材料现代研究方法 1 优质课件
合集下载
材料的现代分析测试方法幻灯片PPT
三. 波谱仪与能谱仪比较
与波谱仪相比，能谱仪的缺点： 1. 能量分辨率低. 2. 峰背比差、检测极限高，定 量 分析精度差. 3. Be窗. 4. LN2冷却.
作用: 用来获得扫描电子束, 作为 使样品产生各种物理信号
的 激发源.
1. 电子枪 2. 聚光镜(电磁透镜) 3. 光阑 4. 样品室
用于SEM的电子枪有两种类型
热电子发射型: 普通热阴极三极电子枪 六硼化镧阴极电子枪
场发射电子枪: 冷场发射型电子枪 热场发射型电子枪
几种类型电子枪性能
二. 扫描系统
五. 电源系统
组成：稳压、稳流及相应的平安 保护电路等。
作用：提供扫描电子显微镜各部 分所需要的电源。
六. 真空系统
组成：机械泵、扩散泵、空压机、 电磁阀及相应的真空管路等。
作用：建立能确保电子光学系统正 常工作、防止样品污染所必 须的真空度。
第五节 SEM的主要性能
一. 分辨率
分辨率的主要决定因素: 1. 电子束斑直径 2. 入射电子束在样品中的扩展效应 3. 信噪比
Mn)
SEM图象放大倍数:
显象管荧光屏边
长
.
电子束在试样上(一样方向)扫描宽度
三. 景深
第六节 SEM的样品制备
SEM对样品的最重要的要求是 样品要导电.
一. 导电材料试样制备 二. 非金属材料试样制备 三. 生物医学材料试样制备
一. 导电材料试样制备
1. 试样尺寸尽可能小些，以减轻 仪器污染和保持良好真空。
漫散射
漫散射的深度与原子序数有关
二. 放大倍数
显微镜的放大倍数: 象与物大小之比 TEM和OM: M总=M１M２……Ｍｎ 式中： M１……Ｍｎ——各个透镜的放大倍数 n ——透镜数目
精品现代材料分析-红外吸收光谱介绍PPT课件
H
R1 C
H
H 3040~3010
C R2
R2 3040~3010
C H
1420~1410 1420~1410
895~885
990 910 840~800
965
730~675
1658~1698 1645~1640 1675~1665 1675~1665 1665~1650
（3）炔烃
末端炔烃的C-H伸缩振动一般在3300 cm-1处 出现强的尖吸收带。
对于伸缩振动来说，氢键越强，谱带越宽，吸收强度越 大，而且向低波数方向位移也越大。
对于弯曲振动来说，氢键则引起谱带变窄，同时向高波 数方向位移。
O H NH 游离
R
R
HN H O 氢键
C=O 伸缩 N-H 伸缩 N-H 变形
1690
3500
1620-1590
1650
3400
1650-1620
HO O
苯环取代类型在2000~1667cm-1和 900~650cm-1的图形
邻、间及对位二甲苯的红外光谱
（5）醇和酚
在稀溶液中，O-H键的特征吸收带位于3650～3600 cm-1；在纯液体或固体中，由于分子间氢键的关系， 使这个吸收带变宽，并向低波数方向移动，在 3500～3200 cm-1处出现吸收带。
~17ห้องสมุดไป่ตู้0
~1760（游离态）
（5）芳环、C=C、C=N伸缩振动区 1675~1500cm-1
① RC=CR′ 1620 1680 cm-1 强度弱， R=R′（对称）时，无红外活性。
② 芳环骨架振动在1600～1450 cm-1有二到四 个中等强度的峰，是判断芳环存在的重要标 志之一。
R1 C
H
H 3040~3010
C R2
R2 3040~3010
C H
1420~1410 1420~1410
895~885
990 910 840~800
965
730~675
1658~1698 1645~1640 1675~1665 1675~1665 1665~1650
（3）炔烃
末端炔烃的C-H伸缩振动一般在3300 cm-1处 出现强的尖吸收带。
