材料分析测试技术2PPT课件
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纳米材料测试分析技术 ppt课件
第四章：纳米材料测试分析技术
纳米材料测 试分析技术
尺寸评估 结构表征 性能测量
电子显微分析
扫描探针分析
X-射线衍射分析
光谱分析
能谱分析
粒 ppt课件 度 分 析
1
天津理工大学纳米材料与技术研究中心
微观世界的探索
社会发展、科技进步总伴随着工具的完善和革新。 以显微镜来说吧，发展至今可以说是有了三代显 微镜。这也使得人们对于微观世界的认识越来越 深入，从微米级，亚微米级发展到纳米级乃至原 子分辨率。
ppt课件
5
一、电 子 显 微 分 析
电子显 微分析
透射电子显微镜（TEM）
+ 扫描电子显微镜（SEM）
X-射线能谱 分析( EDX)
电子探针显微分析(EPMA)
材料的形貌观察、材料的 表面和内部微结构分析
ppt课件
材料的微区成 分分析(微米)
6
透射电子显微分析
透射电子显微镜（简称透射电镜） Transmission Electron Microscope（TEM）
ppt课件
2
天津理工大学纳米材料与技术研究中心
第一代为光学显微镜
1830年代后期为M.Schleide
和 T.Schmann 所 发 明 ； 它 使
人类“看”到了致病的细菌、
微生物和微米级的微小物体，
对社会的发展起了巨大的促
进作用，至今仍是主要的显
微工具 。
ppt课件
3
天津理工大学纳米材料与技术研究中心
ppt课件 microscope”
8
普通透射电子显微镜（TEM）
透通过两个中间镜
之间的相互配合，可在较大范
围内调整相机长度和放大倍数。
纳米材料测 试分析技术
尺寸评估 结构表征 性能测量
电子显微分析
扫描探针分析
X-射线衍射分析
光谱分析
能谱分析
粒 ppt课件 度 分 析
1
天津理工大学纳米材料与技术研究中心
微观世界的探索
社会发展、科技进步总伴随着工具的完善和革新。 以显微镜来说吧，发展至今可以说是有了三代显 微镜。这也使得人们对于微观世界的认识越来越 深入，从微米级，亚微米级发展到纳米级乃至原 子分辨率。
ppt课件
5
一、电 子 显 微 分 析
电子显 微分析
透射电子显微镜（TEM）
+ 扫描电子显微镜（SEM）
X-射线能谱 分析( EDX)
电子探针显微分析(EPMA)
材料的形貌观察、材料的 表面和内部微结构分析
ppt课件
材料的微区成 分分析(微米)
6
透射电子显微分析
透射电子显微镜（简称透射电镜） Transmission Electron Microscope（TEM）
ppt课件
2
天津理工大学纳米材料与技术研究中心
第一代为光学显微镜
1830年代后期为M.Schleide
和 T.Schmann 所 发 明 ； 它 使
人类“看”到了致病的细菌、
微生物和微米级的微小物体，
对社会的发展起了巨大的促
进作用，至今仍是主要的显
微工具 。
ppt课件
3
天津理工大学纳米材料与技术研究中心
ppt课件 microscope”
8
普通透射电子显微镜（TEM）
透通过两个中间镜
之间的相互配合，可在较大范
围内调整相机长度和放大倍数。
《材料测试方法》课件
《材料测试方法》ppt课件
目 录
• 材料测试方法简介 • 材料力学性能测试 • 材料物理性能测试 • 材料化学性能测试 • 材料无损检测技术 • 材料现代测试技术
01
材的性能
通过测试，可以了解材料在 各种条件下的性能表现，如 力学性能、热性能、电性能 等。
质量控制
测试方法的分类
破坏性测试与非破坏性测试
根据是否对材料造成破坏，测试方法可分为破坏性测试和非破坏性测试。破坏性测试会改变材料的结构和性能，而非 破坏性测试不会对材料造成损伤。
宏观测试与微观测试
根据测试尺度，测试方法可分为宏观测试和微观测试。宏观测试主要关注材料的整体性能和行为，而微观测试则关注 材料的微观结构和性质。
红外线检测
总结词
利用红外线对材料进行辐射，通过测量材料对红外线的吸收和反射来分析材料的表面和内部结构。
详细描述
