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现代材料分析方法
材料分析主要涉及到对材料的组成、结构及微观形貌与缺陷等的测试和分析。
本课程讲述几种最基本的现代材料分析技术,涉及到的仪器设备和方法可以对材料的组成、结构及微观形貌的进行测试和分析。
随着科学技术的不断发展,还将有更先进的仪器和方法被开发出来。
建议:学习过程中注重各种分析方法的原理、功能、特点、样品要求以及结果的含义。
引言
现代材料分析方法概述
现代材料分析方法是关于材料成分、结构、微观形貌等的分析技术及其相关理论基础的科学。
材料分析的技术基础是测量信号与材料成分、结构等的特征关系。采用不同的测量信号(具有与材料的不同特征关系)形成不同的分析方法。
基于电磁辐射及运动粒子束与物质相互作用的各种性质、基于物理或化学性质与材料的特征关系建立的各种分析方法是现代材料分析方法的重要组成部分。
现代材料分析方法概述
成分分析:光谱分析(原子发射光谱、原子吸收光谱、紫外及可见光、红外光谱等)、核磁共振、X-射线荧光谱、俄歇与X-射线光电子谱、电子探针、原子探针等。
结构测定:以衍射法为主,如X-射线衍射、电子衍射、中子衍射等,此外还有红外光谱、核磁共振等。
形貌观察:主要依靠显微镜。光学显微镜(LM)、
透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、激光共
聚焦显微镜、原子力显微镜。
X-射线衍射分析
1 结构分析 2 物相分析
3 固溶体分析 4 晶块尺寸
5 内应力 6 单晶取向
7 织构 8 非晶态研究
9 探伤 10 化学成分分析
用途:
X-射线的产生
电子与阳极原子碰撞放出一个h能量的光子,多次碰撞形成光子流。每次碰撞辐射的光子能量不同,所以形成不同波长的X光。
X-射线的性质
是一种电磁波=10-6 - 10-10 cm
具有波粒二象性: = h= hc/  p = h/ 
特征(标识) X-射线谱
存在K和K两种特定波长的辐射。K又分成 K1 和K2波长非常接近。K1 和K2的强度比大约为2:1。
电子把内层电子激出,内层空位,原子处于激发态,高能级的电子向低能级跃迁将辐射出标识X-射线。
X-射线通过物质,一部分被散射,一部分被吸收,一部分透射。
X-射线与物质的相互作用
X-射线照到晶体时会发生衍射
X-光
作用于晶体
原子散射
晶体原子
规则排列
立体光栅
衍射花样
晶体内原子
分布规律
衍射花样
包括
衍射线在空间的分布规律(衍射几何)
(由晶胞大小、形状和位向决定)
衍射线束的强度
(取决于原子在晶胞中的位置)