对于伸缩振动来说，氢键越强，谱带越宽，吸收强度越 大，而且向低波数方向位移也越大。
对于弯曲振动来说，氢键则引起谱带变窄，同时向高波 数方向位移。
O H NH 游离
R
R
HN H O 氢键
C=O 伸缩 N-H 伸缩 N-H 变形
1690
3500
1620-1590
1650
3400
1650-1620
HO O
苯环取代类型在2000~1667cm-1和 900~650cm-1的图形
邻、间及对位二甲苯的红外光谱
（5）醇和酚
在稀溶液中，O-H键的特征吸收带位于3650～3600 cm-1；在纯液体或固体中，由于分子间氢键的关系， 使这个吸收带变宽，并向低波数方向移动，在 3500～3200 cm-1处出现吸收带。
~17ห้องสมุดไป่ตู้0
~1760（游离态）
（5）芳环、C=C、C=N伸缩振动区 1675~1500cm-1
① RC=CR′ 1620 1680 cm-1 强度弱， R=R′（对称）时，无红外活性。
② 芳环骨架振动在1600～1450 cm-1有二到四 个中等强度的峰，是判断芳环存在的重要标 志之一。
材料科学基础PPT精品课件幻灯片
❖ 材料发展动力： ▪ 社会需求（市场拉动） ▪ 技术发展（技术推动） ▪ 科学发展（对物质的了 解，是创新的源泉）
• 硅时代（1950年）
• 20新20/材12/1料9 时代（1990年材、料科特学征与工是程多学院种材材料学料教研并室存）
8
2020/12/19
材料科学与工程学院材料学教研室
9
材料的历史：300,000 BC—3,500 BC
川徐家岭楚墓出土。龙首、虎颈、虎身、虎尾、
编钟：春秋中期，1978年河南淅川出土， 龟足，张口吐舌，牙齿犀利。龙首上附六条蛇
最大钟通高120.4厘米，舞修52.3厘米，
形龙。脊背上有有一方座，座上有一神兽也为
铣间59.7厘米。该钟一组26件，形制相同， 龙首，口衔一条龙，龙 首。通身饰动物纹和
大2小02依0/1次2/递19减。
2020/12/19
材料科学与工程学院材料学教研室
3
提到“材料”，同学们会想到什么？列举一下现 代生活中用到了哪些材料？给材料下个定义。
请同学们能不能根据材料的发展来划分历史？如 果能，是怎样划分的？ 材料科学与材料工程有什么区别？
请问同学们材料是怎样分类的？
如何认识材料的科学问题？ （链接）
2020/12/19
•
由于材料的重要性，历史学家常常根据人类使用的材料来划分
人类社会发展的历史阶段。从古代到现在人类使用材料的历史共经
历了七个时代，其中的有些时代持续了几个世纪，各时代的开始时
间：
• 旧、新石器时代（公元前10万年） • 陶器时代 • 青铜器时代（公元前3000年） • 铁器时代（公元前1000年） • 水泥时代（公元0年） • 钢时代（1800年）
6
整套课件：材料现代研究方法(北京航空航天大学)精选全文完整版
α,β,γ规定； 晶胞内部各个原子的坐标x,y,z。坐标参数的
意义是指由晶胞原点指向原子的矢量ｒ, 用单位 矢量 a, b , c 表达,即
r xa yb zc
晶向指数与晶面指数
为了更精确地研究晶体的结构,需要用一种符号来 表示晶体中的平面和方向(即晶面和晶向)。
点阵中穿过若干结点的直线方向称为晶向 确定晶向指数的步骤如下： 1.过原点作一平行于该晶向的直线； 2.求出该直线上任一点的坐标(以a.b.c为单位)； 3.把这三个坐标值比化为最小整数比,如u:v:w； 4.将所得的指数括以方括号[uvw]。
点阵与晶体结构
阵点(几何点代替结构单元)和点阵(阵点的分布总体) 注意与晶体结构(=点阵+结构单元)的区别。
点阵与晶体结构
Steps to reach lattice 1, determine the basic unit 2, regard the unit as a point 3, the geometry of the points = lattice
