分析测试技术
现代分析测试技术-SIMS
俄歇电子能谱（AES）—大本讲义
AES分析方法原理 AES谱仪基本构成 AES谱仪实验技术 AES谱图分析技术 SIMS基本结构及技术特点 XPS/AES/SIMS方法比较
离子溅射与二次 离子质谱
离子溅射过程：一定能量的离子打到固体表面→ 引起表面原子、分子或原子团的二次发射—溅射 离子；溅射的粒子一般以中性为主，有＜1%的 带有正、负电荷—二次离子；
质量分析器
添加标题
检测器
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二次离子深度分析
添加标题
二次离子分布图像
添加标题
二次离子质谱系统 结构示意图
添加标题
二次离子质谱
二次离子质谱仪基本部件
• 初级离子枪：热阴极电离型离子源，双等离子体离子源，液态金属场离子源；离子束的纯度、电 流密度直接影响分析结果；
• 二次离子分析器：分析质荷比→磁偏式、四极式（静态SIMS ）、飞行时间式（流通率高，测量 高质量数离子）质度剖面分析 微区分析 软电离分析
动态SIMS—深度剖面分析
分析特点：不断剥离下进行SIMS分析—获得 各种成分的深度分布信息；
深度分辨率：实测的深度剖面分布与样品中真 实浓度分布的关系—入射离子与靶的相互作用、 二次离子的平均逸出深度、入射离子的原子混 合效应、入射离子的类型，入射角，晶格效应 都对深度分辨有一定影响。
可以在超高真空条件下得到表层信息；
可检测正、负离子；
可检测化合物，并能给出原子团、分 子性离子、碎片离子等多方面信息； 对很多元素和成分具有ppm甚至ppb 量级的高灵敏度；
可检测包括H在内的全部元素； 可检测同位素； 可进行面分析和深度剖面分析；
二次离子质谱 分析技术
表面元素定性分析 表面元素定量分析
材料分析测试技术
并提出改进措施。
3
材料比较
不同材料之间的测试结果可以用于选择 最合适的材料用于特定应用。
测试技术在材料质量控制中的应用保产 品符合相关标准和规 范。
缺陷检测
通过测试方法来检测 和识别可能存在的材 料缺陷。
质量问题解决
测试技术用于分析和 解决材料质量问题， 以确保产品的一致性 和可靠性。
测试技术的发展趋势
1 自动化和数字化
测试过程的自动化和数字 化将提高测试效率和结果 可靠性。
2 多模态测试
结合多种测试技术，以获 取更全面和准确的材料性 能数据。
3 材料仿真
借助计算机仿真技术，预 测材料性能和行为。
总结和展望
材料分析测试技术是材料科学的重要组成部分，对于材料研发和质量控制具有关键作用。随着科技的不断进步， 测试技术将继续发展，为材料行业带来更多创新和进步。
从物理、化学、力学等角 度进行测试，包括显微镜 观察、拉伸测试和热分析 等。
测试技术的分类
非破坏性测试
通过不改变材料结构进行测试，如X射线检测和 超声波检测。
表征测试
用于确定材料的组成、结构和性能，如扫描电镜 和X射线衍射。
破坏性测试
需要破坏样品以获取数据，如拉伸测试和硬度测 试。
化学分析
通过化学方法确定材料的组成和含量。
常用的材料分析测试技术
扫描电子显微镜（SEM）
通过扫描样品表面的电子束来观 察材料的形貌和结构。
X射线衍射（XRD）
用于分析材料的晶体结构和相组 成。
拉伸测试
通过施加力来测试材料的机械性 能和强度。
测试技术在材料研发中的应用
1
新材料开发
测试技术可用于评估和优化新材料的性
高端分析测试技术及应用
高端分析测试技术及应用高端分析测试技术是指采用先进的仪器设备、方法和技术手段，对各类物质样品进行定性、定量分析和检测的一种综合性科学技术。
高端分析测试技术包括了很多领域，如化学分析、光谱分析、电化学分析、质谱分析、核磁共振分析等。
这些技术广泛应用于冶金、材料、环境保护、医药、食品安全等领域。
下面将就高端分析测试技术及其应用进行更详细的阐述。
1.化学分析技术：化学分析技术是高端分析测试技术的基础，包括了元素分析、化合物分析、无机分析、有机分析等。
其中，元素分析主要通过光谱分析技术，如原子吸收光谱、电感耦合等离子体发射光谱等，对样品中的元素含量进行定量分析。
化合物分析主要利用色谱技术、质谱技术等分离和鉴定样品中的化合物。
2.光谱分析技术：光谱分析技术是通过物质与电磁辐射的相互作用，来研究物质的结构、性质和组成的一种分析方法。
光谱分析技术主要包括可见光谱、红外光谱、紫外光谱、拉曼光谱等。
其中，红外光谱可以用于鉴定有机物和无机物的功能团，拉曼光谱可以用于鉴定无机物和有机物的结构。
