材料的表征技术
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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射线荧光光谱 (XFS)，电子探针X射线显微分析 (EPMA)
X射线光电子能谱 (XPS)，俄歇电子能谱 (AES)
4. 分子结构分析
利用电磁波与分子键和原子核的作用，获得分 子结构信息。 如： 红外 (IR)，拉曼 (Raman) ，荧光光谱 (PL)利用电 磁波与分子键作用时的发射效应；
X射线荧光光谱仪
用初级X射线照射样品，试样激发出了不同波 长的荧光X射线。对荧光X射线的分析检测有两种方 式：一是将他们按波长分开，通过检测不同波长的 X射线强度来进行定性、定量分析，采用波长色散X 射线荧光光谱仪；另一类是将荧光X射线按电子能 量分开，测量光子能量来进行定量定性分析，则采 用能量色散型X荧光光谱仪。
利用电磁波或运动电子束、中子束，与 材料内部规则排列的原子作用产生相干散射， 获得携带材料内部原子排列信息的衍射斑点， 重组处物质内部结构。
3.成分和价键分析
大部分手段都是基于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。
研究对象 微结构与显微成分 微结构与性能的关系 微结构形成的条件与过程机理
材料的性能由微结构所决定，人们可通过控制材料的微结构， 使其形成预定的结构， 从而具有所希望的性能。
电子显微分析是利用聚焦电子束与式样物质相互作用产生各 种物理信号，分析式样物质的微区形貌、晶体结构和化学组 成。 方法： 1、透射电镜（TEM）
2. 了解现代分析技术领域里的新技术及其发展 动态。
3. 掌握各种现代分析技术手段在宝石学中的应 用。
X－射线的发现：
1895年，德国物理学家伦琴在研究真空管高压放电现象时偶然发现， 也叫伦琴射线。因此，1901年成为世界上第一位诺贝尔奖获得者。
底片显影后的手指骨 世界上第一位诺贝尔奖获得者？
Frau Röntgen's hand
近二十年来宝石学上的重要进展几乎都体现在先 进技术手段的使用上。
如何快速、无损、准确地鉴定宝石将是未来宝石 学家面临的重要研究课题。
本专业所使用的主要大型仪器
1. X射线荧光分析 2. 电子显微分析 3. 红外光谱分析紫外 4. 紫外-可见吸收光谱分析 5. 激光拉曼光谱 6. 阴极发光仪 7. X射线衍射分析 8. 其它一些分析方法
1、输入什么信号；2、获取什么信号；3、输入信号与 Leabharlann Baidu料的相互作用，以及输出信号的产生过程。
9
信号 输入
X-射线、光子、 电子、离子束、 中子
掌握和 灵活运 用常见 的表征 手段。
材料
信号 输出
X-射线、光子、 电子、离子束、 中子
10
现代材料分析的主要内容
1. 组织形貌分析 2. 物相分析 3. 成份和价健分析 4. 分子结构分析
2、扫描电镜（SEM） 3、电子探针（EMPA）
电子显微分析在材料学中的应用
①晶相、玻璃相、气相的存在与分布； ②晶粒大小、形状、位置； ③气孔的尺寸、形式、位置； ④显微缺陷、微裂纹、晶体缺陷； ⑤晶界及其所在处的杂质； ⑥微区的成分分析。
材料科学与工程就是研究有关材料组成、结构、 制备工艺流程与材料性能和用途的关系的知识。
材料成分与结构、合成与生产过程、性质及使 用效能称之为材料科学与工程的四个基本要素。
成分和结构从根本上决定了材料的性能。总
的来说一种材料或一种物质其性能取决于它本身
的两个属性。一个是它的化学成分，另一个是它
电子显微分析
眼睛是人类认识客观世界的第一架“光学仪器”。 但它能力有限，若两个细小物体间的距离小于0.1mm 时，眼睛就无法 把他们分开。
光学显微镜的发明为人类认识微观世界提供了重 要的工具。随着科学技术的发展，光学显微镜因其有 限的分辨本领而难以满足许多微观分析的需求。