13.六方(P); 14.菱方(R)
二、晶体结构的对称性
对称是指物体相同部分作有规律的重复。
对称的物体是由两个或两个以上的等同部分组成, 通过一定的对称操作后,各等同部分调换位置,整个 物体恢复原状,分辨不出操作前后的差别。
对称操作指不改变等同部分内部任何两点间的距离, 而使物体中各等同部分调换位置后能够恢复原状的 操作。
点阵与晶体结构
c
g-Fe, fcc
b a
c
Cu3Au, simple cubic
a
b
14种空间点阵(Bravais点阵)
根据晶体的对称特点,可分为7个晶系：
1) 三斜晶系(triclinic 或anorthic) a≠b≠c；α≠β≠γ≠90˚。
意义是指由晶胞原点指向原子的矢量ｒ, 用单位 矢量 a, b , c 表达,即
r xa yb zc
晶向指数与晶面指数
为了更精确地研究晶体的结构,需要用一种符号来 表示晶体中的平面和方向(即晶面和晶向)。
点阵中穿过若干结点的直线方向称为晶向 确定晶向指数的步骤如下： 1.过原点作一平行于该晶向的直线； 2.求出该直线上任一点的坐标(以a.b.c为单位)； 3.把这三个坐标值比化为最小整数比,如u:v:w； 4.将所得的指数括以方括号[uvw]。
点阵与晶体结构
阵点(几何点代替结构单元)和点阵(阵点的分布总体) 注意与晶体结构(=点阵+结构单元)的区别。
点阵与晶体结构
Steps to reach lattice 1, determine the basic unit 2, regard the unit as a point 3, the geometry of the points = lattice
13.六方(P); 14.菱方(R)
二、晶体结构的对称性
对称是指物体相同部分作有规律的重复。
对称的物体是由两个或两个以上的等同部分组成, 通过一定的对称操作后,各等同部分调换位置,整个 物体恢复原状,分辨不出操作前后的差别。
对称操作指不改变等同部分内部任何两点间的距离, 而使物体中各等同部分调换位置后能够恢复原状的 操作。
点阵与晶体结构
c
g-Fe, fcc
b a
c
Cu3Au, simple cubic
a
b
14种空间点阵(Bravais点阵)
根据晶体的对称特点,可分为7个晶系：
1) 三斜晶系(triclinic 或anorthic) a≠b≠c；α≠β≠γ≠90˚。
材料现代研究方法 1-课件
☆ 重要的几何学特征： 对称性 几何形体中相同部分有规律地重复出现。
岩盐晶体外形的对称：
a
1）对称面 分为左右两个相等图形。
2）对称轴 绕Z轴旋转90°后，整个晶体形态不变。 b 3）对称心 与中心O等远的两端情况相同等。
90° Z
b′
O
a′
对称形体经一定变换后恢复原状 → 对称变换 对称变换时凭借的几何元素（点、线、面）→对称元素
结点位置用该点坐标以点阵常数相对值表示， 如体心位置坐标为 a/2 b/2 c/2 ，结点坐标为［［1/2 1/2 1/2 ］］
简单点阵 1 ［［000］］
体心点阵 2 ［［000］］ ［［1/2 1/2 1/2 ］］
底心点阵 2
面心点阵 4
［［000］］
［［1/2 1/2 0 ］］
2020/5/11
度α(=2π/n)后，整个形体恢复 原来形态。
对称元素 参照轴线
称n次旋转轴 → 对称轴
Ci1
Ci2
Ci3
Ci4
Ci6
2020/5/11
旋转-反演对称： 形体绕某一轴旋转一定角
度α(= 2π /n)后，再经反演变 换，形体恢复原来形态。
对称元素 参照轴线 称反演轴
8
Al-Ni-Ru合金中准晶高分辨像。取向有序而无平移周期 序的准晶被称为是介于非晶和晶体之间的第三固体。
