材料分析与测试课件chapter 3下
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材料分析方法精品PPT课件
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❖ 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。
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透镜成像：
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遵循关系式： 1 ＋ 1 ＝ 1
L1
L2
f
放大倍数
M AB
L2
AB
L1
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6-2 光的衍射与光学显微镜分辨本领理论极限
光的衍射：光是电磁波，具有波动性，使由透镜各部分 折射到像平面上的像点与周围区域的光波相互间产生衍射现 象。
。
❖ 一般地人眼的分辨本领是大约0.2mm，光学显微镜的最大 分辨率大约是0.2μm。把0.2μm放大到0.2mm让人眼能分 辨的放大倍数是1000倍。这个放大倍数称之为有效放大倍 数。光学显微镜的分辨率在0.2μm时，其有效放大倍数是
1000倍。
❖ 光学显微镜的放大倍数可以做的更高，但是，高出的部分 对提高分辨率没有贡献，仅仅是让人眼观察更舒服而已。
1 mv2 eU 2
即 v 2eU
m
❖ 式中e为电子所带电荷，e=1.6×10-19C
。
h
上式整理得：
2emU
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不同加速电压下的电子波波长
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加速电压U/KV
20 40 60 80 100
电子波波长λ/nm 加速电压U/KV
0.00859 0.00601 0.00487 0.00418 0.00371
❖ 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。
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遵循关系式： 1 ＋ 1 ＝ 1
L1
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放大倍数
M AB
L2
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6-2 光的衍射与光学显微镜分辨本领理论极限
光的衍射：光是电磁波，具有波动性，使由透镜各部分 折射到像平面上的像点与周围区域的光波相互间产生衍射现 象。
。
❖ 一般地人眼的分辨本领是大约0.2mm，光学显微镜的最大 分辨率大约是0.2μm。把0.2μm放大到0.2mm让人眼能分 辨的放大倍数是1000倍。这个放大倍数称之为有效放大倍 数。光学显微镜的分辨率在0.2μm时，其有效放大倍数是
1000倍。
❖ 光学显微镜的放大倍数可以做的更高，但是，高出的部分 对提高分辨率没有贡献，仅仅是让人眼观察更舒服而已。
1 mv2 eU 2
即 v 2eU
m
❖ 式中e为电子所带电荷，e=1.6×10-19C
。
h
上式整理得：
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不同加速电压下的电子波波长
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加速电压U/KV
20 40 60 80 100
电子波波长λ/nm 加速电压U/KV
0.00859 0.00601 0.00487 0.00418 0.00371
高分子材料分析测试方法ppt课件
结构鉴定激光拉曼散射光谱拉曼光谱用于分析的不足1拉曼散射面积2不同振动峰重叠和拉曼散射强度容易受光学系统参数等因素的影响3荧光现象对傅立叶变换拉曼光谱分析的干扰4在进行傅立叶变换光谱分析时常出现曲线的非线性的问题5任何一物质的引入都会对被测体体系带来某种程度的污染这等于引入了一些误差的可能性会对分析的结果产生一定的影响激光拉曼散射光谱在高分子材料分析中的应用1
