。

五、实验教材《材料科学与工程专业实验指导书》《材料科学与工程实验-1》实验教学大纲课程名称：材料科学与工程实验-1英文名：Experiments on Material Science and Engineering：Part 1课程编码：课程总学时：32实验总学时：32课程总学分：2实验课学分：2开课对象：材料科学与工程专业本科生开课学期：5本大纲主撰人：兰祥辉一、课程目的和任务本课程是材料科学与工程专业本科生的专业基础实验课程，包括了晶体结构、材料科学基础与材料表面与界面等方面的知识，是学生学习专业课和从事本专业的科研、生产等必备的专业基础。

通过本实验课程的学习，培养学生的动手能力和独立分析问题、解决问题的能力，使学生进一步巩固已学的专业基础理论知识。

二、课程基本内容和要求本课程是一门教学实验课程，要求学生在了解和掌握材料科学基础、晶体结构、材料表面等课程的理论知识的基础上，独立进行相关实验，明确实验目的，掌握实验原理，了解实验过程，能用已学的理论知识解释实验现象，写出实验报告。

《材料现代分析⽅法》练习与答案第⼀章⼀、选择题1.⽤来进⾏晶体结构分析的X射线学分⽀是（ B）A.X射线透射学；B.X射线衍射学；C.X射线光谱学；2. M层电⼦回迁到K层后，多余的能量放出的特征X射线称（ B ）A.Kα；B. Kβ；C. Kγ；D. Lα。

3. 当X射线发⽣装置是Cu靶，滤波⽚应选（ C ）A．Cu；B. Fe；C. Ni；D. Mo。

4. 当电⼦把所有能量都转换为X射线时，该X射线波长称（A ）A.短波限λ0；B. 激发限λk；C. 吸收限；D. 特征X射线5.当X射线将某物质原⼦的K层电⼦打出去后，L层电⼦回迁K层，多余能量将另⼀个L层电⼦打出核外，这整个过程将产⽣（D）（多选题）A.光电⼦；B. ⼆次荧光；C. 俄歇电⼦；D. （A+C）⼆、正误题1. 随X射线管的电压升⾼，λ0和λk都随之减⼩。

（）2. 激发限与吸收限是⼀回事，只是从不同⾓度看问题。

（）3. 经滤波后的X射线是相对的单⾊光。

（）4. 产⽣特征X射线的前提是原⼦内层电⼦被打出核外，原⼦处于激发状态。

（）5. 选择滤波⽚只要根据吸收曲线选择材料，⽽不需要考虑厚度。

（）三、填空题1. 当X射线管电压超过临界电压就可以产⽣连续X射线和特征X射线。

2. X射线与物质相互作⽤可以产⽣俄歇电⼦、透射X射线、散射X 射线、荧光X射线、光电⼦、热、、。

3. 经过厚度为H的物质后，X射线的强度为。

4. X射线的本质既是波长极短的电磁波也是光⼦束，具有波粒⼆象性性。

5. 短波长的X射线称，常⽤于；长波长的X射线称，常⽤于。

习题1. X 射线学有⼏个分⽀？每个分⽀的研究对象是什么？2. 分析下列荧光辐射产⽣的可能性，为什么？（1）⽤CuK αX 射线激发CuK α荧光辐射；（2）⽤CuK βX 射线激发CuK α荧光辐射；（3）⽤CuK αX 射线激发CuL α荧光辐射。

3. 什么叫“相⼲散射”、“⾮相⼲散射”、“荧光辐射”、“吸收限”、“俄歇效应”、“发射谱”、“吸收谱”？4. X 射线的本质是什么？它与可见光、紫外线等电磁波的主要区别何在？⽤哪些物理量描述它？5. 产⽣X 射线需具备什么条件？6. Ⅹ射线具有波粒⼆象性，其微粒性和波动性分别表现在哪些现象中？7. 计算当管电压为50 kv 时，电⼦在与靶碰撞时的速度与动能以及所发射的连续谱的短波限和光⼦的最⼤动能。

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。

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。