1、材料测试分析技术材料测试分析技术第一章 材料现代测试分析技术概述第一章 材料现代测试分析技术概述第一节 一般原理第一节 一般原理材料现代测试分析技术材料现代测试分析技术 是关于是关于 材料成分、结构、材料成分、结构、微观形貌与缺陷等微观形貌与缺陷等 的现代分析、测试技术及其的现代分析、测试技术及其 有关有关理论基础理论基础 的科学。的科学。l 不仅包括材料（整体的）成分、结构分析，也包括材料表面不仅包括材料（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。与界面分析、微区分析、形貌分析等诸多内容。l 创立新的理论，发明新的技术和方法创立新的理论，发明新的技术和方
2、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，测试方法和仪器的突破为先导， “在诺贝尔物理和化学奖中，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？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（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的。即，材料分析的基本原理是指 测量信测量信号与材料成分、结构等的特征关系号与材料
3、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的不同特征关系）形成了各种不同的材料分析方法材料分析方法基于基于 电磁辐射及运动粒子束与物质相互作用电磁辐射及运动粒子束与物质相互作用 的各种性质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：重要组成部分： 衍射分析衍射分析 光谱分析光谱分析 电子能谱分析电子能谱分析 电子显微分析电子显微分析基于基于 其它物理性质与材料的特征关系其它物理性质与材料的特征关系 建立的分析方法：建立的分析方法：
4、 色谱分析色谱分析 质谱分析质谱分析 热分析热分析 检测过程检测过程信号发生信号发生 信号检测信号检测 信号处理信号处理 信号读出信号读出 分析仪器分析仪器信号发生器信号发生器 检测器检测器 信号处理器信号处理器 读出装置读出装置使样品产生（原始）分析信号将原始分析信号转换为更易于测量的信号并加以检测转变为可被人读出的信号被记录或显示出来将被检测信号放大、运算、比较等依据检测信号与材料的特征关系，分析、处理读出信号，即可实现材料分析的目的第二节 衍射分析方法概述第二节 衍射分析方法概述 基本目的：衍射分析方法是以基本目的：衍射分析方法是以 材料结构分析材料结构分析为基本目的的现代分析方法。为基
5、本目的的现代分析方法。 技术基础：技术基础： 衍射衍射 电磁辐射或运动的电子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（束、中子束与材料相互作用产生相干散射（弹性散射），相干散射相长干涉的结果弹性散射），相干散射相长干涉的结果 X射线衍射分析射线衍射分析电子衍射分析电子衍射分析中子衍射分析中子衍射分析一、一、 X射线衍射分析射线衍射分析 X射线照射晶体，晶体中电子受迫振动产生相干散射线照射晶体，晶体中电子受迫振动产生相干散射，同一原子内电子散射波相互干涉形成了原子射，同一原子内电子散射波相互干涉形成了原子散射波，各原子散射波相互干涉散射波，各原子散射波相互干涉 ，在某些方向上，在
6、某些方向上一致加强，即形成了晶体的衍射波。一致加强，即形成了晶体的衍射波。 衍射方向衍射方向 布拉格方程：布拉格方程：衍射强度衍射强度晶胞中原子的位置和种类据以实现材料结构分析等工作的两个基本特征据以实现材料结构分析等工作的两个基本特征晶胞的形状大小分析方法分析方法 基本分析项目基本分析项目衍射仪法衍射仪法物相定性分析，物相定量分析，点阵常数测物相定性分析，物相定量分析，点阵常数测定，应力测定，嵌镶块尺寸测定，织构测定定，应力测定，嵌镶块尺寸测定，织构测定，单晶定向，非晶态结构分析，单晶定向，非晶态结构分析（粉末）照相法（粉末）照相法 物相定性分析，点阵常数测定，丝织构测定物相定性分析，点阵常
7、数测定，丝织构测定劳埃法劳埃法 单晶定向，晶体对称性测定单晶定向，晶体对称性测定四圆衍射仪法四圆衍射仪法 单晶结构分析，晶体学研究，化学键测定单晶结构分析，晶体学研究，化学键测定X射线衍射分析方法的应用多晶体单晶体使用方便 ,自动化程度高 ,尤其是与计算机结合 ,使其在强度测量、花样标定和物相分析等方面具有更好的性能。X射线衍射仪射线衍射仪二、电子衍射分析二、电子衍射分析 电子衍射分析立足于电子衍射分析立足于 运动电子束的波动性运动电子束的波动性 。入。入射电子被样品中各个原子弹性散射，被各原子射电子被样品中各个原子弹性散射，被各原子弹性散射的电子束相互干涉，在某些方向上一弹性散射的电子束相互干涉，在某些方向上一致加强，即形成了样品的电子衍射波。致加强，即形成了样品的电子衍射波。 电子衍射的分类：电子衍射的分类：按入射电子能量的大小按入射电子能量的大小按电子束是否穿透样品按电子束是否穿透样品高能电子衍射低能电子衍射透射式电子衍射反射式电子衍射
