SEM在材料分析中的应用上课讲义

SEM在材料分析中的应用

扫描电子显微镜(简称扫描电镜,英文缩写为SEM)是一种大型的分析仪器,广泛应用在材料科学、生命科学、物理学、化学等学科领域。近年来在扫描电镜上相继安装了许多专用附件,如:能谱仪(EDX)、波谱仪(WDX)、电子衍射仪(ED)等,使扫描电镜成为一种多功能的、快速、直观、综合的表面分析仪器[1]。

1扫描电镜的工作原理

扫描电镜主要由电子枪、电磁透镜、物镜、扫描线圈、信号收集及显示装置等组成。其工作原理为:由电子枪发射电子,以交叉斑作为电子源,经二级透镜及物镜的缩小形成具有一定能量、一定束流强度和束斑直径的微细电子束,在扫描线圈驱动下,于试样表面按一定时间、空间顺序作栅网式扫描。试样在电子束作用下,激发出各种信号,信号强度取决于试样表面状况。这些信号被探测器收集并经视频放大后输入显像管栅极,调制与入射电子束同步扫描的显像管亮度,得到反映试样表面形貌的电子图像[2]。

2扫描电镜的特点

（1）制样方法简单。

对表面清洁的导电材料可直接进行观察;表面清洁的非导电材料只要在表面蒸镀一层导电层即可观察。

（2）场深大，三百倍于光学显微镜。

适用于粗糙表面和断口，甚至孔洞缝隙中细微情况的观察。图像富有立体感，易于识别和解释。

（3）放大倍数在15-200000倍范围内连续可调，分辨率高，能达到3-6nm。

（4）可进行多功能分析。

采用双放大倍数装置或图像选择器，可在荧光屏上同时观察不同放大倍数或不同形式的图像。可使用加热、冷却和拉伸等样品台进行动态实验，观察各种环境条件下的相变及形态变化等[3]。

3影响扫描电镜成像的因素及控制

3.1加速电压

在控制图像质量的调节过程中，首先要考虑的是电子照明源的加速电压的选择问题。这是因为加速电压越大，电子束越容易聚焦得更细，束流也越大。由此可见,采用高的加速电压，对提高图像的分辨率和信噪比是有利的。但是，如果观察的对象是高低不平的表面或深孔，为了减小入射电子束的贯穿深度和散射体积，从而改善在不平表面上所获得图像的清晰度，采用较低的加速电压是适宜的，对于容易发生充电的非导体试样或容易烧伤的有机、生物试样，也宜采用低的加速电压[4,5]。

3.2发射电流

扫描电镜的发射电流对图像的信噪比和分辨率有着决定性的影响，高的发射电流对提高图像的分辨率是有利的，但对信噪比不利，如果采用低的发射电流则刚好相反。为了兼顾分辨率和信噪比这种相互矛盾的关系，选择适中的发射电流强度是十分重要的。一般方法是:先选择中等水平的发射电流，如果所观察试样要求的放大倍数不高，并且图像的主要矛盾是信噪比不够，则可以采用较小的发射电流；如果要求的放大倍数较高，并且图像质量的主要矛盾是在分辨率，则应逐步增加电流值，获得清晰的图像。一般来说,随着所观察试样的放大倍数增加，图像清晰度本身所要求的分辨率也相应增加，故观察倍数越高，越适宜采用大的发射电流[6]。

3.3束斑尺寸

在扫描电镜中,束斑的尺寸决定了图像的分辨率，束斑的尺寸越小，图像的分辨率越高。一般来说，理想的束斑尺寸是指相邻的扫描线接触得非常好，图像能聚焦得很清楚。如果束斑尺寸太大，则会出现扫描线重合，而图像无法聚焦；但如果束斑尺寸太小，则图像中电噪声太大，图像聚焦和消像散非常困难，另外，可能使试样表面上一些重要信息被忽视。束斑过大,焦距无法调整，而束斑过小，电噪声非常大，图像很模糊。由此可见,不同束斑对图像质量的影响。

3.4工作距离

扫描电镜工作时，为了获得高的图像分辨率，通常采取小的工作距离进行观察，因为工作距离缩短,电子束受外界的干扰也就小，比如外界的磁场和振动的干扰。但如果要观察的试样表面高低不平,要获得较大的焦深,采用大的工作距离是必要的，不过图像的分辨率可能会有所下降。一般情况下的观察，只要兼顾了焦深和分辨率，对工作距离没有特殊要求，10~20 mm都可以；但如果观察的图像要求高分辨率或者放大倍数大于2万倍，则工作距离应该选择在5~7mm。另外，对于表面粗糙的试样，工作距离要选择大于10mm，以取得足够的焦深。

3.5其他

在扫描电镜成像过程中，除了以上几个需要控制的因素外，还有扫描速度、图像反差、亮度等都对图像质量有一定影响。因此，成像时也要对此适当控制。尤其是在高倍成像时，束斑尺寸只能选择小的，如果选择较快的扫描速度，图像上的“雪花点”就会很大(电噪声大)，无法看清图像上的细节，所以只能选择慢扫描，但在慢扫描时，聚焦和消像散调节就比较困难,此时需要仔细操作。至于图像的反差、亮度，不仅取决于试样本身，很大程度上还取决于个人的喜好，但经过大量的统计和经验表明，一幅悦目图像的反差应在15~30(二次电子像)或65~75(背散射像)之间；亮度应在20~50之间。

4扫描电镜在材料分析中的应用

4.1扫描电镜在无机非金属材料研究中的应用

无机非金属材料种类繁多主要包括陶瓷玻璃、耐火材料、铸石、水泥和混凝土及复合材料等。它们的结构复杂，性能各异。利用电镜可以对上述材料的显微结构进行观察与分析，对它们的物理与化学及使用性能做出直观的评价，为改善材料性能途径的研究提供可靠的依据，同时电镜在生产工艺过程的控制，新材料设计与研制等许多方面都发挥了重要作用[3]。

陶瓷属于多晶体，其物相种类又分为晶相、玻璃和气相，依其存在的数量与分布上的差异，将赋予陶瓷不同的性能。陶瓷中晶粒的细化和均化对材料某些性能的稳定和提高有十分重要的意义。可通过对粉体的处理使之保持较狭窄的粒级分布(如过筛)，或引入合适的第二相以及均匀地加压成型，预烧等手段来实现，

但有时处理不当，也会发生晶体异常生长现象。利用SEM可以观察到晶粒的改变，从而对预烧进行监控，获得性能较好的陶瓷。

耐火材料显微结构的形成是由生产过程中的物理化学变化和机械加工因素决定的，同类型耐火材料显微结构的差异将影响耐火制品的技术性能和使用效果。借助扫描电镜的观察，我们可通过调整工艺参数来设计合理的显微结构以提高耐火材料的性能和延长使用寿命。

玻璃材料显微结构分析的主要研究对象是玻璃体内各种缺陷：如气孔、结石、玻璃分相、玻璃微晶化等。在传统的玻璃工艺中视气孔为一种缺陷.随着科技的发展，多孔玻璃因其具有孔隙率高、孔径可调、化学稳定性好、隔音、隔热、吸附性能好等优点，被广泛应用于建材、环保、化工、生物学等领域。多孔玻璃的使用性能受到气孔的形状，孔径及分布的影响。利用电镜观察孔径100纳米以上的多孔玻璃能直观地呈现孔的结构和对比度。利用SEM对孔径进行观察，说明孔径是由成孔剂颗粒大小所决定的。

