SEM及XRD分析简介
XRD、SEM、GC-MS、TG-DTA、MIP设备项目简介
技术参数
技术指标
放大倍数 分辨率 能谱仪
6x – 1，000，000 x
二次电子(SE)成像： 高真空模式：30kV时 3.0nm； 3kV时 8.0nm 低真空模式：30kV时3.0nm； 3kV时 10.0nm ESEM™环境真空模式：30kV时 3.0nm 背散射电子(BSE)成像：30kV时 4 nm 20mm2 大面积活区； 在 MnKα 处的分辨率：保证优于 127eV； 分析元素范围：Be4-Pu94
固废材料等）、土壤、水和大气环境中挥发有机物（VOC）
的定性和定量分析，测定分子质量、分子式或分子组成，表
征其结构特性。
技术参数 操作温度 质量数范围
技术指标 室温-450˚C 1.6-1050amu，以 0.1amu 递增
质量轴稳定性 1.6-1050amu，以 0.1amu 递增
全扫描灵敏度 （EI）
主要用于分析岩土体矿物中物相定性分析（粉体、块体 与薄膜等）、物相定量分析等。
名称 X 光管
测角仪
探测器 高温 附件
技术参数 光管类型 最大管流 测角仪 最小步进角 角度重现性 最高定位速度 类型 温度范围 控温精度
技术指标 封闭型 X 光管 Cu 靶 80 mA 采用光学编码器技术 0.0001° 0.0001° 1500°/min 半导体阵列探测器 室温~1600℃ ±0.1℃
孔径范围
3.5~4000Å
PN3230M 环境土柔性壁渗透测试系统 设备简介
本实验测试分析系统由控制板、柔性壁渗透室、隔断室、 孔隙压力测量装置等组成。控制面板用来施加围压和反压， 隔断室接在控制面板和渗透室之间，防止腐蚀性介质进入控 制面板，孔隙压力测试仪用来读取孔隙压力，稳定后读取控 制面板上的渗透体积，测得试样的渗透系数。
材料分析仪器
材料分析仪器材料分析仪器是用于研究材料性质和组成的仪器。
随着科技的发展，材料分析仪器的种类越来越多，功能也越来越强大。
本文将介绍几种常见的材料分析仪器。
一、扫描电子显微镜（SEM）扫描电子显微镜是一种通过扫描样品表面并测量电子束与样品之间的反射电子或次级电子来获得样品表面形貌和结构信息的仪器。
它可以提供高分辨率的图像，并能够观察样品的表面形貌、晶体结构、成分分布等。
SEM广泛应用于纳米材料、金属材料、半导体材料等领域的研究和工业生产中。
二、能谱仪（EDS）能谱仪是一种用于确定材料成分的仪器。
它通过测量材料中X 射线的能量和强度来确定材料的元素组成。
能谱仪通常与SEM配合使用，能够提供样品的形貌和成分信息。
EDS广泛应用于材料科学、地质学、化学等领域。
三、X射线衍射仪（XRD）X射线衍射仪是一种用于研究材料结构和组成的仪器。
它利用X射线与样品相互作用的原理，测量样品中的晶格间距和晶体结构。
XRD可以提供材料的晶体结构、晶格常数、晶体质量和成分等信息。
XRD广泛应用于材料科学、材料工程、矿物学等领域。
四、质谱仪（MS）质谱仪是一种用于确定材料分子结构和组成的仪器。
它通过将样品分子击中电子束或离子束，测量产生的碎片离子质量和相对丰度，从而确定样品的分子结构和组成。
质谱仪可以提供材料的分子量、分子结构、有机化合物成分等信息。
它广泛应用于有机化学、生物化学、环境科学等领域。
五、热分析仪（TA）热分析仪是一种用于研究材料热性质的仪器。
它可以测量材料在不同温度下的热重、差热、热容等参数，以及材料的热分解、氧化、还原等热反应过程。
热分析仪广泛应用于材料研发、药物制剂、化学工业等领域。
六、扫描隧道显微镜（STM）扫描隧道显微镜是一种用于观察和测量材料表面的原子和分子结构的仪器。
它通过扫描金属探测器和样品之间的隧穿电流，获得样品表面的原子尺寸拓扑图像。
STM广泛应用于纳米科学、材料科学、表面科学等领域的研究。
表面分析技术
表面分析技术表面分析技术是一项涉及材料和表面特性研究的重要技术手段。
通过对材料表面的分析和测试，可以了解材料的化学成分、结构形态以及物理性质等重要信息。
这些信息对于材料科学、化学工程以及各种工业领域的研究和应用具有重要的指导意义。
本文将介绍常见的表面分析技术及其应用，并探讨其在材料研究领域中的重要性。
一、X射线衍射（XRD）X射线衍射技术是一种分析晶体结构和晶体取向的重要手段。