（JEM-4000EX)
2020/5/11
9
考查不同晶体对称情况可发现: 1)不同晶体具有不同种类和数量的对称; 2)一个晶体的对称元素种类和数量是有 限的;
2020/5/11
如立方晶体有 3个四次轴、 4个三次轴、 6个二次轴、 9个对称面、 1个对称心。
材料现代分析方法PPT课件
第一篇 总论
（材料现代分析方法基础与概述）
第一章 电磁辐射与材料结构
第一节电磁辐射与物质波
一 电磁辐射与波粒二象性
电磁辐射（光的波动性）：在空间传播的交变电 磁场（电磁波）。
特点：不依赖物质存在；横波；同一介质中波速 不变；真空光速极限(c3108m/s)。
主要物理量：振幅；频率(Hz)；波长；相位。
• M叫谱线多重性符号，表示n与L一定的 光谱项由M个能量稍有差别的分裂能级 (光谱支项)构成。
• 能级的分裂取决于J，每一个光谱支项对 应于J的一个取值，M为J 可能取值的个 数(LS时，M=2S+1；L<S时，M=2L+1)
塞曼分裂
• 当有外磁场存在时，光谱支项将进一步 分裂为能量差异更小的若干能级，这种 现象叫塞曼(Zeeman)分裂。
真空中的相互关系：
=c
(1-1)
光的粒子性： 斯托列托夫实验（1872年，莫斯科大学）
• 实验结果 ：
• (1) 光照使真空管出现自 由电子。
• (2) 入射光的频率必须大 于某一确定值才有电子 出现，该值与真空管阴 极材料有关。
• 波动理论无法解释此现 象。
光电效应表明电磁辐射具有粒子性。
• 爱因斯坦的光电理论（1905年，1916年由 密立根实验证实）：
取值：L+S，L+S-1，…，|L-S|。当L<S 时有2L+1个值，当LS时有2S+1个值。
• M量J的称大总小磁，量取子值数：，0表，征±P1J,沿±外2,…磁,场±方J（向J分 为整数）或：0，±1/2，±3/2,…，±J(J 为半整数)。
原子的能级可用符号nMLJ表示，称为光 谱项
• 对应于L=0，1，2，3，4，… 常用大 写字母S，P，D，F，G，…表示。
材料现代分析方法课件- 概论
● 分 辨 率：0.34nm ● 加速电压：75KV－200KV ● 放大倍数：25万倍 ● 能 谱 仪：EDAX－9100 ● 扫描附件：S7010
JEM-2010透射电镜
加速电压200KV LaB6灯丝 点分辨率 1.94Å
CM200-FEG场发射枪电镜
加速电压20KV、40KV、80KV、 160KV、200KV 可连续设置加速电压 热场发射枪 晶格分辨率 1.4Å 点分辨率 2.4Å 最小电子束直径1nm 能量分辨率约1ev 倾转角度α=±20度
a axis (inclination)
Operation range:15～120°
b axis (intraplanar rotation)
Operation range:360°
Z axis (front and back) Operation range:10mm
Z axis
薄膜测试-Thin film measurement 极图测试-Pole figure measurement 残余应力-Residual Stress measurement
镍基合金中第二相（GdNi5）粒子在基体中的分布
母相
透射电镜-位向分析
母相 新相
图像分析的分辨率
（3）表面分析方法及分辨尺度
本课程主要内容
材料X射线衍射分析技术 材料微观结构的电子显微学分析 谱分析技术
1) X射线衍射分析技术
X射线物理学基础 X射线衍射方向 X射线衍射强度 多晶体分析方法 物相分析及点阵参数精确测定 宏观残余应力的测定 多晶体织构的测定
材料分析方法
Analysis Method of Materials
公认的材料科学与工程四大要素
JEM-2010透射电镜
加速电压200KV LaB6灯丝 点分辨率 1.94Å