水泥材料是一种多相、多组分、多孔隙的非均质材料，热料及水化产物的显徽结构不仅复杂。而且容易受矿物绷粒大小、环境条件、水灰比、养护制度和外加剂等因素的影响。同时，水化产物的种类、数量、形貌以及晶体生长情况又影响粉水泥的强度等特性。例如，由交织附生的纤维状、针状、棱柱状以及六方板状等水化产物构成的硬化水泥将强度较高，而由立方体或似球状多面体水化物构成的则强度低。粉煤灰水泥是由硅胶盐水泥熟料和粉煤灰，适量石膏磨细制成的。其凝结过程是水泥熟料先水化，然后粉煤灰中的活性SiO2和Al2O3与熟料矿物水化释放出的Ca(OH)2相反应。由于粉煤灰的球形玻璃体较稳定，表面又相当致密，不易水化，在水化7天后的粉煤灰颗粒表面，几乎没有变化，直至28天，刚能见到表面开始初步水化，略有凝胶状水化物出现，在水化90天后，粉煤灰颗粒表面开始生成大量的水化硅酸钙凝胶体，它们相互交叉连接，形成很好的粘接强度。这就是粉煤灰水泥早期强度较低，而后期强度较高的原因。

4.2扫描电镜在昆虫学研究中的应用

应用电镜技术研究昆虫的超微形态结构，对于昆虫分类学、昆虫生理学、昆虫病理学等基础学科以及资源昆虫利用,农业害虫防治等具有重要意义。近十年来，我们应用扫描电镜和透射电镜先后观察了50余种昆虫成虫、卵、幼虫、蛹

的超微形态，探讨超微形态在昆虫分类上的意义，同时，结合昆虫生理学和分子生物学技术手段研究昆虫超微结构与生理功能的关系，获得了一系列成果，为昆虫学基础理论和应用研究的发展提供了大量研究资料[7]。

4.2.1农业昆虫研究

SEM观察了茶尺蠖、菜粉蝶、蚜虫、野蚕、桑粉虱、黑刺粉虱、螨类等重要农作物害虫的超微形态，发现了一些具有分类学意义的结构特征，同时还研究了病原微生物作用于昆虫宿主细胞的病理过程，为农业害虫的生物防治提供了基础理论资料。

4.2.2城市昆虫研究

SEM观察了30种白蚁的翅面微观结构，发现了一些翅面微刻点新类型，进一步完善了利用翅面微刻点进行白蚁分类的方法，为控制白蚁的危害提供了理论资料。此外还对多种蝇类进行了SEM和TEM观察，为法医昆虫学提供了基础研究资料。

4.3能谱仪的应用

能谱仪在主要用于试样元素的鉴别、半定量分析以及元素在整个视场的分布，主要有3种表述方式：点、区域元素的半定量分析(主要应用于缺陷、未知样的判断、局部元素的偏析等)；元素面、线分布图(了解元素的分布情况,可以判断是否均匀，另外可以判断镀层的厚度及分布)；对于铝土矿主要应用点、元素面分布图来鉴别矿物的组成以及微量未知矿物的存在[8]。

带能谱分析的扫描电镜在进行成分分析时,由于不需要进行标样,节省大量校准时间,且一次谱线分析就可得到可测的全部元素。在观察试样形貌的同时就可以快速进行元素的定量、定性分析[9]。

合成纤维种类繁多，随着技术的发展，各种功能纤维不断地涌现。为了加快新产品开发的速度，对各种纤维的剖析显得尤为重要。且合成纤维粗细不一，截面直径从几个微米到几十微米不等，属于微观分析的范畴，扫描电镜观察和能谱分析是一种比较合适的手段。因合成纤维等高分子材料本身不导电，如果用能谱仪的图像采集功能采集图像，虽然经过样品处理，但图像的衬度仍不能满足图像分析的要求。为了满足新产品开发的需要，我们直接采用扫描电镜的二次电子像来进行图像分析，从而开辟了一条合成纤维分析的捷径[10]。

以一种海岛型的超细纤维为例。海岛型超细纤维是以水溶性聚酯为海，普通聚酯为岛，经复合纺丝及后处理生产的一种高性能超细合成纤维[11]。对之进行剖析可为新产品开发、生产监控、质量保证提供理论依据。对该纤维的剖析包括单丝中的单纤数、复合纤维的粗细、超细纤维的粗细及海岛比。

单丝中的单纤数:单丝用人造棉包裹，穿孔切片后处理，通过计数，单纤根数为48f 。

未经处理的纤维截面，基本上都已变形，截面形状已不规则。在生产过程中，纤维要经热处理，且在处理过程中要受到各种挤压及磨擦，所以在纤维的加工过程中会产生变形。如果根据单根纤维来表征，往往得不到正确的结果。所以要采用能谱仪的图像分析技术来进行统计分析。

根据能谱仪图像分析软件统计，单纤的平均面积为244.17μm 2。根据形貌分析且凭借以往的经验，纤维的初始形貌应为圆形，折算成圆，单纤直径为17.8μm （见图一）。

图一单丝粗细

图二超细纤维粗细经过处理后的单纤截面如图二，共分四层，由内至外纤维根数分别为1,6,12,18，共37根。经统计分析，单纤的平均截面面积为4.67μm 2。同上折算成圆，单纤直径为2.4μm 。

如果以未处理的单纤截面为海，处理后的超细纤维作为岛，该海岛纤维的岛与海比为70% 。这些表征数据为纺丝喷丝板的设计，纺丝工艺的调整，产品质量的控制提供了可靠的理论依据。

5展望

随着科学的发展，扫描电镜被广泛的应用于生活的各个角落，但就目前的研究而言，单纯以电镜应用为主的论文少了，以综合应用课题为中心的论文多了。另外，在应用的研究技术方面，除了显微学技术外，还包括细胞生物学、分子生物学和其他生命科学技术。目前，免疫细胞化学结合激光共焦显微镜和电镜技术，应用最为广泛。这种技术的结合在生命科学研究中的应用非常普遍，能解决很多实际问题。例如，光镜和电镜原位杂交技术已从技术研究走向实际应用。如果把电子显微镜和共聚显微镜有机结合应用在生物医学研究中，相互取长补短，互为补充，一定会取得很好的效果[12]。

参考文献

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[2] 张国栋.材料研究与测试方法[M].北京:冶金工业出版社,2001.

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[6] 陈晓霞. 影响高真空钨灯丝扫描电镜成像因素分析[J].武钢技术,2005,43(3):30-32.

[7] 洪健,高其康,徐正等, 扫描电镜在昆虫学研究中的应用[N].电子显微学报,2001,20(4):489

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[8] 仓向辉,赵春芳,郭永恒.扫描电镜及能谱在铝土矿相关领域应用研究[J].轻金属：2008,10

[9] 王英姿.带能谱分析的扫描电子显微镜在材料分析中的应用[J].制造技术与机

床,2007(9):80.

[10]高仪祥,曾宪春.扫描电镜及能谱仪在合成纤维研究中的应用[J].合成技术及应用，

2002,17(1):36-38

[11] 应宗荣.江苏省高分子学术论文报告会论文集[C],1998

[12] 张德添、刘安生、朱衍勇等, 电子显微技术的发展趋势及应用特点[J].现代科学仪器，

2008,1:10.

