材料分析测试技术
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途。 • 为今后工作以及毕业论文的写作打下一定
的基础。
材料分析测试技术
参考书：
• 《材料研究与测试方法》张国栋主编，冶金工 业出版社
• 《材料近代分析测试方法》常铁钧 邹欣主编 哈工大版
• 《无机材料显微结构分析》周志超等编、浙大 版
• 《材料现代分析方法》左演声等主编、北京工 大版
• 《现代材料研究方法》 王世中 臧鑫士主编 北 京航空航天大学版
具有从某个最短波长（短波极限λ0）开始的连
续的各种波长的X射线（即：波长范围为 λ0~λ∝）。
由高速运动的带电粒子受阳极靶阻碍（突然减 速）而产生。
I
材料分析测试技术
连续射线的总强度与管电压、管电流及阳极材 料（一般为钨靶）的原子序数有下列关系：
I连续=kiZVm V
I
0 材料m分析测试技术
（2）特征的X射线谱 由若干条特定波长的谱线构成。 当管电压超过一定的数值（激发电压V激） 时产生。这种谱线的波长与X射线管电压、 管电流等工作条件无关，只决定于阳极材 料，不同元素的阳极材料发出不同波长的X 射线。因此叫特征X射线。
材料分析测试技术
材料分析测试技术
绪绪 论论
一、本课程研究的内容: 首先介绍材料科学的概念:材料科学是 研究材料的化学组成、晶体结构、显 微组织、使用性能四者之间关系的一 门科学。
材料分析测试技术
我们研究材料就是通过改变材料的组成、 结构、组织，来达到提高和改善材料的 使用性能的目的。
我们可用材料四面体来形象的进行描述：
❖具有很强的穿透能力；
❖穿过物质时，可被偏振化，并被物质吸收而使 强度衰减；
❖能使空气或其他气体电离；
❖能杀伤生物细胞、对人体有害等。
材料分析测试技术
X射线的本质：属于电磁波
波长：10-2—102埃之间，介于射线和紫外线之间
2、 X射线的强度
定义：指单位时间内通过垂直X射线方向的单位 面积上的光子数目（单位面积上的光子流率）
单位：尔格/ 厘米2·秒（实际使用的单位是CPS表 示每秒钟探测到光子数）
X射线的强度用大写字母I表示， X射线的剂量表 示光子的能量大小，单位用伦琴（R）表示。在 X射线衍射分析中，用材料的分析测是试技强术 度而不是剂量。
3、 X射线的发生
❖在高压作用下，阴极灯丝产生的电子在真空中 以极高的速度撞向阳极靶时，将产生X射线。
材料分析测试技术
Kα射线的强度大约是Kβ射线强度的5倍， 因此，在实验中均采用Kα射线。实验中发现 Cu靶的Kα谱线的强度大约是连续谱线及临 近射线强度的90倍。
材料分析测试技术
老Bragg发现了X射线的特征谱,莫塞莱 (Moseley）对其进行了研究，并推导出了Kα 射线的波长λ Kα的计算公式为：
λKα= 4/[3R（Z – σ）2]
式中： Z——阳极靶的原子序数；
R——常数； σ——屏蔽系数。
该式就是著名的莫塞莱定律，表示K系特 征X射线的波长与阳极靶的原子序数的平方 近似成反比关系。
• 主要是分析材料的微观组织形貌。 • 显微组织分析常用的分析手段有：普通光
学显微镜(OM)、扫描电子显微镜（ＳＥ M）、透射电子显微镜（ＴＥＭ）等。 • 本课程主要学习ＳＥＭ和ＴＥＭ的原理及 分析方法。
材料分析测试技术
二、学习本课程的目的：
• 了解研究无机非金属材料的主要方法； • 了解各种研究方法的基本原理、特点及用