CM200-FEG场发射枪电镜
加速电压20KV、40KV、80KV、 160KV、200KV 可连续设置加速电压 热场发射枪 晶格分辨率 1.4Å 点分辨率 2.4Å 最小电子束直径1nm 能量分辨率约1ev 倾转角度α=±20度
a axis (inclination)
Operation range:15～120°
b axis (intraplanar rotation)
Operation range:360°
Z axis (front and back) Operation range:10mm
Z axis
薄膜测试-Thin film measurement 极图测试-Pole figure measurement 残余应力-Residual Stress measurement
镍基合金中第二相（GdNi5）粒子在基体中的分布
母相
透射电镜-位向分析
母相 新相
图像分析的分辨率
（3）表面分析方法及分辨尺度
本课程主要内容
材料X射线衍射分析技术 材料微观结构的电子显微学分析 谱分析技术
1) X射线衍射分析技术
X射线物理学基础 X射线衍射方向 X射线衍射强度 多晶体分析方法 物相分析及点阵参数精确测定 宏观残余应力的测定 多晶体织构的测定
材料分析方法
Analysis Method of Materials
公认的材料科学与工程四大要素
材料现代研究方法 PPT
2.2 X射线的本质、能量
X射线本质上和无线电波、可见光、射线一样，也是 一种电磁波，具有波粒二象性。其波长在0.01~10nm之 间，介于紫外线和射线之间，但没有明显的界限。其 短波段与射线长波段相重叠，其长波段则与紫外线的 短波段相重叠。
γ射线
Ｘ射线
UV
IR
可见光
微波
无线电波
１０－１５
１０－１０
材料现代研究方法
第1章 绪论
1.1 材料研究的意义和内容
什么是材料？
材料是指将原料通过物理或者化学的方法加工制成的金属、 无机非金属、有机高分子和复合材料的固体物质。
金属材料：导电性、塑性和韧性好。 无机非金属材料：硬度高，韧性差。
高分子材料：强度、弹性模量低。 造成这些材料不同性能的原因就是因为材料的物质组成和 结构不同。从原子结构来讲，就是化学键不同。比如金属材 料是由金属键结合的，无机非金属材料主要是由离子键和共 Hale Waihona Puke 键结合的。2.3 X射线的产生
目前，衍射实验使用的X射线，都是以阴极射线 （即高速度的电子流轰击金属靶）的方式获得的，所 以要获得X射线必须具备如下条件： 1.电子源(阴极): 产生自由电子，加热钨丝发射热电子。 2.靶材(阳极): 设置自由电子撞击的靶子，如阳极靶， 用以产生X射线。 3.高压发生器: 用以加速自由电子朝阳极靶方向加速运 动。 4.真空: 将阴阳极封闭于小于133.310-6 Pa的高真空中， 保持两极洁净，促使加速电子无阻挡地撞击到阳极靶 上。
X射线管-产生X射线的核心装置
(1)阴极 阴极的功能是发射电子。它由钨丝制成，在 通以一定的电流加热后便能释放出热辐射电子。
为使电子束集中，在阴极灯丝外加上聚焦罩，并使灯 丝与聚焦罩之间始终保持100-400V的电位差。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
如两个对称面相交，交线必为对称轴；四次轴与三次 轴共存时，交角必为54°44′，且它们的数量分别为3和 4个，等等。
这些制约规律使宏观对称的组合方式 只能有32种， 称32种点群。
2019/11/21
11
1.2 晶体结构
晶体结构：组成晶体的物质点在三维空间呈周期排列的构型 。
晶 胞：能完全体现晶体结构物质组成和几何分布特征， 并能显现对称特征的基本单元。