第四节《新材料及其应用》教案(北师大初二上)

第四节《新材料及其应用》教案（北师大初二上）教学重点：对学生收集、整理信息的过程的指导教学难点：对学生整理信息、加工信息的指导以及交流过程的指导教学方式：教师指导下学生自主学习课前预备：提出咨询题：提早两周向学生提供如下的调查研究的咨询题，要求学生完成调查报告．咨询题如下：１、纳米技术、２、经历合金、３、单晶硅、多晶硅〔太阳能电池〕，太阳能电池；４、钕铁硼材料；液晶材料；５、防弹衣、贫铀弹、不锈钢；６、高温超导陶瓷、航天飞机、宇航服、合成材料、稀土材料；７、交通标志和反光涂料、光导纤维、光缆分工合作：由于内容太多，对所有的同学来讲，不可能在有限的时刻内把所有的以上涉及的材料都查找清晰，为幸免学生在自由组合过程中将一些比较内向的同学遗漏，采取按教室里的座位分成6组可7组，由学生自己选出组长，每组认领课题能够是上面的咨询题，也能够是与新材料有关的其李课题．指导学生利用互联网、图书馆、音像、报刊杂志等各种渠道收集与研究咨询题有关的资料．选出全班总活动的主持人．教学过程：在课堂上每组派一名代表向同学汇报．能够借助幻灯片等软件的方式汇报，能够用实物演示，能够演讲．每组成员汇报完毕，下面的同学能够提咨询、质疑．评判的标准：评判可有教师评判和学生评判两种方式．能够设单项评奖，也可综合评奖．或以学生选票的方式评出以下几种奖项．例如：材料最详实的，讲解最深入浅出的〔能让同学听明白的〕，讲解最清晰的…… 交流、学习

学生做主持，各组选派代表汇报本组的调查情形．最后教师对整个活动做简要概括．资料的内容见媒体素材．为了更充分地调动全体学生的参与意识，特设置以下表格，使学生更好地完教学反思：

材料分析方法总结

Ｘ射线：波长很短的电磁波特征Ｘ射线：是具有特定波长的X射线，也称单色X射线。连续Ｘ射线：是具有连续变化波长的X射线，也称多色X射线。荧光Ｘ射线：当入射的X射线光量子的能量足够大时，可以将原子内层电子击出，被打掉了内层的受激原子将发生外层电子向内层跃迁的过程，同时辐射出波长严格一定的特征X射线二次特征辐射：利用X射线激发作用而产生的新的特征谱线 Ka辐射：电子由L层向K层跃迁辐射出的K系特征谱线相干辐射：X射线通过物质时在入射电场的作用下，物质原子中的电子将被迫围绕其平衡位置振动，同时向四周辐射出与入射X射线波长相同的散射X射线，称之为经典散射。由于散射波与入射波的频率或波长相同，位相差恒定，在同一方向上各散射波符合相干条件，称为相干散射非相干辐射：散射位相与入射波位相之间不存在固定关系，故这种散射是不相干的俄歇电子：原子中一个K层电子被激发出以后，L层的一个电子跃迁入K层填补空白，剩下的能量不是以辐射原子散射因子：为评价原子散射本领引入系数f (f≤E)，称系数f为原子散射因子。他是考虑了各个电子散射波的位相差之后原子中所有电子散射波合成的结果结构因子：定量表征原子排布以及原子种类对衍射强度影响规律的参数，即晶体结构对衍射强度的影响多重性因素：同一晶面族{ hkl}中的等同晶面数系统消光：原子在晶体中位置不同或种类不同引起某些方向上衍射线消失的现象吸收限 1 x射线的定义性质连续X射线和特征X射线的产生 X射线是一种波长很短的电磁波 X射线能使气体电离，使照相底片感光，能穿过不透明的物体，还能使荧光物质发出荧光。呈直线传播，在电场和磁场中不发生偏转；当穿过物体时仅部分被散射。对动物有机体能产生巨大的生理上的影响，能杀伤生物细胞。连续X射线根据经典物理学的理论，一个带负电荷的电子作加速运动时，电子周围的电磁场将发生急剧变化，此时必然要产生一个电磁波，或至少一个电磁脉冲。由于极大数量的电子射到阳极上的时间和条件不可能相同，因而得到的电磁波将具有连续的各种波长，形成连续X射线谱。特征X射线处于激发状态的原子有自发回到稳定状态的倾向，此时外层电子将填充内层空位，相应伴随着原子能量的降低。原子从高能态变成低能态时，多出的能量以X射线形式辐射出来。因物质一定，原子结构一定，两特定能级间的能量差一定，故辐射出的特征X射波长一定。 2 x 射线方向理论布拉格方程和艾瓦尔德图解 3 试述解决X射线衍射方向问题常用方法有哪些并进行比较 4 简述材料研究X射线试验方法在材料研究中的主要应用精确测定晶体的点阵常数物相分析宏观应力测定测定单晶体位相测定多晶的织够问题 5 试推导布拉格方程，解释方程中各符号的意义并说明布拉格方程的应用假设： 1）晶体视为许多相互平行且d相等的原子面 2）X射线可照射各原子面 3）入射线、反射线均视为平行光一束波长为λ的平行X射线以θ照射晶体中晶面指数为(hkl)的各原子面，各原子面产生反射。当Ⅹ射线照射到晶体上时，考虑一层原子面上散射Ⅹ射线的干涉。当Ⅹ射线以θ角入射到原子面并以θ角散射时，相距为a的两原子散射x射的光程差为：即是说，当入射角与散射角相等时，一层原子面上所有散射波干涉将会加强。与可见光的反射定律相类似，Ⅹ射线从一层原子面呈镜面反射的方向，就是散射线干涉加强的方向，因此，常将这种散射称

联考季——花生十三资料分析单项讲义

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花生十三资料分析单项讲义一：资料分析总体概述 (4) 1、考试大纲描述 (4) 2、考试时间安排 (4) 3、重点考察内容 (4) 4、做题思想 (4) 二、资料分析基础概念与解题技巧 (5) 1、资料分析核心运算公式 (5) 2、资料分析常用基本概念 (6) 3、资料分析读题方法 (9) 4、资料分析速算技巧 (11) 三：资料分析高频考点梳理 (20) 1、ABR类问题 (20) 2、比重类问题 (26) 3、比较类问题 (34) 4、比值类问题 (40) 5、综合类问题 (42)

一：资料分析总体概述 1、考试大纲描述资料分析主要测查报考者对各种形式的文字、图表等资料的综合理解与分析加工能力，这部分内容通常由统计性的图表、数字及文字材料构成。针对一段资料一般有1～5个问题，报考者需要根据资料所提供的信息进行分析、比较、推测和计算，从四个备选答案中选出符合题意的答案。资料分析主要是对文字资料、统计表、统计图（包括条形坐标图、圆形百分比图、坐标曲线图、网状图）等资料进行量化的比较和分析。应该说，这种类型的题目考查的是应试者分析、比较和量化处理的能力。 2、考试时间安排分题型分析，文字材料：6-8分钟；单纯统计表、统计图：5分钟；综合题：6-8分钟。若四个资料分析，一般会有一个文字材料，两个综合题，一个单纯统计表或统计图；所需时间为23到29分钟。平时练习控制好时间，考试时一定要预留出充分的时间以便保证准确率。 3、重点考察内容绝大多数考生都有误区，认为资料分析就是考查计算能力，我做不完只是因为计算的不快，这种观点是极其错误的，没有考官只是想招个计算器，资料分析更侧重的是综合理解与分析加工能力。资料分析考察内容有三：一是读题：如何选取关键字，如何快速准确的在大量复杂的数据中选取有用的数据。二是分析运算：如何通过分析或列出有效的计算式子计算答案，资料分析常用的公式不多，通过练习，要深刻理解，必须做到如条件反射一般。三是计算：没有人想找个计算器，计算往往都是通过各种巧算估算结合选项来分析出答案，所以，平时的练习就需要我们养成速算的习惯，从而在考试中节省出时间。 4、做题思想一、读题找出数据与列式计算同等重要：切忌忽视分析，陷入到复杂繁琐的计算当中，不仅速度没有保障，也会影响状态，造成思维混沌。二、技巧是为做题服务的：学习技巧不是为了卖弄技巧，而是为了提高做题速度。有些题目本身已经非常简单，完全没有必要再去使用技巧，直接计算反而更节约时间并且准确率可以得到保证。三、估算必然产生误差：在估算前一定要先注意选项，只有当选项差距足够安全时才可以估算，必要时候可以在估算之后估计误差范围，以免出错。四、有舍才有得，心态决定正确率：我们的目标并不是要做对所有的资料分析题，做之前按照自己平时的水平做好预计，适当放弃永远是一个最明智的选择。