3.电化学分析技术：电化学分析技术是利用电化学原理对物质进行定量和定性分析的方法。
它主要包括电位法、电流法、伏安法、电导率法等。
电化学分析技术广泛应用于环境监测、电池材料、腐蚀、电解质等领域。
4.质谱分析技术：质谱分析技术是通过对样品中物质的质量和相对丰度进行测定，来推断样品的组成和结构的一种分析方法。
质谱分析技术主要包括静态质谱、飞行时间质谱和离子阱质谱等。
质谱分析技术广泛应用于食品安全、生物医学、环境监测等领域。
5.核磁共振分析技术：核磁共振分析技术是通过核自旋磁共振现象，来获取物质结构和性质信息的一种分析方法。
核磁共振分析技术主要包括质子核磁共振、碳核磁共振、氮核磁共振等。
核磁共振分析技术广泛应用于有机化学、药物研发、材料科学、生物医学等领域。
高端分析测试技术在各个领域有着广泛的应用。
在冶金领域，高端分析测试技术可以用于对金属材料的成分和结构进行分析，以确定其性能和质量。
现代分析测试方法
现代分析测试方法
现代分析测试方法是指利用现代仪器和设备进行物质分析和质量检测的方法。
这些方法通常基于物质的化学、物理和光谱特性，利用现代技术手段进行精确的定量分析和质量测试。
现代分析测试方法可以包括以下几个方面：
1. 化学分析方法：包括常见的化学分析方法，如滴定法、比色法、离子色谱法、气相色谱法、液相色谱法等。
这些方法通过测量物质的化学性质，如反应速率、光谱特性、电性等，来定量分析物质的成分和浓度。
2. 质谱分析方法：通过质谱仪，分析物质的质量和结构。
质谱分析方法可以用于确定物质的分子量、分子结构、同位素含量等信息。
3. 光谱分析方法：包括紫外可见光谱，红外光谱，核磁共振光谱，质子磁共振光谱等。
光谱分析方法通过测量物质吸收、发射或散射光的特性来推断物质的组成、结构和性质。
4. 表面分析方法：包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）等。
表面分析方法可以用于研究物质的表面形貌、组成和结构特性。
5. 生物分析方法：包括酶活性测定、细胞计数、PCR技术、基因测序等。
生物分析方法主要用于生物样品的分析和研究，如生物体内的代谢产物测定、基因组分析等。
现代分析测试方法在各个领域中都有广泛的应用，包括化学、医药、环境、食品、农业等。
这些方法具有高灵敏度、高速度、高精度的特点，能够为科学研究、工业生产以及环境保护等提供准确可靠的数据支持。
材料分析测试技术
材料分析测试技术材料分析测试技术是指通过对材料的组成、结构、性能等进行分析和测试，以获取材料的相关信息和数据，为材料的研究、开发和应用提供科学依据和技术支持。
材料分析测试技术在材料科学与工程领域具有重要的意义，对于提高材料的质量、性能和可靠性，推动材料创新和产业发展具有重要作用。
一、材料分析测试技术的分类。
1.化学分析技术，包括元素分析、化合物分析、表面分析等，常用的方法有光谱分析、质谱分析、色谱分析等。
2.结构分析技术，包括晶体结构分析、显微结构分析、电子显微镜分析等，常用的方法有X射线衍射、电子显微镜、原子力显微镜等。
3.性能测试技术，包括力学性能测试、热物性测试、电磁性能测试等，常用的方法有拉伸试验、热分析、磁性测试等。
4.损伤分析技术，包括断裂分析、磨损分析、腐蚀分析等，常用的方法有断口分析、磨损测试、腐蚀试验等。
二、材料分析测试技术的应用领域。
1.材料研究与开发，通过对材料的成分、结构、性能进行分析和测试，为新材料的研究与开发提供科学依据和技术支持。
2.材料质量控制，通过对材料的质量、性能进行测试，保证材料的质量符合要求，满足产品的生产需求。
3.产品应用与改进，通过对产品材料的分析和测试，了解产品的材料特性，为产品的应用与改进提供技术支持。
4.事故分析与预防，通过对材料损伤的分析和测试，了解损伤的原因和机理，为事故的分析与预防提供技术支持。
三、材料分析测试技术的发展趋势。
1.多元化，随着材料科学与工程的发展，材料的种类和应用领域不断扩大，对材料分析测试技术提出了更高的要求，需要开发出更多样化、多功能化的分析测试技术。
2.智能化，随着信息技术和人工智能技术的发展，材料分析测试技术也向智能化方向发展，实现数据的自动采集、处理和分析，提高测试的效率和准确性。
3.微观化，随着纳米技术和微观技术的发展，材料分析测试技术也向微观化方向发展，实现对材料微观结构和性能的精细分析和测试。
