无机材料测试技术课件.ppt

无机材料测试技术 授课人：曹春娥 卢希龙 景德镇陶瓷学院材料学院 绪　　论 一、本课程的作用 “无机非金属材料工程”是教育部《21世纪初一般院校工科人才培养模式改革研究与实践》项目的优势专业，也是江西省首批品牌专业。《无机材料测试技术》是该专业的主干专业基础课，也是重要的实验技术课。本课程在无机非金属材料研究领域中起着不同寻常的作用，它们将“无机非金属材料工程”专业的核心问题“组成—结构—性能”有机地联系在一起，从而实现本专业人才培养的目标。 二、教学基本要求 1. 掌握各种测试技术（主要指X—射线衍射技术，电子显微分析技术和热分析技术）的基本原理与各种研究方法与测试技术的应用范围及优缺点； 2. 对正在发展完善之中的新测试技术在相应的章节里作简略介绍，使学生对这些现代测试技术有所了解，提高阅读科技文献的能力； 三、考核方式 　考试成绩为70%，平时成绩为30%。平时成绩由作业、实验、考勤、课堂纪律等组成。可制定相关奖惩制度,在第一次课向学生公布，奖惩分数在总评后的成绩中直接加减。按百分制将成绩计算出后，再折算为考查课的五级记分，即优、良、中、及格、不及格。 第一篇 X射线衍射分析技术 第一章 X射线物理学基础 §1－1 X射线的产生及性质 §1－2 X射线谱 §1－3 X射线与物质的相互作用 §1－1 X射线的产生及性质 1895年德国物理学家伦琴在研究阴极射线时发现了X射线，后人为了纪念发现者也称它为“伦琴射线”。 X射线技术目前在工业和科学技术中的应用十分广泛，在硅酸盐材料工业及材料科学中X射线物相分析是一种重要分析方法。 此外，巴克拉（1917年，发现元素的标识X射线），塞格巴恩（1924年，X射线光谱学），德拜（1936年）、马勒（1946年）、柯马克（1979年）等人由于在X射线及其应用方面研究而获得化学、生物、物理诺贝尔奖。有机化学家豪普物曼和卡尔勒在50年代后建立了应用X射线分析的以直接法测定晶体结构的纯数学理论，特别对研究大分子生物物质结构方面起了重要推进作用，他们因此获1985年诺贝尔化学奖。 莫赛莱于1914年发现标识X射线的波长与原子序数的关系，奠定了X射线光谱学的基础。 X射线的本质 X射线与无线电波、红外线、可见光、紫外线γ射线、宇宙射线一样也是一种电磁波或电磁辐射，它的波长为10-12－10-8m ，在电磁波谱中位于紫外线与 γ射线之间并与它们部分相重叠。一般波长短的X射线穿透能力强，称为硬X射线，反之则称为软X射线。用于晶体衍射分析常用的X射线波长约在2.5?到0.5 ?之间。 续前 电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列 γ射线→ X 射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波 X射线产生的原理 电磁原理： 当带电粒子在加速或减速过程中，会释放出电磁波，在巨大加速或减速过程中，所释放的电磁波具有高能量，当其波長在10-12－10-8m則成X光。 当高速加速的电子束撞击阳极靶时，高速电子受到靶原子的阻挡，急速停下来，其部分动能則以X光的形式释放出來。高速电子撞击时减少的能量△E 、所转化出来的X光波長λ，根据爱因斯坦公式△E＝ｈν＝ｈc/λ可表示为： 高速电子在撞击到原子时，很容易将能量传送給原子中的电子，而使原子离子化。当原子內层轨道的电子被激发后，其空位很快会被外层电子的跃入填满，在此电子跃迁的过程中，由于不同轨道间的能量差，X光会随着放出。 此过程所产生的X光与原子中电子轨道的能量有关。 X射线的产生 X射线产生必须具备的三个基本条件： (Ⅰ) 产生自由电子 (Ⅱ) 使电子作定向高速运动 (Ⅲ) 有障碍物使其突然减速 X射线的性质 ① 是电磁波，具有波粒二象性。 ε=h·ν=h(c/λ) ， P=h/λ；能被物质吸收，会产生干涉、衍射和光电效应等现象；与可见光比较，差别主要在波长和频率。 ② 具有很强的穿透能力，通过物质时可被吸收使其强度减弱，能杀伤生物细胞。 ③ 沿直线传播，光学透镜、电场、磁场不能使其发生偏转。 §1－2 X射线谱 1．连续X射线谱 　定义：是具有连续变化波长的X射线，也称多色X射线。 产生机理：主要有两种解释。　　 经典物理学理论认为是高速运动热电子的动能变成电磁波辐射能。数量极大的电子流射到阳极靶上时，由于到达靶面上的时间和被减速的情况各不相同，因此产生的电磁波具有连续的各种波长。 　　近代量子理论认为是多次碰撞多次辐射的结果。由于碰撞次数不同，所以能量不同，表现出波长不同。 连续X射线谱的特点 　 在阳极靶所