材料分析方法

1球差、像散和色差是怎样造成的？如何减小这些像差？哪些是可消除的像差？答：1.球差即球面像差，是由于电磁透镜的中心区域和边缘区域对电子的折射能力能力不符合预定规律而造成的。一个物点散射的电子束经过具有球差的电磁透镜后并不聚在一点，所以像平面上得到一个弥散圆斑，在某一位置可获得最小的弥散圆斑，成为弥散圆。还原到物平面上，则半径为r s=1/4 C sα3r s为半径，Cs为透镜的球差系数，α为透镜的孔径半角。所以见效透镜的孔径半角可减少球差（决定分辨率的像差因素）。2，色差是由于入射电子的波长（能量）的非单一性所造成的。一个物点散射的具有不同波长的电子，进入透镜磁场后将沿各自的轨道运动，结果不能聚焦在一个像点上，而分别交在一定的轴向范围内，形成最小色差弥散圆斑，半径为r c=C c α|△E/E|,C c为透镜色差系数，α为透镜孔径半角，△E/E为成像电子束能量变化率。所以减小△E/E(稳定加速电压)、α 可减小色差。 3,像散是由于透镜磁场的非旋转对称而引起的(极靴内孔不圆、上下极靴不同轴、材质磁性不均及污染)。消像散器。 3什么是分辨率，影响透射电子显微镜分辨率的因素是哪些？答：分辨率：两个物点通过透镜成像，在像平面上形成两个爱里斑，如果两个物点相距较远时，两个Airy 斑也各自分开，当两物点逐渐靠近时，两个Airy斑也相互靠近，直至发生部分重叠。根据Load Reyleigh 建议分辨两个Airy斑的判据：当两个Airy斑的中心间距等于Airy斑半径时，此时两个Airy斑叠加，在强度曲线上，两个最强峰之间的峰谷强度差为19%，人的肉眼仍能分辨出是两物点的像。两个Airy斑再相互靠近，人的肉眼就不能分辨出是两物点的像。通常两Airy斑中心间距等于Airy斑半径时，物平面相应的两物点间距成凸镜能分辨的最小间距即分辨率。Δr0=0.61λ/Nsinα（N为介质的相对折射系数）影响透射电镜分辨率的因素主要有：1）衍射效应：airy斑，只考虑衍射效应，在照明光源及介质一定时，孔径角越大，分辨率越高。 2）像差（球差、像散、色差）：选择最佳孔径半角；提高加速电压（减小电子束波长）；减小球差系数。4有效放大倍数和放大倍数在意义上有何区别？有效放大倍数是把显微镜最大分辨率放大到人眼的分辨本领（0.2mm），让人眼能分辨的放大倍数。放大倍数是指显微镜本身具有的放大功能，与其具体结构有关。放大倍数超出有效放大倍数的部分对提高分辨率没有贡献，仅仅是让人观察得更舒服而已，所以放大倍数意义不大。显微镜的有效放大倍数、分辨率才是判断显微镜性能的主要参数。 12深入而详细地比较X-ray衍射和电子衍射的异同点。指出各自的应用领域及其分析特点。列举其它结构分析仪器及其应用。 1)相同点：衍射原理相似，都遵从衍射产生的必要条件（布拉格方程）和系统消光规律。得到的衍射花样在几何特征上也大致相似。 2)相异点：（1）电子波的波长短得多，在同样满足布拉格条件时，衍射角θ很小，约10-2rad。而X-ray产生衍射时，其衍射角最大可接近π/2;（2）在进行电子衍射操作时用薄晶样品(XRD一般用晶态固体)，薄样品的倒易阵点会沿着样品厚度方向延伸成杆状，因此，增加了倒易阵点和爱瓦尔德球相交截的机会，结果使略为偏离布拉格条件的电子束也能发生衍射;（3）因为电子波长短，采用爱瓦尔德球图解时，反射球半径很大，在θ较小的范围内反射球的球面可近似看成一个平面，从而也可以认为电子衍射产生的衍射斑点大致分在二维倒易截面内。这个结果使晶体产生的衍射花样能比较直观地反映，晶体内各晶面的位向，更方便于分析;（4）原子对电子的散射能力远高于X-ray（约高出四个数量级），故电子衍射束的强度更强，适合微区分析，摄取衍射花样时暴光时间仅需数秒；（5）由于物质对电子的散射作用很强，因而电子束穿透物质的能力大大减弱，故电子只适于材料表层或薄膜样品的结构分析；（6）透射电子显微镜上配置选区电子衍射装置，使得薄膜样品的结构分析与形貌有机结合起来，这是X射线衍射无法比拟的特点。电子衍射应用的领域：物相分析和结构分析；确定晶体位向；确定晶体缺陷的结构及其晶体学特征。 X-ray衍射应用的领域：物相分析，应力测定，单晶体位向，测定多晶体的结构，最主要是物相定性分析。X射线的透射能力比较强，辐射厚度也比较深，约为几um到几十um，并且它的衍射角比较大，使XRD 适宜于固态晶体的深层度分析。 13倒易空间：某一倒易矢量垂直于正点阵中和自己异名的二基本矢量组成的平面。性质：正倒点阵异名基本矢量点乘为0，同名点乘为1；倒易矢量ghkl=ha’+kb’+lc’,hkl为正点阵中的晶面指数，表明倒易矢量垂直于正点阵中相应的（hkl）晶面，倒易点阵中一个点代表的是正点阵中的一组晶面；倒易矢量的长度等于正点阵中相应晶面间距的倒数；在立方点阵中，晶面法向和同指数的晶向是平行的，即倒易矢量与相应指数的晶向[hkl]平行。 14用爱瓦尔德图解法证明布拉格定律。

访谈资料的整理和分析方法

论调查中定性研究访谈资料的整理和分析方法日期：2006-04-24 点击: 作者：中调网来源：中调网~我要投稿! 近年来，定性研究方法，尤其是访谈技术在我国的应用日益普及，然而各界关注的焦点主要集中于资料收集技术的探讨，对原始资料的分析却没有引起足够的重视。从某种意义上说，资料分析比资料收集更为重要也更为复杂。优秀的访谈只有通过优秀的分析才能将所收集的资料转换成对研究者有意义的结论，从而达到研究的目的。但是访谈资料往往因数量庞大、结构零乱而难以处理。因此，研究者需要将浩如烟海的资料“打散”、“重组”和“浓缩”，最终对资料进行意义解释。这些过程可以归结为“组织”和“连结”两部分，前者是对资料的整理过程，后者则是对资料的进一步深入分析和解释。但在实际过程中，二者是紧密相连、相互交织的。因此，本文结合“互联网与创造力研究”的个案，对访谈资料的整理和分析进行了简单的梳理和介绍，并对某些方法提出了自己的改进意见。文章第一部分简要介绍访谈资料整理和分析的特点，第二、三部分分别论述了“组织”和“连结”的具体方法，并对不同方法进行比较。最后一部分探讨了恰当使用回溯重组方法对提高分析的效率与质量的意义。关键词：定性研究访谈组织连结八十年代以来，西方学者对社会、人文学科研究方法的探讨经历了三个重要转向：方法的研究让位于方法论的探讨；定量方法的优势地位被定性方法所取代；从社会调查的阶段性过程观念转向研究的社会过程观念。这些转向大大促进了定性方法在各领域的研究和应用，相关论著不断涌现，或全面介绍定性方法，或专门探讨资料收集技术、分析技术、定性与定量结合等问题。在资料分析领域，Glaser和Strauss提出的扎根理论（grounded theory）已经产生巨大影响。同时，许多定性分析软件也得以开发，如NUDIST、Ethnograph等。相比之下，我国定性研究水平较为薄弱。一方面，对定性研究存在某些误解，认为它是可以随意进行的，主观性较强，并非科学实证的方法。因此，在一般介绍社会或市场研究方法的论著中，定性方法往往只是作为定量方法的补充而一笔带过。另一方面，对定性方法的关注集中在资料收集技术层面。近年来，定性方法尤其是深度访谈、小组座谈日益普及，不少研究机构都已配备先进的小组座谈设施，这是令人可喜的。但是，研究者关注的焦点多在技术操作层面，尤其是资料收集技术，而对资料分析方法以及定性研究背后的方法论传统却缺乏足够的重视，研究者往往只凭主观判断得出研究结论。事实上，仅有精湛的资料收集技术，而没有对资料的深入挖掘，是不能充分获得有价值的信息、实现研究目的的。英国经验主义科学家培根曾经指出，科学研究的工作应该像蜜蜂一样，“既从花园里采集资料，又对这些资料进行消化和加工，酿出蜂蜜”。然而，定性分析是一个极为复杂的过程，具有极大的弹性，不同领域、不同研究目的需要采取不同的分析策略。因此，有些西方学者致力于收集各领域研究者的定性分析策略，在此基础上，探讨其基本规律。在国内，规范的定性分析实例尚不多见，对分析技术的研究更为困难。北京大学陈向明教授的专著《质的研究方法与社会科学研究》，从方法论到具体操作层面对定性方法做了系统的介绍。然而，其中的资料分析技术主要侧重于理论建构目的，遵循的是扎根理论思想，且多以教育学等领域的个案为例。与大陆相比，台湾、香港的学者更早接触定性研究，已出版不少译著，以综合介绍型为主，主要应用于护理、教育、社会学等，而对传播学、市场研究等领域定性分析技术的探讨尚属少见。因此，本文试图结合传播学中的研究实例——互联网与创造力的关系，提出笔者对定性分析的管窥之见，以期达到抛砖引玉的目的。为了对互联网与创造力的关系做一个初步的理论探讨，提出研究的理论假设，我们在文献分析的基础上，对传播学、心理学、传播心理学领域