4.综合化，随着材料科学与工程的交叉融合，材料分析测试技术也向综合化方向发展，实现不同分析测试技术的融合应用，提高分析测试的综合能力。
现代分析测试技术PPT课件
气相色谱分析法 高效液相色谱分析
分子质谱分析 原子质谱分析
现代分析测试技术
热分析法 放射化学分析法
14
概
述
按仪器的用途可分为：
1.成分分析类（原子、离子、分子、基团） 如：原子吸收光谱、
红外光谱、X射线衍射等。
2.结构分析类（原子结构、分子结构、晶体结构、微观结构）如：
红外光谱、X射线衍射、透射电镜等。
现代分析测试技术
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概述部分的要求
1. 了解现代物质分析、仪器分析的概念 2. 掌握现代物质分析有哪几大类分析方法 3. 掌握物相、元素、微观分析的区别 4. 了解现代物质分析的特点、应用范围
现代分析测试技术
20
课堂复习
1. 现代物质分析常用方法（按照原理）有_________、 __________、
• 《仪器分析原理》何金兰等，21教材，科学出版社（2002）
现代分析测试技术
3
其它参考书
物相、元素分析与微观分析的区别
重要
劣质食盐
NaCl KCl Na2SO4 K2SO4
物相
NaCl、KCl、Na2SO4、K2SO4
元素
Na、K、 Cl、 S、O
微观
现代分析测试技术
4
元素分析结果的表征形式:
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概
述
重要
2. 现代分析测试技术的分析方法
按仪器的工作 原理可分为：
分析方法 （工作原理）
光学分析法 电化学分析法 色谱分析法 质谱分析法 其现代它分分析测析试技方术法 （如：热分析法） 11
光学分析法----按原理分类
重要
光谱法：测量的信号是物质内部能级跃迁所产生的发射、吸收、散
材料分析测试技术
材料分析测试技术现代科学技术的发展使得材料分析测试技术取得了长足的进步，成为许多领域研究和工业生产中不可或缺的重要手段。
本文将从材料分析测试技术的意义、常见的材料分析测试方法以及最新的研究进展等方面进行探讨。
材料分析测试技术的意义：材料分析测试技术是一种对材料进行形态、成分、结构和性能等方面的定性与定量研究的方法。
这项技术在材料科学、冶金工业、化工、机械制造等领域有着广泛的应用。
通过对材料进行分析测试，我们可以获得材料的基本特性，进而为材料的选择、设计以及工艺过程的控制提供有力的支撑。
常见的材料分析测试方法：材料分析测试方法有很多种类，包括光学显微镜观察、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、热重分析(TGA)等。
这些方法可以通过对材料的外观、微观结构、成分、相组成、晶体结构以及热学性能等多个方面进行分析和测试，从而获得更多关于材料特性的信息。
其中，光学显微镜观察是一种常见的材料表面形态分析手段。
通过对材料表面的观察，可以研究材料的表面粗糙度、缺陷、晶格结构等特征。
而SEM和TEM则可以提供更加详细的材料微观结构信息，包括晶粒尺寸、晶界分布、相的类型和分布等。
XRD和FTIR则可以用于材料的成分和结构分析。
XRD通过对材料中晶体结构的衍射分析，可以确定材料的晶体相组成、晶格常数等。
FTIR则通过分析材料的红外吸收谱图，可以得知材料的分子结构和化学成分。
最新的研究进展：材料分析测试技术在不断发展，也涌现出一些新的研究进展。
例如，基于电子显微学的新型分析方法正在逐渐兴起。
例如，透射电子显微镜（TEM）和扫描透射电子显微镜（STEM）的联用技术可以将成分分析、结构分析与显微观察相结合，实现高分辨率的材料表征。
此外，近年来，超快激光光谱学、原子力显微镜（AFM）等新技术的出现也为材料分析测试提供了更高的分辨率和更多的信息。
总结：材料分析测试技术在现代科学研究和工业生产中有着重要的地位。
材料分析测试技术
材料分析测试技术第一篇：材料分析测试技术一、引言材料分析测试技术是现代材料科学领域中非常重要的一部分，涵盖了材料结构、材料性能以及材料组成等方面的研究。
通过对材料进行分析测试，能够为材料的合理设计、精细加工、可靠使用以及环境保护等方面提供科学依据。
二、主要内容1.材料结构分析测试：此项测试主要是通过对材料的原位形貌、拉伸或压缩变形过程以及破坏机理的观察和分析，来揭示材料微结构的特征和结构与性能之间的关系。
2.材料物理性质测试：此项测试主要包括材料的热学性能、电学性能、光学性能等各个方面。