通过照射材料表面的X射线，利用倒转的原理，可以得到材料中晶体的信息，如晶体晶胞参数、晶面取向和结晶度等。
X射线衍射技术广泛应用于金属材料、无机晶体、聚合物材料以及生物材料等领域的研究中。
二、扫描电子显微镜（SEM）扫描电子显微镜是一种通过扫描材料表面的电子束来获取表面形貌和成分信息的技术。
通过SEM技术可以观察到材料的微观形貌、表面粗糙度以及颗粒分布情况。
此外，SEM还可以结合能谱分析，获取材料的元素成分信息，对于材料表面的成分分析具有重要意义。
扫描电子显微镜的高分辨率、高灵敏度和高成像质量使其成为材料科学研究中不可或缺的工具。
三、原子力显微镜（AFM）原子力显微镜是一种通过探针在材料表面扫描获取高分辨率表面形貌和力学性质的技术。
与扫描电子显微镜类似，原子力显微镜可以获得纳米级别的表面形貌信息。
此外，通过原子力显微镜还可以研究材料的力学性质，如力曲线、硬度和弹性模量等。
原子力显微镜在纳米材料研究、表面重构以及生物医学领域的研究具有重要应用价值。
四、拉曼光谱（Raman）拉曼光谱是一种通过激光照射材料表面，并测量散射光强度的技术。
拉曼光谱的原理是根据材料分子振动产生的震动频率差异来获取材料的化学成分和物理性质信息。
通过拉曼光谱可以研究材料的晶体结构、官能团成分以及分子结构的变化等。
应用于纳米材料、生物医学和化学合成等领域的研究中。
五、表面增强拉曼光谱（SERS）表面增强拉曼光谱是一种通过将材料置于金属纳米颗粒表面，使得拉曼信号得到大幅增强的技术。
材料现代分析方法
材料现代分析方法现代分析方法是指在化学、物理、生物等科学领域中广泛应用的一种分析技术。
它通过使用先进的仪器设备和相关的算法，能够快速、准确地对物质的成分、结构以及性质进行分析和表征。
本文将介绍几种常见的材料现代分析方法。
一、质谱分析法质谱分析法是一种非常重要的现代分析方法，广泛应用于有机化学、生物化学和环境科学等领域。
它通过将物质分子离子化，并在一个磁场中进行偏转，最后将其质量进行测定，从而确定物质的分子组成和结构。
质谱分析法具有高灵敏度、高分辨率、多组分分析的能力，可以用于确定物质的组成、确认化合物的结构、鉴定杂质等。
二、红外光谱分析法红外光谱分析法是一种基于不同分子振动产生的红外吸收谱谱图，进行物质分析和表征的方法。
该方法的原理是物质在特定波长的红外光照射下，吸收特定的波长，产生特定的振动谱带。
通过对红外光谱的测定和比对，可以确定物质的功能基团、官能团以及化学键的类型和位置，从而研究物质的组成、结构和化学性质。
三、扫描电子显微镜(SEM)扫描电子显微镜(SEM)是一种基于电子束显微技术的分析仪器。
其工作原理是在真空环境中，用电子束扫描样品表面，通过检测扫描电子的反射、散射或透射等信号，来获取样品表面的形貌、成分以及晶体结构等信息。
与光学显微镜相比，SEM具有更高的放大倍数、更高的分辨率和更大的深度。
四、X射线衍射(XRD)X射线衍射(XRD)是一种非常常用的材料分析技术，主要用于分析固体材料的结晶结构和晶体学性质。
该方法的原理是通过将物质置于X射线束中，当X射线与样品中的晶体结构相互作用时，会发生衍射现象。
通过测量样品衍射的位置、强度和形状等信息，可以确定样品的晶体结构、晶格参数和晶体定向等。
五、核磁共振(NMR)核磁共振(NMR)是一种通过检测原子核在磁场中的共振信号来进行物质分析的方法。
其工作原理是利用样品中特定原子核的性质，将其置于强大的磁场中，然后通过外加的射频电磁场来激发核自旋共振。
SEM，EDS，XRD解析
SEM，EDS，XRD解析
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SEM，EDS，XRD的区别，SEM是扫描电镜，EDS是扫描电镜上配搭的一个用于微区分析成分的配件——能谱仪，是用来对材料微区成分元素种类与含量分析，配合扫描电子显微镜与透射电子显微镜的使用。
XRD是X射线衍射仪，是用于物相分析的检测设备。
SEM用于观察标本的表面结构，其工作原理是用一束极细的电子束扫描样品，在样品表面激发出次级电子，次级电子的多少与电子束入射角有关，也就是说与样品的表面结构有关，次级电子由探测体收集，并在那里被闪烁器转变为光信号，再经光电倍增管和放大器转变为电信号来控制荧光屏上电子束的强度，显示出与电子束同步的扫描图像。