结点位置用该点坐标以点阵常数相对值表示， 如体心位置坐标为 a/2 b/2 c/2 ，结点坐标为［［1/2 1/2 1/2 ］］
简单点阵 1 ［［000］］
体心点阵 2 ［［000］］ ［［1/2 1/2 1/2 ］］
底心点阵 2
面心点阵 4
［［000］］
［［1/2 1/2 0 ］］
2019/11/21
主编 机械工业出版社 1989
固体X射线学
黄胜涛
主编 高等教育出版社 1985
2019/11/21
4
2019/11/21
5
1.1 晶体的对称性
☆晶
体：大量的、彼此相同的质点或几种质点在三维空间规则 排列而成的物体。
☆ 晶体多面体：结晶条件理想时，晶体具有自然形成的规则外形，即 由平面和凸出的棱和角组成的形体，称晶体多面体。
空间点阵
晶体结构
2019/11/21
18
（a） 为氯化钠结构，单位晶胞含4个
氯离子和4个钠离子。
钠：
000
1 2
1 2
0
1 2
0
1 2
0
1 2
1 2
氯：
1 1 1 2 2 2
00
材料分析方法
周玉
主编 机械工业出版社 2000
材料研究方法
谈育煦 胡志忠 编 机械工业出版社 2004
金属X射线衍射与电子显微分析技术
李树棠
主编 冶金工业出版社 1980
金属电子显微分析 陈世扑 王永瑞 主编 机械工业出版社 1982
材料电子显微分析 魏全金
编 冶金工业出版社 1990
金属X射线学
范雄
［［000］］ ［［1/2 1/2 0 ］］ ［［1/2 0 1/2］］ ［［ 0 1/2 1/2］］
15
不同的晶体结构可以具有相同的空间点阵。 如：岩盐、铜、金刚石等具有相同的空间点阵。
铜
金刚石
2019/11/21
岩盐
空间点阵
16
点阵
基元
晶体结构＝空间点阵+基元
2019/11/21
17
+
＝
基元
2019/11/21
6
晶体多面体的宏观对称
如下四种
反映对称： 形体中二个相等图形相对于某一 平面构成镜像关系。
对称元素 参照平面 称反映面 → 对称面
反映面mm
反演对称： 形体中二个相等图形的
任一对 对应点均在过参照 点直线的两端。
对称元素 参照点 称反演心 → 对称心
2019/11/21
7
旋转对称： 形体绕某一轴旋转一定角
度α(=2π/n)后，整个形体恢复 原来形态。
对称元素 参照轴线
称n次旋转轴 → 对称轴
Ci1
Ci2
Ci3
Ci4
Ci6
2019/11/21
旋转-反演对称： 形体绕某一轴旋转一定角
度α(= 2π /n)后，再经反演变 换，形体恢复原来形态。
对称元素 参照轴线 称反演轴
8
Al-Ni-Ru合金中准晶高分辨像。取向有序而无平移周期 序的准晶被称为是介于非晶和晶体之间的第三固体。
βα
(4) 满足上述条件，阵胞体积应最小。
γ
Y
按此约定规则选出的阵胞 仅有14种，叫做14种布拉菲点 阵。
依据点阵所含特征对称的 不同，分属7个晶系。
X
阵胞仍以 a、b、c， α、19/11/21
14
点阵中仅在8个角顶上有结点的称为初基点阵（简单点阵）。 除角顶外在阵胞的体心、或面心等处还有结点的称非初基点阵 （复杂点阵）
各种晶体结构的晶胞均为 小平六面体，其形状和大 小用晶胞参数表示。
a、b、c、棱长 α、β、γ 、轴间夹角
2019/11/21
12
空间点阵： 是晶体结构中物质分布周期性特征的几何表示。
将晶体结构中的物质排列规律抽象成相同几何环境和物质环境的等同
点，称结点或阵点。
由各类等同点在三维空间排列构成的表示晶体结构中物质分布周期
☆ 重要的几何学特征： 对称性 几何形体中相同部分有规律地重复出现。
岩盐晶体外形的对称：
a
1）对称面 分为左右两个相等图形。
2）对称轴 绕Z轴旋转90°后，整个晶体形态不变。 b 3）对称心 与中心O等远的两端情况相同等。
90° Z
b′
O
a′
