《表面分析和测试》课件.pptVIP

**********************《表面分析和测试》课程简介课程内容概要表面分析技术的基本原理和应用主要表面分析技术：XPS,FTIR,SEM,AFM等表面形貌测试方法：表面粗糙度，表面张力等表面化学组成分析：元素成分，化学状态等表面分析技术的基本原理物质表面是指材料的外部界面，它是材料与外界环境直接接触的区域。表面分析技术利用各种物理或化学方法对材料表面进行分析，获取表面化学成分、元素含量、结构、形貌等信息的技术。基本原理利用不同物质对特定能量或波长光子的吸收、发射或散射特性，来识别物质的种类和含量。光电子能谱分析(XPS)技术XPS是一种表面敏感技术，用于分析材料的化学组成和电子态。它使用X射线照射样品表面，激发出核心能级电子，并通过测量这些电子的动能来识别元素和化学状态。XPS可以提供有关元素的浓度、化学键、价态和电子结构的信息。傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析分子振动红外光谱仪利用红外光照射样品，根据物质分子振动和转动时吸收不同波长的红外光，得到物质的红外光谱图。不同物质的红外光谱图各不相同，因此可用于物质的定性和定量分析。表面分析FTIR分析可以用来研究材料的表面化学组成、表面结构、表面官能团等信息。它在材料科学、化学、生物学、医药等领域有着广泛的应用。扫描电子显微镜(SEM)分析扫描电子显微镜（SEM）是一种利用电子束扫描样品表面，通过检测样品发射的各种信号来获得样品表面形貌、成分、晶体结构等信息的显微分析技术。SEM主要用于观察材料的表面形貌、微观结构以及元素组成和分布等信息，在材料科学、纳米科技、生命科学、地质学等领域具有广泛的应用。原子力显微镜(AFM)分析原子力显微镜（AFM）是一种高分辨率成像技术，能够以原子尺度观察材料的表面形貌、粗糙度和表面力。AFM的工作原理是利用一个尖锐的探针扫描材料表面，探针连接到一个微悬臂梁上，微悬臂梁的振动频率和振幅会随着探针与样品表面相互作用力的变化而改变。表面形貌测试方法光学显微镜适用于观察宏观表面形貌，例如裂纹、划痕和孔洞。扫描电子显微镜(SEM)提供高分辨率图像，揭示微观表面结构，例如纳米尺度特征。原子力显微镜(AFM)可以探测原子级表面细节，用于分析纳米级形貌和表面粗糙度。表面粗糙度测试测量方法常用的表面粗糙度测试方法包括：轮廓仪法，原子力显微镜法等。指标参数常用的表面粗糙度参数包括：Ra，Rz，Rq等。应用领域表面粗糙度测试广泛应用于材料表面形貌的表征和质量控制，例如：机械加工，精密制造等。表面张力测试液体表面张力液体表面分子受到向内拉力，形成一种表面张力，阻止液体蔓延。接触角测量法通过测量液滴在固体表面的接触角，可计算表面张力。环形法将环形金属丝浸入液体，然后拉起，测量拉力，可计算表面张力。接触角测量表面润湿性接触角是液体在固体表面上的润湿程度的量度。表面能通过接触角测量可以计算出固体表面的自由能。应用领域广泛应用于材料科学、化学工程、生物学和医学领域。表面能计算表面能的定义表面能是指将一个固体表面从内部扩大单位面积所需的能量。表面能的测量接触角测量法是常用的表面能测量方法之一。表面能的影响因素表面能受材料的化学成分、表面粗糙度、温度等因素影响。表面化学组成分析确定表面的元素组成和含量。识别表面上的各种化学物种。量化表面化学组成，分析元素分布和浓度变化。表面化学状态表征1电子结构研究原子核外电子能级和电子态，了解表面原子排列和成键情况。2化学键分析表面原子之间的化学键类型和键合强度，揭示表面化学性质。3元素价态确定表面元素的价态变化，反映表面氧化、还原等化学反应过程。表面元素成分分析定量分析确定样品表面每个元素的含量百分比。元素分布分析样品表面元素的分布情况，例如元素的均匀性或是否存在特定区域的富集。深度剖析通过逐层去除样品表面材料来分析不同深度的元素成分，以确定表面元素的深度分布。表面掺杂层分析元素分布分析掺杂元素在材料表面的浓度分布。掺杂深度确定掺杂元素在材料表面的渗透深度。掺杂浓度测量掺杂元素在材料表面的浓度。薄膜厚度测量1光学方法椭偏仪、干涉仪、光学显微镜等，利用光波干涉原理测量薄膜厚度。2X射线方法X射线反射法、X射线衍射法等，利用X射线与薄膜的相互作用测量厚度。3电学方法四探针法、电容法等，利用薄膜的电学性质测量厚度。薄膜应力测试曲率法通过测量薄膜沉积前后基底的曲率变化来计算薄膜应力。激光干涉法利用激光干涉原理测量薄膜的应力，精度高，可用于多种薄膜材料。拉伸法对薄膜进行拉