图像为立体形象，反映了标本的表面结构。
EDS的原理是各种元素具有自己的X射线特征波长，特征波长的大小则取决于能级跃迁过程中释放出的特征能量△E，能谱仪就是利用不同元素X射线光子特征能量不同这一特点来进行成分分析的。
XRD是利用衍射原理，精确测定物质的晶体结构,织构及应力,精确的进行物相分析，定性分析，定量分析。
说简单点，SEM是用来看微观形貌的，观察表面的形态、断口、微裂纹等等；EDS则是检测元素及其分布，但是H元素不能检测；XRD观察的是组织结构，可以测各个相的比例、晶体结构等。
量子材料的性能表征方法与分析技巧
量子材料的性能表征方法与分析技巧引言：随着科学技术的不断进步与发展，材料科学领域涌现出了一种新型材料——量子材料。
量子材料具有独特的电子结构和物理性质，广泛应用于能源存储、信息处理和传感器等领域。
为了充分发挥量子材料的优势，需要有效地对其性能进行表征与分析。
本文将介绍几种常用的量子材料性能表征方法与分析技巧，并详细探讨其原理与应用。
一、X射线衍射（X-ray Diffraction，XRD）X射线衍射是一种常用的材料结构和晶体学分析方法。
通过辐射样品表面或晶体，样品中的电子与入射X射线相互作用，形成散射X射线。
根据闪耀衍射的规律，我们可以推断出材料的晶体结构、晶格常数以及晶粒尺寸等信息。
X射线衍射广泛应用于研究量子材料的晶体结构与相变等。
二、扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy，SEM）扫描电子显微镜是一种能够观察材料表面形貌的工具。
通过扫描电子束与样品交互作用，产生的二次电子或反射电子被接收并转化为图像。
SEM图像可以提供量子材料的微观形貌，如表面形貌、表面粗糙度以及颗粒分布等信息。
此外，部分现代SEM设备还具备能量分散X射线（Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy，EDS）功能，可用于分析元素组成，为量子材料的性能研究提供了更多信息。
三、透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy，TEM）透射电子显微镜是一种观察材料内部结构的高分辨率工具。
通过透射电子束与样品的相互作用，可以获取样品的原子级别信息。
TEM可以用于观察量子材料的晶体缺陷、界面结构以及纳米结构等。
此外，透射电子显微镜结合电子衍射技术，可以进一步获取材料的晶体取向和晶体结构。
四、拉曼光谱（Raman Spectroscopy）拉曼光谱是一种可以反映材料分子振动信息的谱学方法。
通过激发物质，使其分子完成跃迁，产生频率与分子振动相应的光子。
XRDSEMTEMVSMXPSICP等测试方式介绍
XRDSEMTEMVSMXPSICP等测试方式介绍XRD（X射线衍射）X射线衍射（XRD）是一种常见的测试方法，用于分析晶体结构和晶体衍射图样。
它利用物质对入射X射线的衍射产生的衍射信号来确定晶体的结构和晶格参数。
这种方法广泛应用于材料科学、地球科学和生物科学等领域。
XRD测试通常使用粉末或单晶样品，通过测量样品对入射X射线的衍射角度和强度来分析晶体结构。
SEM（扫描电子显微镜）扫描电子显微镜（SEM）是一种高分辨率显微镜，可以生成高质量的表面形貌图像。
SEM利用电子束与样品表面相互作用产生的不同信号来生成图像。
这些信号可以包括二次电子图像（SEI）和反射电子图像（BEI）。
SEM广泛应用于材料科学、生命科学、制造业等领域。
它可以用于检测材料的表面形貌、微观结构和成分分析。
TEM（透射电子显微镜）透射电子显微镜（TEM）是一种高分辨率显微镜，可以观察样品的内部结构和原子排列。
TEM的工作原理是将电子束通过样品，然后使用投影透射电子显微镜来生成图像。
TEM广泛应用于材料科学、生命科学、纳米科学等领域。
它可以用于观察材料的微观结构、晶体缺陷和原子位置。
VSM（振动样品磁强计）振动样品磁强计（VSM）是一种用于测量样品磁性的仪器。
它通过在样品上施加磁场并测量样品的磁化曲线来确定样品的磁性。
VSM广泛应用于材料科学、物理学和化学等领域。
它可以用于测量材料的磁化行为、磁相变和磁性参数。