红外线检测利用不同物质对红外线的吸收和反射特性不同，通过测量材料对红外线的吸收和反射光谱 可以分析材料的表面和内部结构。该方法具有非接触、无损、快速等优点，适用于塑料、橡胶、涂料 等多种材料的检测。
测试是材料质量控制的重要 手段，通过测试可以判断材 料是否符合设计要求和使用 标准。
研发与改进
测试可以为新材料的研发提 供数据支持，帮助研发人员 了解材料的性能特点，优化 材料配方和工艺。
安全评估
对于涉及安全性的材料，如 建筑材料、医疗器械等，测 试是进行安全评估的必要步 骤。
测试的重要性
保障产品质量
化学稳定性测试
总结词
化学稳定性测试用于评估材料在化学介质中的稳定性 。
详细描述
通过在不同化学介质中检测材料性能的变化，评估材 料的化学稳定性，如耐酸碱度、耐溶剂性等。
目 录
• 材料测试方法简介 • 材料力学性能测试 • 材料物理性能测试 • 材料化学性能测试 • 材料无损检测技术 • 材料现代测试技术
01
材的性能
通过测试，可以了解材料在 各种条件下的性能表现，如 力学性能、热性能、电性能 等。
质量控制
测试方法的分类
破坏性测试与非破坏性测试
根据是否对材料造成破坏，测试方法可分为破坏性测试和非破坏性测试。破坏性测试会改变材料的结构和性能，而非 破坏性测试不会对材料造成损伤。
宏观测试与微观测试
根据测试尺度，测试方法可分为宏观测试和微观测试。宏观测试主要关注材料的整体性能和行为，而微观测试则关注 材料的微观结构和性质。
红外线检测
总结词
利用红外线对材料进行辐射，通过测量材料对红外线的吸收和反射来分析材料的表面和内部结构。
详细描述
红外线检测利用不同物质对红外线的吸收和反射特性不同，通过测量材料对红外线的吸收和反射光谱 可以分析材料的表面和内部结构。该方法具有非接触、无损、快速等优点，适用于塑料、橡胶、涂料 等多种材料的检测。
测试是材料质量控制的重要 手段，通过测试可以判断材 料是否符合设计要求和使用 标准。
研发与改进
测试可以为新材料的研发提 供数据支持，帮助研发人员 了解材料的性能特点，优化 材料配方和工艺。
安全评估
对于涉及安全性的材料，如 建筑材料、医疗器械等，测 试是进行安全评估的必要步 骤。
测试的重要性
保障产品质量
化学稳定性测试
总结词
化学稳定性测试用于评估材料在化学介质中的稳定性 。
详细描述
通过在不同化学介质中检测材料性能的变化，评估材 料的化学稳定性，如耐酸碱度、耐溶剂性等。
材料分析测试技术材料X射线衍射和电子显微分析课件
实际案例分析
材料A的X射线衍射和电子显微分析
通过结合应用，确定了材料A的晶体结构和微观结构特征，为其性能研究提供了 有力支持。
材料B的缺陷分析
利用X射线衍射和电子显微分析，成功检测到材料B中的晶体缺陷和微观结构变化 ，为优化制备工艺提供了指导。
材料X射线衍射和电
04
子显微分析的发展
趋势与未来展望
材料X射线衍射与电
03
子显微线衍射
01
局限性：对于非晶体或无定形材料，X射 线衍射效果不佳。
03
02
特点：能够确定晶体结构，提供宏观尺度上 的晶体信息。
04
电子显微分析
特点：高分辨率和高放大倍数，能够观察 材料的微观结构和表面形貌。
05
06
局限性：对于轻元素和某些化学态的识别 能力有限，且需要薄样品。
电子显微镜的工作原理
电子显微镜利用电子替代传统显微镜的光子，通过电子束 与样品的相互作用，将样品中的信息传递到荧光屏上，形 成图像。
分辨率和放大倍数
电子显微镜的分辨率和放大倍数主要取决于物镜的焦距和 中间镜的放大倍数，其分辨率通常比光学显微镜高，能够 观察更细微的结构。
电子显微镜的应用
生物医学研究
料X射线衍射和电子显微分析。
02
自动化和智能化
随着人工智能和机器学习技术的发展，未来的材料X射线衍射和电子显
微分析将更加自动化和智能化，能够自动识别、分类和处理数据。
03
多维度和多尺度分析
未来的材料X射线衍射和电子显微分析将能够实现多维度和多尺度分析
，从微观到宏观全面揭示材料的结构和性能。
技术发展面临的挑战与机遇
挑战
随着材料科学的发展，新型材料不断涌现，需要不断更新和完善材料X射线衍射和电子显微分析技术。同时，随 着环保意识的提高，如何降低这些技术对环境的负面影响也是一个重要的挑战。
矿物材料现代测试技术2X射线分析5课件.ppt