上世界30年代后，电子显微镜的发明将分辨本 领提高到纳米量级，同时也将显微镜的功能由单一的 形貌观察扩展到集形貌观察、晶体结构、成分分析等 于一体。人类认识微观世界的能力从此有了长足的发 展。
核磁共振 (NMR)是利用原子核与电磁波的作用获得 分子结构信息。
1. X射线荧光分析
主
2. 电子显微分析
要
的
3. 红外光谱分析紫外
材
4. 紫外-可见吸收光谱分析
料 分
5. 激光拉曼光谱
析
6. 阴极发光仪
技 术
7. X射线衍射分析
8. 其它一些分析方法
1. 掌握所介绍仪器的基本概念和原理、熟悉仪 器结构、性能、实验操作的方法，并了解和 基本掌握它们在材料微观组织结构和成分分 析中的应用。
内部的组织结构。
对材料的成分和结构进行精确表征是材料 研究的基本要求，也是实现性能控制的前提。
材料现代分析方法是一门关于材料成分及结 构表征的技术性实验方法性的课程。
材料分析方法的理论依据 （重点）
材 材料与输入
信号相互作 用，产生输
料
出信号。
信号 输入
信号 输出
比较输入 和输出信 号，获取 材料的相 关信息。
WDX1000波长色散X射线荧光光谱仪
能量色散X射线荧光光谱仪
在宝石研究中的应用 X射线荧光光谱仪适用于各种宝石的无损测试。
具有分析的元素范围广； 谱线简单，相互干扰少，分析方法简单； 分析浓度范围较广，从常量到微量； 分析快速、准确、无损。
近年来受到世界各大宝石研究所和宝石检测机构 重视并加以应用。
1. 组织形貌分析 微观结构的分析对于理解材料的本质至关重要
光学显微镜 (OM) 电子显微镜 (SEM) 扫描探针显微镜 (SPM)
2. 物相分析 是指利用衍射的方法探测晶格类型和晶胞常数，
确定物质的相结构。 X-射线衍射 (XRD) 电子衍射 (ED) 中子衍射 (ND)
材料的表征技术
为什么要学习这门课程？
材料生产：
原材料和产品的成分、结构和性质怎样（原材 料和产品质量检测）？材料生产过程的质量监控等。
材料研发：
1)材料成分-结构-性质的研究
2)新材料的研发：材料设计-合成-分析测试-调 整工艺参数-合成-分析测试-材料制备工艺
宝石学鉴定与研究：
解决传统的珠宝检测仪所无法解决的疑难问题
X射线荧光光谱 (XFS)，电子探针X射线显微分析 (EPMA)
X射线光电子能谱 (XPS)，俄歇电子能谱 (AES)
4. 分子结构分析
利用电磁波与分子键和原子核的作用，获得分 子结构信息。 如： 红外 (IR)，拉曼 (Raman) ，荧光光谱 (PL)利用电 磁波与分子键作用时的发射效应；
X射线荧光光谱仪
用初级X射线照射样品，试样激发出了不同波 长的荧光X射线。对荧光X射线的分析检测有两种方 式：一是将他们按波长分开，通过检测不同波长的 X射线强度来进行定性、定量分析，采用波长色散X 射线荧光光谱仪；另一类是将荧光X射线按电子能 量分开，测量光子能量来进行定量定性分析，则采 用能量色散型X荧光光谱仪。
利用电磁波或运动电子束、中子束，与 材料内部规则排列的原子作用产生相干散射， 获得携带材料内部原子排列信息的衍射斑点， 重组处物质内部结构。
3.成分和价键分析
大部分手段都是基于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。
研究对象 微结构与显微成分 微结构与性能的关系 微结构形成的条件与过程机理
材料的性能由微结构所决定，人们可通过控制材料的微结构， 使其形成预定的结构， 从而具有所希望的性能。
电子显微分析是利用聚焦电子束与式样物质相互作用产生各 种物理信号，分析式样物质的微区形貌、晶体结构和化学组 成。 方法： 1、透射电镜（TEM）
2. 了解现代分析技术领域里的新技术及其发展 动态。
3. 掌握各种现代分析技术手段在宝石学中的应 用。
X－射线的发现：
1895年，德国物理学家伦琴在研究真空管高压放电现象时偶然发现， 也叫伦琴射线。因此，1901年成为世界上第一位诺贝尔奖获得者。
底片显影后的手指骨 世界上第一位诺贝尔奖获得者？
Frau Röntgen's hand