4、数据处理对红外谱图质量的影： (1)平滑处理：
红外光谱实验中谱图常常不光滑,影响谱图质量。不光滑的原因除了样 品吸潮以外还有环境的潮湿和噪声。平滑是减少来自各方面因素所产生的 噪声信号, 但实际是降低了分辨率, 会影响峰位和峰强, 在定量分析时需特 别注意。
（2）基线校正： 在溴化钾压片制样中由于颗粒研磨得不够细或者不够均匀, 压出的锭片不 够透明而出现红外光散射, 所以不管是用透射法测得的红外光谱,还是用反射 法测得的光谱, 其光谱基线不可能在零基线上, 使光谱的基线出现漂移和倾斜 现象。需要基线校正时, 首先判断引起基线变化的原因, 能否进行校正。基线 校正后会影响峰面积, 定量分析要慎重。
6、影响吸收谱带的其他因素还有：共轭效应、张力效应、诱导效 应和振动耦合效应。
共轭效应: 由于大P 键的形成, 使振动频率降低。 张力效应: 当环状化合物的环中有张力时, 环内伸缩振动降低,环外 增强。 诱导效应: 由于取代基具有不同的电负性, 通过静电诱导作用,引起 分子中电子分布的变化及键力常数的变化,从而改变了基团的特征 频率。 振动耦合效应: 当2个相邻的基团振动频率相等或接近时, 2个基团 发生共振,结果使一个频率升高, 一个频率降低。
Raman散射与红外吸收方法机理不同，所遵守的选择定则也不同。 两种方法可以相互补充，这样对分子的问题可以更周密的研究。下图是 Nylon 66的Raman与红外光谱图
4、数据处理对红外谱图质量的影： (1)平滑处理：
红外光谱实验中谱图常常不光滑,影响谱图质量。不光滑的原因除了样 品吸潮以外还有环境的潮湿和噪声。平滑是减少来自各方面因素所产生的 噪声信号, 但实际是降低了分辨率, 会影响峰位和峰强, 在定量分析时需特 别注意。
（2）基线校正： 在溴化钾压片制样中由于颗粒研磨得不够细或者不够均匀, 压出的锭片不 够透明而出现红外光散射, 所以不管是用透射法测得的红外光谱,还是用反射 法测得的光谱, 其光谱基线不可能在零基线上, 使光谱的基线出现漂移和倾斜 现象。需要基线校正时, 首先判断引起基线变化的原因, 能否进行校正。基线 校正后会影响峰面积, 定量分析要慎重。
6、影响吸收谱带的其他因素还有：共轭效应、张力效应、诱导效 应和振动耦合效应。
共轭效应: 由于大P 键的形成, 使振动频率降低。 张力效应: 当环状化合物的环中有张力时, 环内伸缩振动降低,环外 增强。 诱导效应: 由于取代基具有不同的电负性, 通过静电诱导作用,引起 分子中电子分布的变化及键力常数的变化,从而改变了基团的特征 频率。 振动耦合效应: 当2个相邻的基团振动频率相等或接近时, 2个基团 发生共振,结果使一个频率升高, 一个频率降低。
Raman散射与红外吸收方法机理不同，所遵守的选择定则也不同。 两种方法可以相互补充，这样对分子的问题可以更周密的研究。下图是 Nylon 66的Raman与红外光谱图
Chapter 3-1 晶体缺陷-点缺陷、位错
杂质（异类）原子
定义： 任何纯金属中都或多或少会存在杂质, 即其它
元素, 这些原子称杂质（异类）原子
热缺陷： 热起伏促使原子脱离点阵位置而形成的点缺陷。 热缺陷的两种基本形式
弗伦克尔缺陷
肖特基缺陷
热缺陷示意图
弗兰克尔缺陷
肖特基缺陷
化合物离子晶体中的两种点缺陷
金属晶体：弗兰克尔缺陷比肖特基缺陷少得多 离子晶体：结构配位数低-弗兰克尔缺陷较常见
ρ理论
=
n理论 NA
V
M
=
4 6.022 1023
26.98
4.049 10-8 3
g
cm 3 = 2. 6997g
cm 3
空位数 cm3
ρ ρ theoretical
observed
NA
M 4.620 10 20 cm 3 Al
例5 MgO晶体的肖特基缺陷生成能为84KJ/mol，计算该晶体 1000K和1500K的缺陷浓度
平移对称性的示意图
平移对称性的破坏
②分类
点缺陷（零维缺陷）--原子尺度的偏离.
按
例：空位、间隙原子、杂质原子等
缺
陷 线缺陷（一维缺陷）--原子行列的偏离.
的
例：位错等
几 何
面缺陷（二维缺陷）--表面、界面处原子排列混乱.