对称形体经一定变换后恢复原状 → 对称变换 对称变换时凭借的几何元素（点、线、面）→对称元素
2. 能看懂或会分析一般（典型、较简单） 的测试结果。
3. 能与分析测试专业人员共同商讨有关材 料分析研究的试验方案、分析较复杂的 测试结果。
4. 具备材料分析测试工作的基础，具有继续 学习和掌握材料分析测试新方法、新技术 的自学能力。
2019/11/21
3
参考书:
现代物理测试技术 梁志德 王 福 主编 冶金工业出版社 2003
材料现代研究方法
东北大学材冶学院材料研究所
前言
X射线的产生、 性质及衍射
晶体学概要
基本实验技术及 多晶衍射指数化
电子显微 镜的结构 与功能
本课程的内容
电子 衍射及 分析
电镜显微 图象解释
扫描电镜 及成分分析
2019/11/21
2
学习本课程的目的：
1. 正确选择材料分析、测试方法（遇到相关
问题知道采用何种或几种方法解决）。
1 2
0
1 2
0
（JEM-4000EX)
2019/11/21
9
考查不同晶体对称情况可发现: 1)不同晶体具有不同种类和数量的对称; 2)一个晶体的对称元素种类和数量是有 限的;
2019/11/21
如立方晶体有 3个四次轴、 4个三次轴、 6个二次轴、 9个对称面、 1个对称心。
10
3)晶体中各对称元素之间配置方式是固定的，存在有互为 制约的关系。
规律的三维几何图形称为空间点阵。
阵胞：从点阵中取出的 一个仍能保持点 阵特征的最基本 单元 。
2019/11/21
晶格
阵胞
13
同一点阵，可因阵胞选择方式不同，得到不
同的阵胞，阵胞选取应满足下列条件:
Z
(1) 阵胞几何形状充分反映点阵对称性。
(2) 平行六面体内相等的棱和角数目最多。
(3) 当棱间呈直角时，直角数目应最多。
这些制约规律使宏观对称的组合方式 只能有32种， 称32种点群。
2019/11/21
11
1.2 晶体结构
晶体结构：组成晶体的物质点在三维空间呈周期排列的构型 。
晶 胞：能完全体现晶体结构物质组成和几何分布特征， 并能显现对称特征的基本单元。
结点位置用该点坐标以点阵常数相对值表示， 如体心位置坐标为 a/2 b/2 c/2 ，结点坐标为［［1/2 1/2 1/2 ］］
简单点阵 1 ［［000］］
体心点阵 2 ［［000］］ ［［1/2 1/2 1/2 ］］
底心点阵 2
面心点阵 4
［［000］］
［［1/2 1/2 0 ］］
2019/11/21
主编 机械工业出版社 1989
固体X射线学
黄胜涛
主编 高等教育出版社 1985
2019/11/21
4
2019/11/21
5
1.1 晶体的对称性
☆晶
体：大量的、彼此相同的质点或几种质点在三维空间规则 排列而成的物体。
☆ 晶体多面体：结晶条件理想时，晶体具有自然形成的规则外形，即 由平面和凸出的棱和角组成的形体，称晶体多面体。
空间点阵
晶体结构
2019/11/21
18
（a） 为氯化钠结构，单位晶胞含4个
氯离子和4个钠离子。
钠：
000
1 2
1 2
0
1 2
0
1 2
0
1 2
1 2
氯：
1 1 1 2 2 2
00
材料分析方法
周玉
主编 机械工业出版社 2000
材料研究方法
谈育煦 胡志忠 编 机械工业出版社 2004
金属X射线衍射与电子显微分析技术
李树棠
主编 冶金工业出版社 1980
金属电子显微分析 陈世扑 王永瑞 主编 机械工业出版社 1982
材料电子显微分析 魏全金
编 冶金工业出版社 1990
金属X射线学
范雄
［［000］］ ［［1/2 1/2 0 ］］ ［［1/2 0 1/2］］ ［［ 0 1/2 1/2］］
15
不同的晶体结构可以具有相同的空间点阵。 如：岩盐、铜、金刚石等具有相同的空间点阵。
铜
金刚石
2019/11/21
岩盐
空间点阵
16
点阵
基元
晶体结构＝空间点阵+基元