材料分析重点归纳

名词解释 1.物相：成分和结构完全相同的部分才称为同一个相； 2.K系辐射：K电子被打出K层时，此时外层如L，M，N……层电子来填充K空位时，则产生K系辐射； 3.相干干涉：.由于散射线与入射线的波长和频率一致，位相固定，在相同方向上各散射波符合相干条件，故称为相干散射； 4.非相干散射：X射线经束缚力不大的电子或自由电子散射后，可以得到波长比入射X射线长的X射线，且波长随散射方向不同而改变，散射位相与入射波位相之间不存在固定关系，称为非相干散射。 5.荧光辐射：当X射线光量子具有足够高的能量时，可以将被照射物质原子中内层电子激发出来，使原子处于激发状态，通过原子中壳层上电子跃迁，辐射出X射线特征谱线，叫做二次辐射，也叫荧光辐射。 6.吸收限：激发K系光电效应时，入射光子的能量必须等于或大于将K电子从K层移至无穷，λk为产生K系激发的最长波长，称远时所作的功WK，入射X射线波长必须满足λk≤1.24 V k 为K系辐射的激发限。 7.俄歇效应：K层的一个空位被L层的两个空位所代替，这种现象称俄歇效应。 8.结构因子：单位晶胞中所有原子散射波叠加的波即为结构因子，用F表示。 9. 透射电子：如果样品足够薄(1μm以下)，透过样品的入射电子为透射电子，其能量近似于入射电子能量。 10. 二次电子：当入射电子与原子核外电子发生相互作用时，会使原子失掉电子而变成离子，这个脱离原子的电子称为二次电子。 11. 背散射电子：在弹性和非弹性散射中，被固体样品原子反弹回来的一部分入射电子。 12. 吸收电子：当样品较厚时，入射电子中的一部分在样品内经多次非弹性散射后，能量耗尽，既无力穿透样品，也不能逸出表面，称为吸收电子。 13. 特征X射线：当样品原子的内层电子被入射电子激发或电离时，原子就会处于能量较高的激发状态，此时外层电子将向内层跃迁以填补内层电子的空缺，从而使具有特征能量的X 射线释放出来

八年级物理上册第二章第四节新材料及其应用教案1(新版)北师大版

《四、新材料及其应用》教学目标（一）知识与技能 1、初步认识纳米材料的高科技应用。 2、常识性了解“绿色”能源。 3、常识性了解记忆合金在各种领域的应用。（二）过程与方法通过介绍一些新材料的应用，激发学生学习物理的热情，调动学习的积极主动性。（三）情感态度与价值观通过认识和学习一些新材料，激发学生学习物理的兴趣，了解物理世界的强大。教学重点 1、初步认识纳米材料的高科技应用。教学难点 1、了解记忆合金的“记忆”能力。教学过程（一）纳米材料 21世纪是科技高速发展的一个世纪，其主要方向之一就是新材料的研制和应用。新材料的研究是人类对物质性质的认识和应用向更深层次的进军。我们在本章开始的时候就学习了物质的尺度，知道了纳米这个单位。这个单位实在是太小了，过去我们在生活中没有关注它，但现在却成了人们谈论的热门话题。原因是人们发现，将某些物质的尺度加工到1～100nm，它们的物理性质或者化学性质与较大尺度时比，发生了异常的变化，这就称为纳米材料。一些新颖的纳米材料被应用到某些产品上，产生了神气的效果。（投影）纳米材料的应用：（1）洗衣机桶的表面上用了纳米尺度的氧化硅微粒和金属离子的组合，就具有抑制细菌生长的功能。（2）普通领带的表面经过纳米方法处理后，会有很强的自洁性能，不沾水，也不沾油。（3）用纳米陶瓷粉制成的陶瓷，具有一定的可韧性，用于制造发动机的缸体，汽车会跑的更快。教师总结：纳米材料在高科技上还有很多应用，下面就由同学们来介绍吧，请同学们将昨天老师布置的要求你们上网查找有关纳米材料的资料拿出来。学生发言并讨论。教师总结，并对同学们的表现给予肯定和表扬。（二）“绿色”能源

1.资料分析讲义

1.资料分析讲义资料分析讲义师说教育集团考试教学团队编录一.试题概述资料分析着重考察报考者对文字.图形.表格三种形式的数据性.统计性资料进行综合分析推理与加工的能力。针对一段资料一般有1~5个问题，报考者需要根据资料所提供的信息进行分析.比较.计算，从四个备选答案中选出符合题意的答案。二.统计术语“◆”表示“掌握型术语”。要求考生对其定义.性质.用法及其变形都能有比较熟练的掌握。 “◇”表示“了解型术语”。只要求考生对其定义有一个基本的认识与了解即可。 ◆百分数量 A 占量B的百分比例：A÷B×100% 【例】某城市有30 万人口，其中老年人有6 万，则老年人占总人口的百分之几？【例】某城市有老年人6 万，占总人口的比例为20%，请问这个城市共有多少人？ ◆成数几成相当于分之几【例】某单位有300名员工，其中有60人是党员，则党员占总人数的几成？ ◆折数几折相当于分之几【例】

某服装原件400 元，现价280 元，则该服装打了几折？ ◆倍数 A 是B 的N 倍，则A＝B×N ◆基期（基础时期）.现期（现在时期）如果研究“和xx 年相比较，xx 年的某量发生某种变化”，则年为基期，年为现期；如果研究“和xx 年8 月相比较，xx年9 月的某量发生某种变化”，则为基期，为现期。 ◆增长量（增量）.减少量（减量）增长量＝现期量－基期量减少量＝基期量－现期量◆增长率（增长幅度.增长速度）增长率＝增长量÷基期量×100% 【例】某校去年招生人数2000 人，今年招生人数为2400 人，则今年的增幅为？【君子言解析】 2400－2000＝400，400÷2000×100%＝25% ◆减少率（减少幅度.减少速度）减少率＝减少量÷基期量×100% 【例】某校去年招生人数2400人，今年招生人数为1800人，则今年的减幅为？【君子言解析】 2400－1800＝600，600÷2400×100%＝25% 【注】很明显，“减少率”本质上就是一种未带负号的“增长率” ◆现期量.基期量增加N 倍现期量＝基期量＋基期量×N＝基期量×（1＋N）基期量＝现期量÷（1＋N）减少M 倍增长了x% 现期量＝基期量＋基期量×x%＝基期量×（1＋x%）基期量＝现期