其中，热学性能测试包括热膨胀系数、热导率、比热等；电学性能测试包括电导率、介电常数、磁导率等；光学性能测试包括透过率、反射率、吸收率等。
3.材料化学成分测试：此项测试主要是通过对材料中各种元素化学量的测定，来确定材料的组成及其含量范围。
其中，常用的测试方法有荧光光谱法、原子吸收光谱法、质谱法等。
4.材料力学性能测试：此项测试主要是通过对材料的受力响应、变形、破坏等参数的测定，来评估材料的强度、韧性、脆性、疲劳性等力学特性。
其中，常用的测试方法有拉伸试验、压缩试验、硬度测试等。
三、测试技术优化为了提高材料分析测试的准确性和可靠性，需要注重以下几个方面：1.测试设备的选用和改进：从设备的选型、使用、维护等多方面考虑，提高设备的测试精度、可靠性和稳定性，并为特定的测试任务提供更优化的测试方法。
2.测试方法的优化：对测试方法的有效性、精度和可重复性进行评估和提高，并根据实际测试情况不断优化测试方法。
3.测试样品的处理：要注重对测试样品的处理和制备，避免样品的变形、损伤、干扰等因素对测试结果的影响。
4.测试人员的素质提高：对测试人员必须进行专业知识的培训和技能的提高，使其具备独立进行测试的能力和科学分析测试结果的能力。
四、应用前景目前，材料分析测试技术已经广泛应用于材料科学领域中的各个方面，如材料设计、加工制造、环境保护、矿产资源开发等。
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1.3 晶体的对称性
14种布拉菲格子
三斜
单斜
三方
四方
六方
正交
立方
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1.3 晶体的对称性
五次对称及其蕴含的哲学思想 晶体上不能有五次对称，因为五次对称与晶体的 平移对称不兼容。但是，在生物界（包括植物与 动物），五次对称却广泛存在
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1.3 晶体的对称性
前苏联晶体学家别洛夫曾经说过：“五次对称是 生物为其生存而斗争的特殊武器”。因为生物体 中有五次对称，生物才不致结晶（固结），因而 有活力，能生长，能演化，能变异，从而形成纷 繁多样的生物界。 这句话似乎道出了五次对称的神奇力量，只要具 有五次对称，物体就有生命的活力；而相反，如 果没有五次对称，物体就是“死”的。
1.3 晶体的对称性
对于具有某种对称性的图形，能够使图形 外形复原的操作称为对称操作 在进行对称操作时所应用的辅助几何要素， 如点、线、面等称为对称要素
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1.3 晶体的对称性
对称轴：旋转一周重复的次数称为轴次n，重复时所旋
转的最小角度为基转α，两者之间的关系为：α=360/n。
7
1.3 晶体的对称性
某点作反演，晶体能自身重合。
9
1.3 晶体的对称性
平移对称
所谓的平移操作、平移对称就是指，晶体沿着某一 方向移动后，会和本身相重合。由此可见，平移对 称有一个前提，就是认为相对于质点或者对称基元 （最小单位）来说，晶体尺寸无限大。 滑移反映——滑移反映面
晶格沿某一平面做镜象反映操作后，再沿平行于该面的某 一方向平移T/n的距离，晶格能自身重合
准晶体在生物与非生物之间架起了一座桥 梁
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1.4 晶面和晶列
晶面与密勒指数
晶列与晶向指数
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晶体的结合
晶体中的原子之间的相互作用主要有以下几种情 况： 化学键：包括离子键、共价键和金属键 非化学性作用：范德华力（分子键） 一般来说，一种晶体通常以一种化学键为主，其 物理性质也是由这种占主导地位的化学键决定， 因此，我们根据晶体内占主导地位的化学键类型 来划分晶体类型，对应于离子键、共价键、金属 键、分子键，就有离子晶体、原子晶体、金属晶 体、分子晶体。
1.3 晶体的对称性
对称性是晶体非常重要的性质。晶体的对称性来 自于其内部结构的周期重复性，所以晶体的对称 性有其特有的一些特征：