形
例：表面、晶界、堆积层错、镶嵌结构等
态 体缺陷（三维缺陷）--局部的三维空间偏离理想晶体的周期性
CV ,1000
n N
exp( ΔGS RT
)
exp(
84000 8.3145 1000
) 4.096 10-5
CV ,1500
n N
ρ
( 单位晶胞原子数n )( 55.847g / mol ) ( 2.866 108 cm )3 ( 6.02 1023 / mol )
材料分析测试技术ppt重点
⏹材料分析技术就是人们为了获取材料的物理/化学/机械等方面的信息而采用的一些实验方法和手段⏹就是利用一种探测束——如电子束、离子束、光子束等，时常还加上电场、磁场、热等的作用，来分析材料的形貌、化学组成、原子结构、原子状态、电子状态等方面的信息。
⏹材料分析方法发展方向：更高的灵敏度更好的选择性更高的准确性更快的分析速度更高的自动化程度更完善的多元分析能力更可信的形态分析无损分析原位分析（in situ）/活体内分析(in vivo)/实时(real time)分析衍射（diffraction）是指波遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象。
X射线的波粒二象性X射线的本质是电磁辐射，与可见光完全相同，仅是波长短而已，因此具有波粒二像性。
波动性X射线的波长范围：0.01~100 Å 表现形式：在晶体作衍射光栅观察到的X射线的衍射现象，即证明了X射线的波动性。
⏹X射线的产生原理：高速运动的电子与物体碰撞时，发生能量转换，电子的运动受阻失去动能，其中一小部分（1％左右）能量转变为X射线，而绝大部分（99％左右）能量转变成热能使物体温度升高。
⏹连续X射线谱X射线连续谱的强度随着X射线管的管电压增加而增大，最大强度所对应的波长λmax变小，最短波长界限λ0减小；连续谱中接近最短波长处的辐射较多。
⏹连续谱的经验公式可表达为：C为常数，Z为阳极材料的原子序数。
⏹标识X射线是在连续谱的基础上叠加若干条具有一定波长的谱线，它和可见光中的单色相似，亦称单色X射线。
⏹激发电压的计算为激发被照物体的k系荧光辐射，电子束的（或照射x射线光子的）能量至少等于为被照物体的k系吸收限波长。
则靶的激发电压为波长单位为nm，电压单位为V。
⏹一束可见光以任意角度投射到镜面上都可以产生反射，而原子面对X射线的反射并不是任意的，只有当θ、λ、d三者之间满足布拉格方程时才能发生反射，所以把X射线这种反射称为选择反射。
⏹产生衍射的条件为λ<2d⏹X射线衍射分析方法1)照相法；2)衍射仪法⏹粉末照相法是将一束近平行的单色X射线投射到多晶样品上，用照相底片记录衍射线束强度和方向的一种实验法。
材料现代分析测试方法68页PPT
材料现代分析测试方法
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
7、候请收 敛。
•
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
现代材料分析测试技术材料分析测试技术50页PPT
现代材料分析测试技术材料分 析测试技术
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
谢谢
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
谢谢
材料分析测试 热分析法55页PPT
材料分析测试 热分析法
•
26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
•
27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
•
28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
•
29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
•
30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈
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26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
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27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
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28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
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29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
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30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈
材料力学(全套483页PPT课件)-精选全文
三、构件应有足够的稳定性
稳定性(stability)—构件承受外力时， 保持原有平衡状态的能力
4
材料力学的任务： 在满足强度、刚度和稳定性的要
求下，为设计既经济又安全的构件提 供必要的理论基础和计算方法。
5
1.2 变形固体的基本假设
1.连续性假设
假设在变形体所占有的空间内毫无空隙地充满了物质。即认 为材料是密实的。这样，构件内的一些力学量（如各点的位 移）可用坐标的连续函数表示，并可采用无限小的数学分析 方法。
2、横向变形、泊松比
横向线应变： b b1 b
bb
称为泊松比
32
是谁首先提出弹性定律? 弹性定律是材料力学中一个非常重要的基础定
律。一般认为它是由英国科学家胡克(1635一1703) 首先提出来的，所以通常叫做胡克定律。其实，在 胡克之前1500年，我国早就有了关于力和变形成正 比关系的记载。
1-1截面
A
X 0 N1 40 30 20 0 N1 N1 50kN(拉)
2-2截面
X 0 N 2 30 20 0
1 B 2C 3D 40 kN 30 kN 20 kN
N2
30 kN 20 kN
N2 10kN(拉)
3-3截面
N 50 kN
N3
20 kN
X 0
N 3 20 0 N 3 20 kN(压)
10 103 100 103 500 106
10 103 100 103 200 106
mm
0.015mm
计算结果为负，说明整根杆发生了缩短
35
静定汇交杆的位移计算，以例题说明。 例3 图示结构由两杆组成，两杆长度均为 l，B 点受垂直荷 载 P 作用。（1） 杆①为刚性杆，杆②刚度为 EA ，求节点 B 的位移；（2） 杆①、杆②刚度均为 EA，求节点 B 的位 移。
稳定性(stability)—构件承受外力时， 保持原有平衡状态的能力
4
材料力学的任务： 在满足强度、刚度和稳定性的要
求下，为设计既经济又安全的构件提 供必要的理论基础和计算方法。
5
1.2 变形固体的基本假设
1.连续性假设
假设在变形体所占有的空间内毫无空隙地充满了物质。即认 为材料是密实的。这样，构件内的一些力学量（如各点的位 移）可用坐标的连续函数表示，并可采用无限小的数学分析 方法。
2、横向变形、泊松比
横向线应变： b b1 b
bb
称为泊松比
32
是谁首先提出弹性定律? 弹性定律是材料力学中一个非常重要的基础定
律。一般认为它是由英国科学家胡克(1635一1703) 首先提出来的，所以通常叫做胡克定律。其实，在 胡克之前1500年，我国早就有了关于力和变形成正 比关系的记载。
1-1截面
A
X 0 N1 40 30 20 0 N1 N1 50kN(拉)
2-2截面
X 0 N 2 30 20 0
1 B 2C 3D 40 kN 30 kN 20 kN
N2
30 kN 20 kN
N2 10kN(拉)
3-3截面
N 50 kN
N3
20 kN
X 0
N 3 20 0 N 3 20 kN(压)
10 103 100 103 500 106
10 103 100 103 200 106
mm
0.015mm
计算结果为负，说明整根杆发生了缩短
35
静定汇交杆的位移计算，以例题说明。 例3 图示结构由两杆组成，两杆长度均为 l，B 点受垂直荷 载 P 作用。（1） 杆①为刚性杆，杆②刚度为 EA ，求节点 B 的位移；（2） 杆①、杆②刚度均为 EA，求节点 B 的位 移。
材料分析测试技术核磁ppt课件
不同磁场强度时两 种自旋的能级差
氢核由低能级向高能级 跃迁时需求的能量△E与外 加磁场强度〔H0〕及氢核 磁矩〔μ〕成正比。
显然，随着外加磁场 强度添加，那么发生核的 能级跃时需求的能量也相 应增大；反之，那么减小。
3 核的盘旋和核磁共振
当一个原子核的核磁矩处于某磁场中，由于核本身
的旋转，而外磁场又力求它取向于磁场方向，在这两
第一季度 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
北部 西部 东部
第二季度
第三季度
第四季度
NMR仪器的主要组成部件： 磁体：提供强而均匀的磁场 样品管：直径4mm, 长度15cm,质量均匀的玻璃管 射频振荡器：在 垂直于主磁场方向提供一个射频波照射样品
扫描发生器：安装在磁极 上的Helmholtz线圈，提供 一个附加可变磁场，用于 扫描测定
或缔合，且其谱峰不与样品峰发生重叠。 CCl4无1H信号峰，而且价钱廉价，是作1H谱时常用的
溶 剂 。 作 精 细 丈 量 时 常 用 的 是 氘 代 溶 剂 有 CD2Cl2 ， D2O 等 。 (CDCl3, C6D6 ,CD3OD, CD3COCD用规范物质作参考，可分为外标
丈量时间，但不宜过于粘稠。 液态样品，应具有较好流动性，常用惰性溶剂稀释。 样品溶液中不应含固体微粒、灰尘或顺磁性杂质，否那么，会导
致谱线变宽，甚至失去应有的精细构造。为此，样品应在测试 前预过滤，除去杂质。必要时，应通氮气逐出溶解在试样中的 顺磁性的氧气。
溶剂要求 应粘度小，对试样溶解性能好，不与样品发生化学反响
化学位移的表示 方法：单位ppm – 而共振频率与外部磁场成正比，通常用样品和标样共 振频率之差与所用仪器频率的比值δ来表示。由于该数 值很小，故通常乘以106。这时，δ值的单位为ppm：