《新材料及其应用》教案

《新材料及其应用》教案教材分析本节内容的安排主要是让学生感受到时代科技发展的脉搏，形成并保持积极向上的精神状态，初步认识科技发展对人类社会发展所产生的影响，激发学生的学习兴趣，增强学生的科技意识，鼓励学生努力学习，力争将来能在新材料的开发和应用上做贡献，有对国家和人民的使命感和责任感，对于知识方面不做具体的要求．教材上所涉及到的知识也只是起到一个抛砖引玉的作用，对新材料的认识还给同学和老师留了很广阔的空间，搜集资料的过程和同学们交流的过程是本节课的关键．在内容的实施过程中，老师对学生的活动过程的监控就显得非常重要，及时发现学生准备过程中的问题，既保证了交流活动的顺利进行，也在过程培养了学生有计划完成调查研究的科学素养．教师在这节课中重点突出了引导者的角色和参与者的角色．教学案例教学目标：知识与技能了解纳米材料、“绿色能源”和记忆合金等新材料在现代科技、工农业生产和日常生活中的应用．了解其它新材料的有关应用，培养收集整理信息的能力过程与方法通过利用不同的渠道收集信息，体验收集整理信息的过程．尝试一种新的学习方法．通过研究小组交流调查、研究结果，了解新材料的广泛应用和未来发展前景．情感、态度和价值观通过了解新材料的应用，初步认识科技对现代社会生活的影响，引导学生关心社会发展．通过学习新材料的有关知识，了解科技为人类带来的便利，提高学生学习科学的兴趣．培养学生乐于参加调查、收集资料等社会实践活动的品质．在合作中培养协作精神教学重点：对学生收集、整理信息的过程的指导教学难点：对学生整理信息、加工信息的指导以及交流过程的指导教学方式：教师指导下学生自主学习课前准备：课前布置学生上网查询有关资料提出问题：提前两周向学生提供如下的调查研究的问题，要求学生完成调查报告．问题如下：１.纳米技术、

材料分析方法周玉第二版..

第一章X 射线物理学基础 1、在原子序24（Cr）到74（W）之间选择7 种元素，根据它们的特征谱波长（Kα），用图解法验证莫塞莱定律。（答案略） 2、若X 射线管的额定功率为1.5KW，在管电压为35KV 时，容许的最大电流是多少？答：1.5KW/35KV=0.043A。 4、为使Cu 靶的Kβ线透射系数是Kα线透射系数的1/6，求滤波片的厚度。答：因X 光管是Cu 靶，故选择Ni 为滤片材料。查表得：μ m α＝49.03cm2／g，μ mβ＝290cm2／g，有公式，，，故：，解得:t=8.35um t 6、欲用Mo 靶X 射线管激发Cu 的荧光X 射线辐射，所需施加的最低管电压是多少？激发出的荧光辐射的波长是多少？答：eVk=hc/λ Vk=6.626×10-34×2.998×108/(1.602×10-19×0.71×10-10)=17.46(kv) λ 0=1.24/v(nm)=1.24/17.46(nm)=0.071(nm) 其中h为普郎克常数，其值等于6.626×10-34 e为电子电荷，等于1.602×10-19c 故需加的最低管电压应≥17.46(kv)，所发射的荧光辐射波长是0.071纳米。 7、名词解释：相干散射、非相干散射、荧光辐射、吸收限、俄歇效应答：⑴当χ射线通过物质时，物质原子的电子在电磁场的作用下将产生受迫振动，受迫振动产生交变电磁场，其频率与入射线的频率相同，这种由于散射线与入射线的波长和频率一致，位相固定，在相同方向上各散射波符合相干条件，故称为相干散射。 ⑵当χ射线经束缚力不大的电子或自由电子散射后，可以得到波长比入射χ射线长的χ射线，且波长随散射方向不同而改变，这种散射现象称为非相干散射。 ⑶一个具有足够能量的χ射线光子从原子内部打出一个K 电子，当外层电子来填充K 空位时，将向外辐射K 系χ射线，这种由χ射线光子激发原子所发生的辐射过程，称荧光辐射。或二次荧光。 ⑷指χ射线通过物质时光子的能量大于或等于使物质原子激发的能量，如入射光子的能量必须等于或大于将K 电子从无穷远移至K 层时所作的功W，称此时的光子波长λ称为K 系的吸收限。 ⑸原子钟一个K层电子被光量子击出后，L层中一个电子跃入K层填补空位，此时多余的能量使L层中另一个电子获得能量越出吸收体，这样一个K层空位被两个L层空位代替的过程称为俄歇效应。第二章X 射线衍射方向 2、下面是某立方晶第物质的几个晶面，试将它们的面间距从大到小按次序重新排列：（123），（100），（200），（311），（121），（111），（210），（220），（130），（030），（221），（110）。

《四、新材料及其应用》教案2

《四、新材料及其应用》教案教学目标（一）知识与技能 1、了解纳米材料、“绿色能源”和记忆合金等新材料在现代科技、工农业生产和日常生活中的应用。 2、了解其它新材料的有关应用，培养收集整理信息的能力。（二）过程与方法 1、通过利用不同的渠道收集信息，体验收集整理信息的过程。尝试一种新的学习方法。 2、通过研究小组交流调查、研究结果，了解新材料的广泛应用和未来发展前景。（三）情感、态度和价值观 1、通过了解新材料的应用，初步认识科技对现代社会生活的影响，引导学生关心社会发展。 2、通过学习新材料的有关知识，了解科技为人类带来的便利，提高学生学习科学的兴趣。 3、培养学生乐于参加调查、收集资料等社会实践活动的品质。在合作中培养协作精神。教学重点对学生收集、整理信息的过程的指导教学难点对学生整理信息、加工信息的指导以及交流过程的指导提出问题提前两周向学生提供如下的调查研究的问题，要求学生完成调查报告，问题如下： 1、纳米技术； 2、记忆合金； 3、单晶硅、多晶硅（太阳能电池），太阳能电池； 4、钕铁硼材料；液晶材料； 5、防弹衣、贫铀弹、不锈钢； 6、高温超导陶瓷、航天飞机、宇航服、合成材料、稀土材料； 7、交通标志和反光涂料、光导纤维、光缆；以下此表格可作为参考，但又不拘一格，从以下几个方面来了解新材料

分工合作：由于内容太多，对所有的同学来说，不可能在有限的时间内把所有的以上涉及的材料都查找清楚，为避免学生在自由组合过程中将一些比较内向的同学遗漏，采取按教室里的座位分成6组可7组，由学生自己选出组长，每组认领课题可以是上面的问题，也可以是与新材料有关的其李课题。指导学生利用互联网、图书馆、音像、报刊杂志等各种渠道收集与研究问题有关的资料。选出全班总活动的主持人。教学过程在课堂上每组派一名代表向同学汇报。可以借助幻灯片等软件的方式汇报，可以用实物演示，可以演讲。每组成员汇报完毕，下面的同学可以提问、质疑。评价的标准：评价可有教师评价和学生评价两种方式。可以设单项评奖，也可综合评奖或以学生选票的方式评出以下几种奖项；例如：材料最详实的，讲解最深入浅出的（能让同学听懂的），讲解最清楚的…… 交流、学习学生做主持，各组选派代表汇报本组的调查情况。最后教师对整个活动做简要概括。资料的内容见媒体素材。为了更充分地调动全体学生的参与意识，特设置以下表格，使学生更好地完成任务。表格如下：太阳能的利用人类生存和发展基本上依赖于太阳能，地球上除了核能以外，其他各种形式的能源，包括化石燃料（煤、石油、天然气等）能、生物质能（柴草、树木等）、风能、水力能、潮汐能和海洋能等都起源于太阳能。地球表面上每年所接受的太阳辐射能，大约是目前人类全年所消耗能量的1—2万倍。太阳能起源于太阳内部物质在高温、高压状态下的聚变反应。据推算，太阳这个巨型聚变反应球还可能维持100亿年以上。地球上常规能源的储量被大量开