石墨(graphite): H63/mmc—对于的点群 6/mmm
矿物材料现代测试技术2X射线分析 (5)课件
24
第二章. 晶体结构概述
6 晶体结构描述 (2)
2) 晶体化学式（分子式）：
理论化学式：最简化的化学式，如NaCl,MgAl2O4 实际化学式：按化学成分分析结果计算出的化学式
如 Mg0.99Al2.01O4
矿物材料现代测试技术2X射线分析 (5)课件
16
第二章. 晶体结构概述
4 面网间距 （distance of nets） （2）
2） 计算： 面网间距与晶胞参数之间有一定的对 应关系。如，很显然地，当 α＝β＝＝90度时，d010＝b； d020＝b/2； d030＝b/3。下面根据晶系的不同分别列出其 面网间距的计算公式。
矿物材料现代测试技术2X射线分析 (5)课件
9
第二章. 晶体结构概述
2 空间格子 （5）
自然界的物质分晶体和非晶体两大类， 只要属于晶体，则必然可以归为14种 Bravais空间格子中的一种。
关于准晶体（semi－crystal）：介于 晶体和非晶体之间，具有短程有序而无长 程有序。
超导材料(super-conductor)即具有准 晶体结构。
面心格子(Face-Centered) (F)
每一个晶系都应该有四种类型的空间格子，但由于有 的格子类型不符合所在晶系的对称要求，有的格子类型可 以转化成另一种类型，因此总共只有14种空间格子，称之 为14种布拉维空间格子(Bravais Lattices)。
矿物材料现代测试技术2X射线分析 (5)课件
5
第二章. 晶体结构概述
2 空间格子 （2）
矿物材料现代测试技术2X射线分析 (5)课件
《材料分析测试技术》课件
在生物学领域，材料分析测试技术用于研 究生物大分子的结构和功能，以及生物材 料的性能和生物相容性。
医学领域
环境科学领域
在医学领域，材料分析测试技术用于药物 研发、医疗器械性能评价以及人体组织与 器官的生理和病理研究。
在环境科学领域，材料分析测试技术用于 环境污染物检测、生态系统中物质循环的 研究以及环保材料的性能评估。
反射光谱测试技术
通过测量材料对不同波长光的反射率，分 析材料的表面特性、光学常数和光学性能 。
发光光谱测试技术
研究材料在受到激发后发射出的光的性质 ，包括荧光、磷光和热辐射等，以了解材 料的发光性能和光谱特性。
透射光谱测试技术
通过测量材料对不同波长光的透射率，分 析材料的透光性能、光谱特性和光学常数 。
磁粉检测技术
总结词
通过磁粉与材料相互作用，检测其表面和近表面缺陷。
详细描述
磁粉检测技术利用磁粉与被检测材料的相互作用，通过观察磁粉的分布和排列，检测材 料表面和近表面的裂纹、折叠等缺陷。该技术广泛应用于钢铁、有色金属等材料的检测
。
涡流检测技术
总结词
通过电磁感应在材料中产生涡流，检测其表 面和近表面缺陷。
《材料分析测试技术》ppt课件
目录
• 材料分析测试技术概述 • 材料物理性能测试技术 • 材料化学性能测试技术 • 材料力学性能测试技术 • 材料无损检测技术 • 材料分析测试技术的应用与展望
01
材料分析测试技术概述
Chapter
定义与目的
定义
材料分析测试技术是指通过一系列实验手段对材料 进行物理、化学、机械等性能检测，以获取材料组 成、结构、性能等方面的信息。
电学性能测试技术
电容率测试技术
现代材料分析测试技术材料分析测试技术ppt文档全文预览
现代材料分析测试技术材料分析测试技术ppt文档全文预览本部分的主要目的：介绍透射电镜分析、扫描电镜分析、表面成分分析及相关技术的基本原理，了解透射电镜样品制备和分析的基本操作和步骤，掌握扫描电镜在材料研究中的应用技术。
在介绍基本原理的基础上，侧重分析技术的应用！讲课18学时，实验：4学时，考试2学时。
主要要求：1)掌握透射电镜分析、扫描电镜分析和表面分析技术及其在材料研究领域的应用；2）了解电子与物质的交互作用以及电磁透镜分辨率的影响因素；3）了解透射电镜的基本结构和原理，掌握电子衍射分析及衍射普标定、薄膜样品的制备及其透射电子显微分析；4）了解扫描电镜的基本结构及其工作原理，掌握原子序数衬度、表面形貌衬度及其在材料领域的应用；了解波谱仪、能谱仪的结构及工作原理，初步掌握电子探针分析技术；5）对表面成分分析技术有初步了解；6）了解电子显微技术的新进展及实验方法的选择；参考书：1）常铁军，祁欣主编。