❖阳极靶的材料一般用重元素如：Cr、Fe、Co、 Cu、Mo、Au、W等，常规实验使用Cu靶。
—
阴 极
低压
高 压 电子 +
阳
X射线 材料分析测试技术
极
二、 X射线谱
1、定义： X射线强度随波长变化的曲线。 2、分类 （1）连续的X射线谱 （2）特征的X射线谱
Kβ Kα
I
材料分析测试技术
（1）连续的X射线谱
1.化学组成分析：
主要研究原料和制品的化学组成。化学组 成分析也叫化学成分分析。常用的分析方 法有：普通化学分析；仪器化学分析（包 括ICP光谱、直读光谱、Ｘ射线荧光光谱、 激光光谱等等）。化学分析本课程不介绍。 因为化学分析的目的就是知道化学成分含 量，不管用那个分析方法，只要能精确告 诉我们结果就行。
使用性能
化学组成
晶体结构
显微组织
材料分析测试技术
在材料四面体中，生产工艺决定 晶体结构和显微组织。 材料科学与材料工程的区别就在 于：材料科学主要研究四组元之 间的关系；而材料工程则研究如 何利用这四组元间的关系来研究 开发新材料、新产品。
材料分析测试技术
本课程的内容:
研究生产硅酸盐材料的原料和制品的 化学组成、显微结构以及生产工艺过 程中的变化规律的研究方法。即用什么 设备、仪器、如何研究？
用。
材料分析测试技术
第一节： X射线 的物理基础
一、 X射线的性质
1、 X射线的性质 2、 X射线的获得
二、 X射线谱
1、定义 2、分类
三、 X射线与物质的相互作用 四、 X射线的衰减材料分析测试技术
一、 X射线的性质
1、 X射线的性质
❖肉眼看不见，但可使底片感光；
❖沿直线传播，传播方向不受电磁场的影响；
材料分析测试技术
在材料研究中,做形貌和结构分析一般可根据分析目的选用下面的分析方法:
分析目的
分析方法
光学显微术(如金相、岩相等)
形态学分析
透射电子显微术﹡ 扫描电子显微术﹡
(即组织形貌分析)
投影式或接触式X射线显微术
显微自射线照相术
相分分析 结构分析
各百度文库常量化学分析 微区分析 X射线光谱和能谱术﹡ 各种电子能谱分析 X射线衍射﹡ 电子衍射﹡ 红外光谱 材穆料斯分堡析尔测试谱技等术
材料分析测试技术
2.微观结构分析
▲ 微观结构分析主要分析材料的微观晶体 结构，即材料由哪几种晶体组成，晶体的 晶胞尺寸如何，各种晶体的相对含量多少 等。
▲ 结构分析常用的方法有：ＸＲＤ法、 TEM法、TG法、ＤＴＡ法、红外法等。这 些方法以及所用的仪器设备是我们要学习 的重点。
材料分析测试技术
3.显微组织分析
• 《材料分析方法》周玉主编，机械工业出版社
材料分析测试技术
第第一一章章 XX射射线线衍衍射射分分析析
本章主要讲以下内容： ● X射线的物理基础； ●晶体的点阵结构（简介）； ●X射线衍射几何条件（重点讲Bragg定律）； ●X射线衍射束的强度； ●多晶体的物相定性分析和定量分析； ●X射线衍射仪（XRD）的原理、结构和应用； ●晶粒度的测定及X射线衍射分析在其他方面的应
的基础。
材料分析测试技术
参考书：
• 《材料研究与测试方法》张国栋主编，冶金工 业出版社
• 《材料近代分析测试方法》常铁钧 邹欣主编 哈工大版
• 《无机材料显微结构分析》周志超等编、浙大 版
• 《材料现代分析方法》左演声等主编、北京工 大版
• 《现代材料研究方法》 王世中 臧鑫士主编 北 京航空航天大学版
具有从某个最短波长（短波极限λ0）开始的连