1） 因为晶体结构是具有周期重复规律性的，这种周 期重复就是一种对称性，即平移对称性，所以，从这 个意义上说，所有晶体都是对称的（都具有这种平移 对称性）。 2）晶体的这种平移对称性又限制了晶体的对称形式， 因为有些对称形式与平移对称相矛盾，这样的对称就 不能在晶体中出现，这就是晶体对称的有限性，它遵 循“晶体对称定律”。 3）晶体的对称性不仅仅体现在宏观形态上，也体现 在物理性质上。 5
空间群——晶体结构中一切对称要素的集合
晶体总共只能有230种不同的空间群。
11
1.3 晶体的对称性
对称性分类 根据晶体上对称要素是否有高次轴（n>2的 对称轴）及高次轴的数量划分为3个晶族：
高级晶族（高次轴多于一个） 中级晶族（高次轴只有一个） 低级晶族（无高次轴）
然后根据具体的对称特点分为7个晶系。
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1.3 晶体的对称性
低级晶族晶系主要有三斜晶系、单斜晶系、斜方 晶系。
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1.3 晶体的对称性
中级晶族晶系主 要有四方晶系、 三方晶系、六方 晶系。
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1.3 晶体的对称性
高级晶族晶系有等轴晶系。
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1.3 晶体的对称性
请注意：不同晶系的晶体，其晶胞形状完全不同， 如：等轴晶系的晶体，晶胞形状是立方体；四方 晶系的晶体，晶胞形状是四方柱；六方晶系的晶 体，晶胞形状是内角为60°和120°的菱形柱等 等。 这就说明： 1. 晶胞是决定晶体对称性的本质内因； 2. 晶胞的形状和对称性与晶体宏观形态上的对称 型是统一的，即内部结构与外部形态的对称性是 统一的。
3
1.2 晶胞
空间格子的最小重复单位就是一个 平行六面体，这个最小平行六面体 的形状由其三个方向的棱长（分别 表示为：a, b, c）和三个棱之间的 角度（分别表示为α，β，γ）来决 定，例如：如果a＝b＝c，α＝β＝ γ＝90°，则这个最小平行六面体 就是一个立方体；如果a≠b≠c， α≠β≠γ≠90°，则这个最小平行六 面体就是一个一般平行六面体。 4
螺旋——螺旋轴
晶格绕某一固定轴旋转角度360/n后，再沿转轴方向平移L 个T/n的距离，晶格能自身重合
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1.3 晶体的对称性
对称要素组合 独立的基本对称元素 m, i,1, 2,3, 4,6, 4 点群——宏观晶体中所有对称元素的集合
可以证明总共只能有32种不同的组合方式，称为 32 种点群。
晶体材料的制备技术
晶体材料的结构和物理性质
结构 物理性质 缺陷 多晶材料
晶体材料的制备技术 晶体材料的加工技术
1
晶体材料的结构和物理性质
1 晶体的结构
尽管各种晶体具有不同的结构，原子、离子等排列 方式也具有各种不同的规律性，但所有晶体结构共 同的本质特点是：质点在三维空间周期性重复排列， 即具有格子构造，意指可以用格子状的图形来表达。 那么，晶体结构里有些什么样的格子状图形呢？我 们引入“空间格子”这一概念。 晶体结构中的任何点都是以格子状图形重复排列的， 不同的点所形成的格子状图形相互穿套在一起，就 形成了晶体结构的格子构造。
请注意，并不是所有轴次的对称轴都可以在晶体 上出现的，晶体上只能出现1、2、3、4、6对称 轴，不可能出现5及大于6的对称轴，这就是晶体 的对称定律 这是因为五次及大于六次的对称性与晶体的平移 对称相矛盾
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1.3 晶体的对称性
对称中心：借助于这个点的反伸操作，图形的相同部分
重复。
镜面：晶体通过一个平面做镜面反映后晶体能自身重合。 反演轴：若晶体绕某一固定轴旋转角度360/n后再通过
2
1.1 空间格子
所谓空间格子，是指表达晶体结构周期重复规律的几何图 形。即，空间格子就是描述晶体结构格子构造的简单几何 图形。有的晶体的空间格子是原子，有的可能是分子，而 有的可能是更加复杂的构成。 首先要在结构中找出等同点，把等同点从结构中抽取出来， 再按一定的规律将等同点连接起来，就画出了该晶体结构 的空间格子。 所谓等同点，就是指在晶体结构中性质与周围环境都相同 的点。