XPS（X射线光电子能谱）X射线光电子能谱（XPS）是一种用于表面元素分析的技术。
它利用入射X射线激发样品表面的光电子，并测量光电子的能量分布来确定样品的表面元素组成和化学状态。
XPS广泛应用于材料科学、表面科学和化学等领域。
它可以用于检测材料的表面成分、氧化态和化学状态。
ICP（电感耦合等离子体发射光谱法）电感耦合等离子体发射光谱法（ICP）是一种用于测量样品中金属和非金属元素含量的方法。
它利用电感耦合等离子体激发样品中的元素，并通过测量元素发射的光谱来确定元素的含量。
材料现代分析测试方法
材料现代分析测试方法材料的现代分析测试方法是为了研究材料的组成、结构、性质以及相应的测试手段。
通过分析测试方法，我们可以深入了解材料的特点，进而为材料的研发、优化和应用提供有效的数据支持。
下面将介绍几种常用的材料现代分析测试方法。
一、质谱分析法质谱分析法是一种通过测量样品中不同质荷比（m/z）的离子的相对丰度来确定样品组成和结构的分析方法。
质谱分析法适用于分析有机物和无机物。
其优点是能快速分析出物质组成，提供准确的质量数据，对于结构复杂的样品仍能有效分析。
二、核磁共振（NMR）谱学核磁共振谱学是一种通过测量样品中核自旋与磁场相互作用的现象来分析样品结构和组成的方法。
不同核的共振频率和强度可以提供关于样品分子结构和组成的信息。
核磁共振谱学适用于有机物和无机物的分析。
由于从核磁共振谱图中可以获得丰富的结构信息，所以核磁共振谱学被广泛应用于有机化学、药物研发和材料科学等领域。
三、红外光谱学红外光谱学是一种通过测量样品对不同波长的红外辐射的吸收情况来分析样品结构和组成的方法。
不同官能团在红外区域会有特定的吸收峰位，因此红外光谱能提供有关样品中化学键和官能团的信息。
红外光谱学适用于有机物和无机物的分析。
它具有非破坏性、快速、易于操作等特点，在化学、生物和材料科学领域得到了广泛应用。
四、X射线衍射（XRD）X射线衍射是一种通过测量样品对入射X射线的衍射现象来研究样品结构和晶体结构的方法。
不同物质的晶格结构具有不同的衍射图样，通过分析衍射图样可以获得样品的晶体结构信息。
X射线衍射适用于分析有晶体结构的材料，如金属、陶瓷、单晶等。
它能提供关于晶体结构、晶粒尺寸和应力等信息，被广泛应用于材料科学、地质学和能源领域。
五、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）扫描电子显微镜和透射电子显微镜是一种通过聚焦电子束对材料进行观察和分析的方法。
扫描电子显微镜主要用于获得材料的表面形貌、颗粒分布和成分分析。
透射电子显微镜则能提供材料的内部结构和界面微观结构的信息。
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2d100sinθ＝2λ
(hkl )的n级衍射可看作(nh nk nl)的一级衍射
2d100sinθ＝ 2×(2d200)sinθ=2λ 2d200sinθ＝λ
布拉格方程的讨论
sin＝λ/(2d)
λ一定时，d减小，将增大； 面间距小的晶面，其掠射角必须较大
掠射角的极限范围为0°-90°，但过大或过小都会造成 衍射的探测困难
指透镜对高低不平 的试样各部位能同 时聚焦成像的一个 能力范围
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SEM应用
1.形貌分析：显微组织，断口形貌，三维 立体形态。
2.成分分析。
3.断裂过程动态研究。 4.结构分析。
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X射线的物理学基础
电磁波，波长较短， 具有波动性和粒子 性
K层出现空位， K 激发态； L层跃迁至K层， L 激发态； ΔE=EL-EK, 能量 差以X射线光量子 的形式辐射出来
材料分析方法
SEM分析方法
XRD分析方法
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SEM分析方法
SEM的结构和工作原理
SEM的主要性能
SEM的应用
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扫描电子显微镜的结构