材料分析及教学设计答题思路上课讲义

材料分析及教学设计答题思路

一、材料分析题 (一) 材料分析题答题结构 1. 总起：①这位老师(材料中)遵循了(违背了)、体现了、指出……，这种做法有利于、不利于、促使、可以取得良好的教育效果……;②或者直接用知识原理进行阐释。 2. 分析：结合材料分点解析(知识点+材料解析，如材料体现几个知识点则分点作答)。 3.(总结)：对于整个分析进行一两句话的总结。(不做硬性要求) (二) 材料分析题知识点积累 1.新课改内容(结合综合素质的内容) 师生：教师主导与学生主体学生观：学生是发展、独特、独立意义的人; 学习方式：自主合作探究教师：以人为本，“一切为了每一位学生的发展”;尊重、赞赏，帮助、引导。 2.德育有关原理 ①德育四大规律：德育过程是具有多种开端的对学生的知情意行的培养提高过程;德育过程是促使学生思想内部矛盾的过程;是组织学生的活动和交往，对学生多方面教育影响的过程;德育过程是一个长期的、反复的、不断前进的过程。 ②德育的八大原则：导向性原则、疏导原则、尊重学生与严格要求学生的原则、教育的一致性与连贯性原则、因材施教、知行统一、正面教育与纪律约束、依靠积极因素克服消极因素的原则 ③德育六大方法：说服教育法、榜样示范法、陶冶教育法、指导实践法、品德评价法、品德修养指导法 3 教学的原则与方法 ①教学四大基本规律：直接经验与间接经验相统一;掌握知识与发展能力相统一;教师主导与学生主体相统一;传授知识与思想教育相统一。 ②教学八大原则：科学性与教育性相结合;理论联系实际;循序渐进、因材施教、量力性原则;直观性原则、巩固性原则、启发性教学原则。 4 班级突发事件处理原则：教育性原则、客观性原则、有效性原则、可接受性原则、冷处理原则方法：沉着冷静面对、机智果断应对、公平民主处理、善于总结引导背诵内容：1.教师对于课堂突发事件的处理原则。原则：教育性原则、客观性原则、有效性原则、可接受性原则、冷处理原则（冷静公平宽容） 2.教师处理课堂突发事件的注意事项。 ①沉着冷静的面对突如其来的变故。教师应保持一种大将风度，做到处乱不惊

2020年中考物理特色专题专题32 新材料及其应用问题(解析版)

专题32 新材料及其应用问题新材料及其应用是“物质”这个一级主题划分为四个二级主题当中的一个二级主题。这部分科学内容渗透在初中物理新教材很多章节里。中考出题分值虽然不高，但属于中考试卷里热点问题，希望同学们系统归纳总结。通过收集信息，了解一些新材料的特点及其应用。了解新材料的发展对人类生活和社会发展带来的影响。有合理利用资源、保护环境的意识。能在个人力所能及的范围内对社会的可持续发展有所作为。 1.在知识方面，考查学生能否说出一些新材料的特点，如半导体受温度、光照等外界因素影响的导电特性、超导体零电阻等特点。能否列举现代社会生活中各种新材料等的应用实例。在过程体验方面，考查学生是否“经历”从图书馆、互联网上收集有关新材料研究和开发的信息过程。在此过程中，是否领悟到新材料的发展对人类生活和社会发展带来的影响，提高对科学、技术和社会关系的认识。2.中考试题里，在考查重点上有：记忆合金；纳米材料；“绿色”能源；超导体等新材料的特点及其应用。也有考查合理利用资源、保护环境的培养学生情感态度与价值观方面的问题。【例题1】当温度降低到足够低时，有些材料的电阻会变为零，这就是现象．利用这类材料输电，可最大限度地减少电能转化为(选填“核能”、“化学能”或“内能”)所造成的能量损失．【答案】超导、内能．【解析】某些物质在很低的温度时，如铝在﹣271.76℃以下，铅在﹣265.95℃以下，电阻就变成了零．这就是超导现象；电流通过导体是会放出热量，所以导线上损失的电能转化为内能．当温度降低到足够低时，有些材料的电阻变为零，这即为超导现象；由焦耳定律可知，电流通过导体是会放出热量的；超导体的电阻为0，用超导体做输电导线时，电流通过导线产生的热量为0，所以利用超导材料输电，可最大限度地减少电能转化为内能所造成的能量损失．【例题2】科学家发明一种由石墨烯制成的“排热被”，把它覆盖在电子元件上，能大幅度降低电子元件工作时的温度．这说明石墨烯具有良好的(选填“导电”或“导热”)性；用半导体材料制成的发光二极管具有导电的属性．【答案】导热；单向．【解析】石墨烯是一种新材料，它的物理性质是延展性好、导电性和导热性好、硬度大、熔点高等，根据

北师大版新材料及其应用教案

第四节新材料及其应用教学重点：对学生收集、整理信息的过程的指导教学难点：对学生整理信息、加工信息的指导以及交流过程的指导教学方式：教师指导下学生自主学习课前准备：提出问题：提前两周向学生提供如下的调查研究的问题，要求学生完成调查报告. 问题如下： 1、纳米技术、 2、记忆合金、 3、单晶硅、多晶硅（太阳能电池），太阳能电池； 4、钕铁硼材料；液晶材料； 5、防弹衣、贫铀弹、不锈钢； 6、高温超导陶瓷、航天飞机、宇航服、合成材料、稀土材料； 7、交通标志和反光涂料、光导纤维、光缆分工合作: 由于内容太多，对所有的同学来说，不可能在有限的时间内把所有的以上涉及的材料都查找清楚，为避免学生在自由组合过程中将一些比较内向的同学遗漏，采取按教室里的座位分成6组可7组，由学生自己选出组长，每组认领课题可以是上面的问题，也可以是与新材料有关的其李课题?指导学生利用互联网、图书馆、音像、报刊杂志等各种渠道收集与研究问题有关的资料?选出全班总活动的主持人. 教学过程：在课堂上每组派一名代表向同学汇报?可以借助幻灯片等软件的方式汇报，可以用实物演示，可以演讲?每组成员汇报完毕，下面的同学可以提问、质疑. 评价的标准：评价可有教师评价和学生评价两种方式?可以设单项评奖，也可综合评奖.或以学生选票的方式评出以下几种奖项. 例如：材料最详实的，讲解最深入浅出的（能让同学听懂的），讲解最清楚的…… 交流、学习学生做主持，各组选派代表汇报本组的调查情况?最后教师对整个活动做简要概括. 资料的内容见媒体素材. 为了更充分地调动全体学生的参与意识，特设置以下表格，使学生更好地完成任务.表格

材料分析方法部分课后习题答案(供参考)