《材料近代分析测试方法》哈尔滨工业大学出版社；2）周玉，武高辉编著。
《材料分析测试技术——材料某射线与电子显微分析》哈尔滨工业大学出版社。
1998版3）黄孝瑛编著。
《透射电子显微学》上海科学技术出版社。
1987版4）进藤大辅，及川哲夫合著.《材料评价的分析电子显微方法》冶金工业出版社。
2001年版5）叶恒强编著。
《材料界面结构与特性》科学出版社，1999版1.1引言眼睛是人类认识客观世界的第一架“光学仪器”。
但它的能力是有限的，如果两个细小物体间的距离小于0.1mm时，眼睛就无法把它们分开。
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。
上世纪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。
光学显微镜的分辨率由于光波的波动性，使得由透镜各部分折射到像平面上的像点及其周围区域的光波发生相互干涉作用，产生衍射效应。
材料分析测试技术PPT课件
■分光晶体：是专门用来对X射线起分光 作用的晶体，它具有高的衍射效率、强 的反射能力和好的分辨率。每种晶体只 能色散一段范围波长的X射线，只适用于 一定原子序数的元素分析。常见的分光 晶体及其应用范围见P160表2-7。
■X射线探测器：WDS中使用的探测器和 XRD中使用的一样。
5
WWDDSS和EDSS的的比比较较
能谱仪（EDS）
• 目前最常用的能谱仪是Si(Li)X射线能谱仪。 其关键部件是Si(Li)检测器即锂漂移硅固态 检测器（结构示意图见P162图2-94）。
• Si(Li)探测器要始终处在真空中，探头装在 与存有液氮的杜瓦瓶相连的冷指内，日常 保养麻烦费用较高。
1
Si(Li)能谱仪的优点
▲分析速度快，几分钟内即可分析和确定样 品中含有的所有元素。分析范围为11Na～ 92U的所有元素。
操作特性
WDS
分析元素范围 Z≥4
分辨率
高
分析精度
±1～5%
对表面要求 平整,光滑
分析速度
慢
谱失真
少
最小束斑直径 ～200nm
探测极限
0.01～0.1％
使用范围
精确的定量分
析
EDS
Z≥11 低
≤±5% 粗糙表面也适用
快
多
～5nm
0.1～0.5％
适合于与SEM配合
使用
6
EPMA分析方法
EPMA有四种分析方法
11
2.8 扫描隧道显微镜（简介）
• 扫描隧道显微镜简称STM，是新型的表面分析仪 器，是1982年，由G.Binnig和H.Rhrer等人发明 的，该发明于1986年获诺贝尔奖。
• STM的原理：STM以原子尺度的极细探针及样品 作为电极，当针尖与样品非常接近时（约1nm）， 就产生隧道电流。通过记录扫描过程中，针尖位 移的变化，可得到样品表面三维显微形貌图。
■X射线探测器：WDS中使用的探测器和 XRD中使用的一样。
5
WWDDSS和EDSS的的比比较较
能谱仪（EDS）
• 目前最常用的能谱仪是Si(Li)X射线能谱仪。 其关键部件是Si(Li)检测器即锂漂移硅固态 检测器（结构示意图见P162图2-94）。
• Si(Li)探测器要始终处在真空中，探头装在 与存有液氮的杜瓦瓶相连的冷指内，日常 保养麻烦费用较高。
1
Si(Li)能谱仪的优点
▲分析速度快，几分钟内即可分析和确定样 品中含有的所有元素。分析范围为11Na～ 92U的所有元素。
操作特性
WDS
分析元素范围 Z≥4
分辨率
高
分析精度
±1～5%
对表面要求 平整,光滑
分析速度
慢
谱失真
少
最小束斑直径 ～200nm
探测极限
0.01～0.1％
使用范围
精确的定量分
析
EDS
Z≥11 低
≤±5% 粗糙表面也适用
快
多
～5nm
0.1～0.5％
适合于与SEM配合
使用
6
EPMA分析方法
EPMA有四种分析方法
11
2.8 扫描隧道显微镜（简介）
• 扫描隧道显微镜简称STM，是新型的表面分析仪 器，是1982年，由G.Binnig和H.Rhrer等人发明 的，该发明于1986年获诺贝尔奖。