保证电子光学系统正常工 作，防止样品污染提供高 的真空度
产生扫描电子束
稳压、稳流及相应的安全 保护电路所组成
检测样品在入射电子作用 下产生的物理信号
在荧光屏上得到反 映样品表面特征的 扫描图像。
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SEM的工作原理
信号被相应的接收器接 收，经放大后送到显像 管的栅极上，调制显像 管的亮度。由于经过扫 描线圈上的电流是与显 像管相应的亮度一一对 应，也就是说，电子束 打到样品上一点时，在 显像管荧光屏上就出现 一个亮点。扫描电镜就 是这样采用逐点成像的 方法，把样品表面不同 的特征，按顺序、成比 例地转换为视频传号， 完成一帧图像，从而使 我们在荧光屏上观察到 样品表面的各种特征图 像。
一束X射线通过物 体后，其强度将被 衰减，它是被散射 和吸收的结果，并 且吸收是造成强度 衰减的主要原因。
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晶面组
2dhklsinθ＝λ
光程差 BD＋BF＝2dhklsin θ ＝nλ; 只有当d、 θ和 λ满足布拉格方程式时才能发生衍射。
d:面间距； θ：入射线（反射线）与 晶面的夹角； λ：入射光的波长，Cu靶： λkα1=1.54060, λkα2=1.54443； n：整数，反射的级数
石英的衍射仪计数器记录图（部分）*右上角为 石英的德拜图，衍射峰上方为（hkl）值，
X射线衍射
(单晶或多晶)晶体与x射线所产生的衍射作用 衍射斑点或谱图
分析晶体结构
确定晶体所属的晶系（物相鉴定）、晶体的晶胞参数、 晶粒尺寸的大小、结晶度、薄膜的厚度和应力分布等
X射线衍射
Байду номын сангаас
实际的衍射谱上并非只在符合Bragg方程的2处出现强 度，在2 的附近也有一定的衍射强度分布，成峰状，也 叫衍射峰。 符合Bragg方程的2处为峰顶。
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由最上边电子枪发 射出来的电子束， 经栅极聚焦后，在 加速电压作用下， 经过二至三个电磁 透镜所组成的电子 光学系统，电子束 会聚成一个细的电 子束聚焦在样品表 面。在末级透镜上 边装有扫描线圈， 在它的作用下使电 子束在样品表面扫 描。
出于高能电子束与样品 物质的交互作用，结果 产生了各种信息：二次 电子、背散射电子、吸 收电子、X射线、俄歇 电子、阴极发光和透射 电于等。
XRD的应用
1.物相分析 2.精密测定点阵参数
3.取向分析
单击添加 4.晶粒大小和微观应力的测定
5.宏观应力的测定 6.对晶体结构不完整性的研究 7.合金相变 8.结构分析
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布拉格方程的讨论
反射≠衍射
镜面可以任意角度反射可见光 X射线只有满足布拉格方程的角上才能发生反射，因此，这种反射亦成 为选择反射。 晶面间距d,掠射角，反射级数n,和X射线的波长λ四个量，已知三个量 ，就可以求出其余一个量。
布拉格方程的讨论
(100)晶面发生二级衍射 假设在每两个（100） 中间均插一个原子分 布与之完全相同的面， 晶面指数（200） （200）的面间距是d/2
SEM的主要性能
主要性能
放大倍数
分辨率
景深
M=AC/AS M=AC/AS
AS: 电子束在样 品表面扫描的幅度 AC: 荧光屏上阴极 射线同步扫描幅度 M: 则扫描电子显 微镜的放大倍数
对微区成分分析而 言，是指能分析的 最小区域；对成像 而言，指能分辨两 点之间的最小距离 主要取决于入射 电子束直径，电子 束直径愈小，分辨 率愈高
可以根据峰的位置、数目和强度得到试样的结构信息。
X射线衍射可以得到的信息
1、物相鉴定
1.1定性
当X射线通过晶体时，每一种结晶物质都有自己的独特的衍射花样，
衍射峰 的位置2 θ
晶面的 面间距dhkl
对照标准衍射图 衍射峰的 多种物质以混合物存在时，它的衍射数据 d 不会改变（与红外不同） 根据布拉 谱可以判断该物质 相对强度 避免漏确定一些含量较少的物相的衍射峰 格方程 衍射峰的 数目