2019/11/21
17
+
＝
基元
2019/11/21
6
晶体多面体的宏观对称
如下四种
反映对称： 形体中二个相等图形相对于某一 平面构成镜像关系。
对称元素 参照平面 称反映面 → 对称面
反映面mm
反演对称： 形体中二个相等图形的
任一对 对应点均在过参照 点直线的两端。
对称元素 参照点 称反演心 → 对称心
2019/11/21
7
旋转对称： 形体绕某一轴旋转一定角
度α(=2π/n)后，整个形体恢复 原来形态。
对称元素 参照轴线
称n次旋转轴 → 对称轴
Ci1
Ci2
Ci3
Ci4
Ci6
2019/11/21
旋转-反演对称： 形体绕某一轴旋转一定角
度α(= 2π /n)后，再经反演变 换，形体恢复原来形态。
对称元素 参照轴线 称反演轴
8
Al-Ni-Ru合金中准晶高分辨像。取向有序而无平移周期 序的准晶被称为是介于非晶和晶体之间的第三固体。
βα
(4) 满足上述条件，阵胞体积应最小。
γ
Y
按此约定规则选出的阵胞 仅有14种，叫做14种布拉菲点 阵。
依据点阵所含特征对称的 不同，分属7个晶系。
X
阵胞仍以 a、b、c， α、19/11/21
14
点阵中仅在8个角顶上有结点的称为初基点阵（简单点阵）。 除角顶外在阵胞的体心、或面心等处还有结点的称非初基点阵 （复杂点阵）
各种晶体结构的晶胞均为 小平六面体，其形状和大 小用晶胞参数表示。
a、b、c、棱长 α、β、γ 、轴间夹角
2019/11/21
12
空间点阵： 是晶体结构中物质分布周期性特征的几何表示。
将晶体结构中的物质排列规律抽象成相同几何环境和物质环境的等同
点，称结点或阵点。
由各类等同点在三维空间排列构成的表示晶体结构中物质分布周期
☆ 重要的几何学特征： 对称性 几何形体中相同部分有规律地重复出现。
岩盐晶体外形的对称：
a
1）对称面 分为左右两个相等图形。
2）对称轴 绕Z轴旋转90°后，整个晶体形态不变。 b 3）对称心 与中心O等远的两端情况相同等。
90° Z
b′
O
a′
对称形体经一定变换后恢复原状 → 对称变换 对称变换时凭借的几何元素（点、线、面）→对称元素
2. 能看懂或会分析一般（典型、较简单） 的测试结果。
3. 能与分析测试专业人员共同商讨有关材 料分析研究的试验方案、分析较复杂的 测试结果。
4. 具备材料分析测试工作的基础，具有继续 学习和掌握材料分析测试新方法、新技术 的自学能力。
2019/11/21
3
参考书:
现代物理测试技术 梁志德 王 福 主编 冶金工业出版社 2003
材料现代研究方法
东北大学材冶学院材料研究所
前言
X射线的产生、 性质及衍射
晶体学概要
基本实验技术及 多晶衍射指数化
电子显微 镜的结构 与功能
本课程的内容
电子 衍射及 分析
电镜显微 图象解释
扫描电镜 及成分分析
2019/11/21
2
学习本课程的目的：
1. 正确选择材料分析、测试方法（遇到相关
问题知道采用何种或几种方法解决）。
1 2
0
1 2
0
（JEM-4000EX)
2019/11/21
9
考查不同晶体对称情况可发现: 1)不同晶体具有不同种类和数量的对称; 2)一个晶体的对称元素种类和数量是有 限的;
2019/11/21
如立方晶体有 3个四次轴、 4个三次轴、 6个二次轴、 9个对称面、 1个对称心。
10
3)晶体中各对称元素之间配置方式是固定的，存在有互为 制约的关系。
规律的三维几何图形称为空间点阵。
阵胞：从点阵中取出的 一个仍能保持点 阵特征的最基本 单元 。
2019/11/21
晶格
阵胞
13
同一点阵，可因阵胞选择方式不同，得到不
同的阵胞，阵胞选取应满足下列条件:
Z
(1) 阵胞几何形状充分反映点阵对称性。
(2) 平行六面体内相等的棱和角数目最多。
(3) 当棱间呈直角时，直角数目应最多。