第一章X 射线物理学基础 2、若X 射线管的额定功率为1.5KW，在管电压为35KV 时，容许的最大电流是多少？答：1.5KW/35KV=0.043A。 4、为使Cu 靶的Kβ线透射系数是Kα线透射系数的1/6，求滤波片的厚度。答：因X 光管是Cu 靶，故选择Ni 为滤片材料。查表得：μ m α＝49.03cm2／g，μ mβ＝290cm2／g，有公式，，，故：，解得:t=8.35um t 6、欲用Mo 靶X 射线管激发Cu 的荧光X 射线辐射，所需施加的最低管电压是多少？激发出的荧光辐射的波长是多少？答：eVk=hc/λ Vk=6.626×10-34×2.998×108/(1.602×10-19×0.71×10-10)=17.46(kv) λ 0=1.24/v(nm)=1.24/17.46(nm)=0.071(nm) 其中h为普郎克常数，其值等于6.626×10-34 e为电子电荷，等于1.602×10-19c 故需加的最低管电压应≥17.46(kv)，所发射的荧光辐射波长是0.071纳米。 7、名词解释：相干散射、不相干散射、荧光辐射、吸收限、俄歇效应答：⑴当χ射线通过物质时，物质原子的电子在电磁场的作用下将产生受迫振动，受迫振动产生交变电磁场，其频率与入射线的频率相同，这种由于散射线与入射线的波长和频率一致，位相固定，在相同方向上各散射波符合相干条件，故称为相干散射。 ⑵当χ射线经束缚力不大的电子或自由电子散射后，可以得到波长比入射χ射线长的χ射线，且波长随散射方向不同而改变，这种散射现象称为非相干散射。 ⑶一个具有足够能量的χ射线光子从原子内部打出一个K 电子，当外层电子来填充K 空位时，将向外辐射K 系χ射线，这种由χ射线光子激发原子所发生的辐射过程，称荧光辐射。或二次荧光。 ⑷指χ射线通过物质时光子的能量大于或等于使物质原子激发的能量，如入射光子的能量必须等于或大于将K 电子从无穷远移至K 层时所作的功W，称此时的光子波长λ称为K 系的吸收限。 ⑸原子钟一个K层电子被光量子击出后，L层中一个电子跃入K层填补空位，此时多余的能量使L层中另一个电子获得能量越出吸收体，这样一个K层空位被两个L层空位代替的过程称为俄歇效应。第二章X 射线衍射方向 2、下面是某立方晶第物质的几个晶面，试将它们的面间距从大到小按次序重新排列：（123），（100），（200），（311），（121），（111），（210），（220），（130），（030），（221），（110）。答：立方晶系中三个边长度相等设为a，则晶面间距为d=a/ 则它们的面间距从大小到按次序是：（100）、（110）、（111）、（200）、（210）、（121）、（220）、（221）、（030）、（130）、

材料分析方法课后答案(更新至第十章)

第一章 X 射线物理学基础 3.讨论下列各组概念的关系答案之一 (1）同一物质的吸收谱和发射谱；答：λk 吸收〈λk β发射〈λk α发射 (2）X 射线管靶材的发射谱与其配用的滤波片的吸收谱。答：λk β发射（靶）〈λk 吸收(滤波片)〈λk α发射（靶）。任何材料对X 射线的吸收都有一个K α线和K β线。如 Ni 的吸收限为0.14869 nm 。也就是说它对0.14869nm 波长及稍短波长的X 射线有强烈的吸收。而对比0.14869稍长的X 射线吸收很小。Cu 靶X 射线:K α=0.15418nm K β=0.13922nm 。 (3）X 射线管靶材的发射谱与被照射试样的吸收谱。答：Z 靶≤Z 样品+1 或 Z 靶>>Z 样品 X 射线管靶材的发射谱稍大于被照射试样的吸收谱，或X 射线管靶材的发射谱大大小于被照射试样的吸收谱。在进行衍射分析时，总希望试样对X 射线应尽可能少被吸收，获得高的衍射强度和低的背底。答案之二 1）同一物质的吸收谱和发射谱；答：当构成物质的分子或原子受到激发而发光，产生的光谱称为发射光谱，发射光谱的谱线与组成物质的元素及其外围电子的结构有关。吸收光谱是指光通过物质被吸收后的光谱，吸收光谱则决定于物质的化学结构，与分子中的双键有关。 2）X 射线管靶材的发射谱与其配用的滤波片的吸收谱。答：可以选择λK 刚好位于辐射源的K α和K β之间的金属薄片作为滤光片，放在X 射线源和试样之间。这时滤光片对K β射线强烈吸收，而对K α吸收却少。 6、欲用Mo 靶X 射线管激发Cu 的荧光X 射线辐射，所需施加的最低管电压是多少？激发出的荧光辐射的波长是多少？答：eVk=hc/λ Vk=6.626×10-34×2.998×108/(1.602×10-19×0.71×10-10)=17.46(kv) λ 0=1.24/v(nm)=1.24/17.46(nm)=0.071(nm) 其中 h 为普郎克常数，其值等于6.626×10-34 e 为电子电荷，等于1.602×10-19c 故需加的最低管电压应≥ [文档标题] [文档副标题] 2015-1-4 BY ：二专业の学渣材料科学与工程学院

材料现代分析方法知识点

材料现代分析方法知识点 1.什么是特征X射线？当管压增至与阳极靶材对应的特定值U k时，在连续谱的某些特定波长位置上出现一系列陡峭的尖峰。该尖峰对应的波长λ与靶材的原子序数Z存在着严格的对应关系，尖峰可作为靶材的标志或特征，故称尖峰为特征峰或特征谱。 2.什么是电子探针的点分析、线分析、面分析？ ①点分析：将电子束作用于样品上的某一点，波谱仪分析时改变分光晶体和探测器的位置，收集分析点的特征X射线，由特征X射线的波长判定分析点所含的元素；采用能谱仪工作时，几分钟内可获得分析点的全部元素所对应的特征X射线的谱线，从而确定该点所含有的元素及其相对含量。②线分析：将探针中的谱仪固定于某一位置，该位置对应于某一元素特征X射线的波长或能量，然后移动电子束，在样品表面沿着设定的直线扫描，便可获得该种元素在设定直线上的浓度分布曲线。改变谱仪位置则可获得另一种元素的浓度分布曲线。③面分析：将谱仪固定于某一元素特征X射线信号（波长或能量）位置上，通过扫描线圈使电子束在样品表面进行光栅扫描（面扫描），用检测到的特征X射线信号调制成荧光屏上的亮度，就可获得该元素在扫描面内的浓度分布图像。 3. XRD对样品有何要求？粉末样品应干燥，粒度一般要求约10~80μm，应过200目筛子（约0.08mm），且避免颗粒不均匀。块状样品应将其处理成与窗孔大小一致，可扫描宽度宜大于5mm，小于30mm，至少保证一面平整。 4.电子探针分析原理？电子探针是一中利用电子束作用样品后产生的特征X射线进行微区成分分析的仪器。其结构与扫描电竞基本相同，所不同的只是电子探针检测的是特征X射线，而不是二次电子或背散射电子。 5.结构因子的计算？P68 （1）简单点阵：简单点阵的晶胞仅有一个原子，坐标为（0，0，0），即X=Y=Z=0，设原子的散射因子为f，则(公式3-69) （2）底心点阵：底心点阵的晶胞有两个原子，坐标分别为（0，0，0），（1/2,1/2,0）各原子的散射因子为f，则（公式3-70）（3）体心点阵：体心点阵的晶胞有两个原子，坐标分别为（0，0，0），（1/2,1/2,1/2）各原子的散射因子为f，则（公式3-71）（4）面心点阵：面心点阵的晶胞有4个原子，坐标分别为（0，0，0），（1/2,1/2,0），（1/2,0,1/2），（0,1/2,1/2）各原子的散射因子为f，则（公式3-72） 6.X射线衍射与电子衍射的关系（比较）？P150 （1）电子波的波长短，远远小于X射线，同等衍射条件下，它的衍射半角很小，衍射束集中在前方额，而x射线的衍射半角可接近90度。（2）电子衍射反射球半径大（3）电子衍射散射强度高，物质对电子的散射比对x射线散射强约1000000倍 (4) 电子衍射不仅可以进行微区结构分析，还可以进行形貌观察，而x射线衍射却无法进行形貌分析（5）薄晶样品的倒易点阵为沿厚度方向的倒易杆，大大增加了反射球与倒易杆相截的机会，即使偏离布拉格方