材料结构表征与应用.ppt

编辑课件 在材料科学中的应用举例： （1）塑性形变的X射线分析：形变与再结晶织构测定、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。 4.2物相分析 4.3成分和价键分析 大部分成分和价键分析手段都是基于同一个原理，即核外电子的能级分布反应了原子的特征信息。利用不同的入射波激发核外电子，使之发生层间跃迁、在此过程中产生元素的特征信息。 按照出射信号的不同，成分分析手段可以分为两类：X光谱和电子能谱，出射信号分别是X射线和电子。 X光谱包括X射线荧光光谱(XFS)和电子探针X射线显微分析（EPMA）两种技术， 电子能谱包括X射线光电子能谱(XPS)、俄歇电子能谱(AES)、电子能量损失谱(EELS)等分析手段。 4.3成分和价键分析 电子能谱分析方法概述 是基于光子（电子辐射）或运动实物粒子（电子、离子、原子等）照射或轰击材料（原子、分子或固体）产生的电子能谱（电子产额对能量的分布）进行材料分析的方法。 主要为光电子能谱（X射线光电子能谱XPS与紫外光电子能谱UPS）分析与俄歇电子能谱分析AES。 电子能谱分析方法概述 X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy，XPS）是用单色的X射线轰击样品导致电子的逸出，通过测定逸出的光电子可以无标样直接确定元素及元素含量。 紫外光电子能谱(ultraviolet photoelectronspectroscopy, UPS)紫外光电谱的理论基础仍是光电效应，ups的谱仪设计原理基本和xps一致，只是将X射线源改为紫外光源作为激发器 俄歇电子能谱（ Auger?Electron Spetroscopy, AES ）是一种利用高能电子束为激发源的表面分析技术. AES分析区域受激原子发射出具有元素特征的俄歇电子。 俄歇电子：原子中一个K层电子被入射光量子击出后，L层一个电子跃入K层填补空位，此时多余的能量不以辐射X光量子的方式放出，而是另一个L层电子获得能量跃出吸收体，这样的一个K层空位被两个L层空位代替的过程称为俄歇效应，跃出的L层电子称为俄歇电子。 分析方法 俄歇电子能谱分析AES X射线光电子能谱XPS 紫外光电子能谱UPS 元素定性分析 适合与除H、He以外的所有元素 适合与除H、He以外的所有元素 不适合元素定性分析 元素定量分析 一般用于Z小于33的元素。准确度较XPS差，相对灵敏度与XPS相近，分析速度较XPS快 适于Z大、重元素。相对灵敏度不高（大于0.1%），绝对灵敏度高 难于准确定量 结构分析与物质分析研究 结构定性分析[确定元素的化学状态——元素存在于何种化合物中（常与XPS结合分析） 1结构定性分析 2固体能带结构测量 3电子轨道结构分析 4有机分子电荷转移 1结构定性分析 2固体能带结构测量 3电子轨道结构分析 4分子振-转结构分析 5原子蔟的UPS研究 电子能谱分析方法概述 分析方法 俄歇电子能谱分析AES X射线光电子能谱XPS 紫外光电子能谱UPS 固体表面分析 1表面成分分析（微区分析、点分析、线分析、面分析，深度剖析） 2表面结构定性分析 1表面成分分析（可作深度分析） 2表面能带结构分析 3表面结构定性分析与表面化学研究 1表面能带结构分析 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（俄歇电子能量50~2000eV范围内）（与电子能量及样品材料有关） 约0.5~2.5nm(金属及金属氧化物)；约4~10nm(有机化合物和聚合物)。 约0.4~2.0nm(光电子能量10~100eV范围内)。 电子能谱分析方法概述 材料结构分析 内蒙古科技大学 第一章 绪论 材料研究的基本内容 材料的制备工艺研究 材料的各种处理工艺研究（热处理、表面处理……） 材料的各种性能分析方法及测试（力学、电学、磁学、光学……） 材料的组成表征方法及分析研究（成分、微观结构、显微组织……） 归纳——材料的制备与处理工艺、材料的组成（成分、结构）及材料的性能。 材料研究工作，不管具体干什么，总离不开这几个方面内容。 1.材料现代分析方法 材料的现代分析方法是关于材料的成分、结构、微观形貌与缺陷等的现代分析、测试技术及相关的理论基础的科学。 成分、结构、加工和性能是材料科学与工程的四个基本要素，成分和结