近代分析方法绪言.pptVIP

第1页，共16页，编辑于2022年，星期三 绪 言 第2页，共16页，编辑于2022年，星期三 1. 材料的性能 材料、能源、信息 被称为人类物质文明的三大支柱,而材料又是开发、提炼、储运和转化能源以及转播、利用、控制信息的重要物质基础。正是由于材料在人类文明史上的重要性,因此历史学家人类使用的材料来划分历史时代.如： 石器时代－－石头坚硬,人类用石头制作工具； 青铜时代－－人类利用能源还原了铜和锡,用硬而 韧的青铜来制作工具； 铁器时代－－人类在更高的温度还原了铁,用性能 更优、价格更低的铁来制作工具； 电子时代－－人类发现了硅、砷化镓的半导体特 性,制造大规模集成电路。 第3页，共16页，编辑于2022年，星期三 那么什么是材料呢？材料的定义如下： 材料－－可以为人类经济地制造有用器件的物质. 材料的性能有那几个方面呢？材料的性能由如下几个方面构成： （1）简单性能： 物理性能 — 热、声、光、电、磁 ? 力学性能 — 强度、弹性、塑性、韧性 ?? 化学性能 — 抗氧化、耐蚀、抗老化等 （2）复杂性能： ??? 复合性能 — 高温疲劳等 ?? 工艺性能 — 铸造性能、可锻性等 ??? 使用性能 — 抗磨性、抗弯性等 第4页，共16页，编辑于2022年，星期三 性能是表征材料的一个参量，仅仅从性能的角度去选择材料，当然是性能越高越好；但是仅仅如此是不够的。 这就引入一个问题，在使用材料时必须考虑经济性，也就是说必须合理地选择和使用材料，只有这样才能做到物尽所能、物尽其用。今天材料科学已发展成为一门多学科的科学，就其类别来说有如下几个方面： 金 属 材 料：有色金属材料 黑色金属材料 非金属材料：无机材料 有机材料 第5页，共16页，编辑于2022年，星期三 2. 材料的物理性能与检测 （见框图1－1）所以这门课实际上是一门近代物理实验方法课。 要合理地利用材料、有效地控制材料的性能，就必了解材料内部的结构，才能避免产生对材料有害的结构，生成对性能有益的结构，或是研究外界条件对材料内部结构的影响去开发性能。 那么我们如何了解材料内部结构呢？这就是本次课程要学习的内容。 第6页，共16页，编辑于2022年，星期三 3. 近代物理检测方法 近代物理实验方法总是伴随着近代物理的重大发现而产生，它的发展基于人们对客观世界的更深刻的认识。随着材料科学的进一步的发展，人们已不满足于对材料的一般宏观认识，而是要了解材料内部的组成、结构，甚至于每一个原子、每一个基团的键合位置。 大家对近代物理分析仪器并不陌生： 如： （1）透视 体检 （2）ＣＴ （Ｘ射线断层扫描） （3）超声波检查 探伤、体检 （4）红外光谱分析 成分分析、结构分析 第7页，共16页，编辑于2022年，星期三 近代物理实验领域的诺贝尔奖获得者名单及获奖的研究领域 第8页，共16页，编辑于2022年，星期三 设备的特点：? (1)复杂、昂贵、多数使用者只能委托分析 (2)理论性强 (3)均有特定的应用范围? 非专业使用者的学习要求：? (1)实验方法可应用于那些研究领域。 (1)如何制作样品，仪器对样品有何限制。 (3)对实验结果的分析 在本次课程学习的实验方法： (1) X－射线衍射仪（XRD） (2) 透射电镜 （TEM） (3) 扫描电镜 （SEM） (4) X射线能谱仪 （EDX） 第9页，共16页，编辑于2022年，星期三 4. 近代物理实验方法的共性 近代物理实验方法起源于研究电子或者是光子与物质的相互作用，研究电子、光子与物质作用后所产生的信息就可分析物质内部的结构；如人看到物体。 4.1 电子、运动电子与物质的相互作用 （1）电子的特点： ?? 带电、尺寸小、质量轻、易穿透物质 ? 产生易、易加速至高能量 因此，电子常常作为许多信号的激发源。 第10页，共16页，编辑于2022年，星期三 （２）运动电子与物质的相互作用： 高能电子与物质相互作用后产生许多物理现象，这些现象都与物质本身的结构、性能直接相关。下图为高能电子与物质相互作用后的主要物理信息及其作