• STM的原理：STM以原子尺度的极细探针及样品 作为电极，当针尖与样品非常接近时（约1nm）， 就产生隧道电流。通过记录扫描过程中，针尖位 移的变化，可得到样品表面三维显微形貌图。
红外光谱材料分析与测试技术作业-PPT
故 线性分子得振动自由度＝ 3n-5 非线性分子得振动自由度＝ 3n-6
例:水分子(非线性分子) 振动自由度数＝3 ×3 －6 ＝3
红外谱图上得峰数往往少于基本振动得数目。原因: (1)红外非活性振动:分子偶极距不发生变化 (2)峰得简并:振动频率完全相同,吸收带重合 (3)峰得掩盖:宽而强得吸收峰掩盖频率相近得窄
8、振动耦合效应与费米共振 振动耦合效应:当两个振动频率相同或相近得基团在分子中靠得很近时 ,她们得振动可能产生相互影响,使吸收峰裂分为两个,一个高于原来得 频率,一个低于原来得频率。 费米共振:当某一振动得倍频或组频位于另一强得基频附近时,由于相 互产生强烈得振动耦合作用,使原来很弱得泛频峰强化,或出现裂分双 峰,这种特殊得振动耦合称为费米共振。 9、互变异构 如果分子有互变异构现象发生,吸收峰将发生位移。
根据普朗克方程,发生振动能级跃迁需要能量得大小取 决于键两端原子得折合质量和键得力常数,即取决于分 子得结构特征。
结论: (1)化学键越强,K 越大,振动频率越高; (2)二原子μ越大,振动频率越低。
二分子得振动能级与吸收峰位置
分子得振动能级就是量子化得,相应能级得能量为: E振=(V+1/2)hν
V :振动量子数,其值可取0,1,2,3 …等整数 ν :化学键得振动频率
E1 = 1/2 hν E2 = 3/2 hν ……
△E=E2-E1= hν
……
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
分子振动能级就是量子化得,振动能级差得大小与分子得结 构密切相关。分子振动吸收能量等于其振动能级差得频率 得光。
二、分子外部因素对峰位得影响
外部因素包括:样品得物理状态、溶剂、仪器等。
1、样品得物理状态。 气态分子吸收峰尖锐,有时会出现转动能级跃迁引起得精细结构 小峰。 液态分子之间距离减小,作用力增强,谱带变宽,精细结构减弱或消 失,频率降低。 固态分子红移程度增大,振动耦合使谱带增多
例:水分子(非线性分子) 振动自由度数＝3 ×3 －6 ＝3
红外谱图上得峰数往往少于基本振动得数目。原因: (1)红外非活性振动:分子偶极距不发生变化 (2)峰得简并:振动频率完全相同,吸收带重合 (3)峰得掩盖:宽而强得吸收峰掩盖频率相近得窄
8、振动耦合效应与费米共振 振动耦合效应:当两个振动频率相同或相近得基团在分子中靠得很近时 ,她们得振动可能产生相互影响,使吸收峰裂分为两个,一个高于原来得 频率,一个低于原来得频率。 费米共振:当某一振动得倍频或组频位于另一强得基频附近时,由于相 互产生强烈得振动耦合作用,使原来很弱得泛频峰强化,或出现裂分双 峰,这种特殊得振动耦合称为费米共振。 9、互变异构 如果分子有互变异构现象发生,吸收峰将发生位移。
根据普朗克方程,发生振动能级跃迁需要能量得大小取 决于键两端原子得折合质量和键得力常数,即取决于分 子得结构特征。
结论: (1)化学键越强,K 越大,振动频率越高; (2)二原子μ越大,振动频率越低。
二分子得振动能级与吸收峰位置
分子得振动能级就是量子化得,相应能级得能量为: E振=(V+1/2)hν
V :振动量子数,其值可取0,1,2,3 …等整数 ν :化学键得振动频率
E1 = 1/2 hν E2 = 3/2 hν ……
△E=E2-E1= hν
……
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
分子振动能级就是量子化得,振动能级差得大小与分子得结 构密切相关。分子振动吸收能量等于其振动能级差得频率 得光。
二、分子外部因素对峰位得影响
外部因素包括:样品得物理状态、溶剂、仪器等。
1、样品得物理状态。 气态分子吸收峰尖锐,有时会出现转动能级跃迁引起得精细结构 小峰。 液态分子之间距离减小,作用力增强,谱带变宽,精细结构减弱或消 失,频率降低。 固态分子红移程度增大,振动耦合使谱带增多