近二十年来宝石学上的重要进展几乎都体现在先 进技术手段的使用上。
如何快速、无损、准确地鉴定宝石将是未来宝石 学家面临的重要研究课题。
本专业所使用的主要大型仪器
1. X射线荧光分析 2. 电子显微分析 3. 红外光谱分析紫外 4. 紫外-可见吸收光谱分析 5. 激光拉曼光谱 6. 阴极发光仪 7. X射线衍射分析 8. 其它一些分析方法
1、输入什么信号；2、获取什么信号；3、输入信号与 Leabharlann Baidu料的相互作用，以及输出信号的产生过程。
9
信号 输入
X-射线、光子、 电子、离子束、 中子
掌握和 灵活运 用常见 的表征 手段。
材料
信号 输出
X-射线、光子、 电子、离子束、 中子
10
现代材料分析的主要内容
1. 组织形貌分析 2. 物相分析 3. 成份和价健分析 4. 分子结构分析
2、扫描电镜（SEM） 3、电子探针（EMPA）
电子显微分析在材料学中的应用
①晶相、玻璃相、气相的存在与分布； ②晶粒大小、形状、位置； ③气孔的尺寸、形式、位置； ④显微缺陷、微裂纹、晶体缺陷； ⑤晶界及其所在处的杂质； ⑥微区的成分分析。
材料科学与工程就是研究有关材料组成、结构、 制备工艺流程与材料性能和用途的关系的知识。
材料成分与结构、合成与生产过程、性质及使 用效能称之为材料科学与工程的四个基本要素。
成分和结构从根本上决定了材料的性能。总
的来说一种材料或一种物质其性能取决于它本身
的两个属性。一个是它的化学成分，另一个是它
电子显微分析
眼睛是人类认识客观世界的第一架“光学仪器”。 但它能力有限，若两个细小物体间的距离小于0.1mm 时，眼睛就无法 把他们分开。
光学显微镜的发明为人类认识微观世界提供了重 要的工具。随着科学技术的发展，光学显微镜因其有 限的分辨本领而难以满足许多微观分析的需求。
上世界30年代后，电子显微镜的发明将分辨本 领提高到纳米量级，同时也将显微镜的功能由单一的 形貌观察扩展到集形貌观察、晶体结构、成分分析等 于一体。人类认识微观世界的能力从此有了长足的发 展。
核磁共振 (NMR)是利用原子核与电磁波的作用获得 分子结构信息。
1. X射线荧光分析
主
2. 电子显微分析
要
的
3. 红外光谱分析紫外
材
4. 紫外-可见吸收光谱分析
料 分
5. 激光拉曼光谱
析
6. 阴极发光仪
技 术
7. X射线衍射分析
8. 其它一些分析方法
1. 掌握所介绍仪器的基本概念和原理、熟悉仪 器结构、性能、实验操作的方法，并了解和 基本掌握它们在材料微观组织结构和成分分 析中的应用。
内部的组织结构。
对材料的成分和结构进行精确表征是材料 研究的基本要求，也是实现性能控制的前提。
材料现代分析方法是一门关于材料成分及结 构表征的技术性实验方法性的课程。
材料分析方法的理论依据 （重点）
材 材料与输入
信号相互作 用，产生输
料
出信号。
信号 输入
信号 输出
比较输入 和输出信 号，获取 材料的相 关信息。
WDX1000波长色散X射线荧光光谱仪
能量色散X射线荧光光谱仪
在宝石研究中的应用 X射线荧光光谱仪适用于各种宝石的无损测试。
具有分析的元素范围广； 谱线简单，相互干扰少，分析方法简单； 分析浓度范围较广，从常量到微量； 分析快速、准确、无损。
近年来受到世界各大宝石研究所和宝石检测机构 重视并加以应用。
1. 组织形貌分析 微观结构的分析对于理解材料的本质至关重要
光学显微镜 (OM) 电子显微镜 (SEM) 扫描探针显微镜 (SPM)
2. 物相分析 是指利用衍射的方法探测晶格类型和晶胞常数，
确定物质的相结构。 X-射线衍射 (XRD) 电子衍射 (ED) 中子衍射 (ND)
材料的表征技术
为什么要学习这门课程？
材料生产：
原材料和产品的成分、结构和性质怎样（原材 料和产品质量检测）？材料生产过程的质量监控等。
材料研发：
1)材料成分-结构-性质的研究
2)新材料的研发：材料设计-合成-分析测试-调 整工艺参数-合成-分析测试-材料制备工艺
宝石学鉴定与研究：
解决传统的珠宝检测仪所无法解决的疑难问题