续的各种波长的X射线（即：波长范围为 λ0~λ∝）。
由高速运动的带电粒子受阳极靶阻碍（突然减 速）而产生。
I
材料分析测试技术
连续射线的总强度与管电压、管电流及阳极材 料（一般为钨靶）的原子序数有下列关系：
I连续=kiZVm V
I
0 材料m分析测试技术
（2）特征的X射线谱 由若干条特定波长的谱线构成。 当管电压超过一定的数值（激发电压V激） 时产生。这种谱线的波长与X射线管电压、 管电流等工作条件无关，只决定于阳极材 料，不同元素的阳极材料发出不同波长的X 射线。因此叫特征X射线。
材料分析测试技术
材料分析测试技术
绪绪 论论
一、本课程研究的内容: 首先介绍材料科学的概念:材料科学是 研究材料的化学组成、晶体结构、显 微组织、使用性能四者之间关系的一 门科学。
材料分析测试技术
我们研究材料就是通过改变材料的组成、 结构、组织，来达到提高和改善材料的 使用性能的目的。
我们可用材料四面体来形象的进行描述：
❖具有很强的穿透能力；
❖穿过物质时，可被偏振化，并被物质吸收而使 强度衰减；
❖能使空气或其他气体电离；
❖能杀伤生物细胞、对人体有害等。
材料分析测试技术
X射线的本质：属于电磁波
波长：10-2—102埃之间，介于射线和紫外线之间
2、 X射线的强度
定义：指单位时间内通过垂直X射线方向的单位 面积上的光子数目（单位面积上的光子流率）
单位：尔格/ 厘米2·秒（实际使用的单位是CPS表 示每秒钟探测到光子数）
X射线的强度用大写字母I表示， X射线的剂量表 示光子的能量大小，单位用伦琴（R）表示。在 X射线衍射分析中，用材料的分析测是试技强术 度而不是剂量。
3、 X射线的发生
❖在高压作用下，阴极灯丝产生的电子在真空中 以极高的速度撞向阳极靶时，将产生X射线。
材料分析测试技术
Kα射线的强度大约是Kβ射线强度的5倍， 因此，在实验中均采用Kα射线。实验中发现 Cu靶的Kα谱线的强度大约是连续谱线及临 近射线强度的90倍。
材料分析测试技术
老Bragg发现了X射线的特征谱,莫塞莱 (Moseley）对其进行了研究，并推导出了Kα 射线的波长λ Kα的计算公式为：
λKα= 4/[3R（Z – σ）2]
式中： Z——阳极靶的原子序数；
R——常数； σ——屏蔽系数。
该式就是著名的莫塞莱定律，表示K系特 征X射线的波长与阳极靶的原子序数的平方 近似成反比关系。
• 主要是分析材料的微观组织形貌。 • 显微组织分析常用的分析手段有：普通光
学显微镜(OM)、扫描电子显微镜（ＳＥ M）、透射电子显微镜（ＴＥＭ）等。 • 本课程主要学习ＳＥＭ和ＴＥＭ的原理及 分析方法。
材料分析测试技术
二、学习本课程的目的：
• 了解研究无机非金属材料的主要方法； • 了解各种研究方法的基本原理、特点及用
❖阳极靶的材料一般用重元素如：Cr、Fe、Co、 Cu、Mo、Au、W等，常规实验使用Cu靶。
—
阴 极
低压
高 压 电子 +
阳
X射线 材料分析测试技术
极
二、 X射线谱
1、定义： X射线强度随波长变化的曲线。 2、分类 （1）连续的X射线谱 （2）特征的X射线谱
Kβ Kα
I
材料分析测试技术
（1）连续的X射线谱
1.化学组成分析：
主要研究原料和制品的化学组成。化学组 成分析也叫化学成分分析。常用的分析方 法有：普通化学分析；仪器化学分析（包 括ICP光谱、直读光谱、Ｘ射线荧光光谱、 激光光谱等等）。化学分析本课程不介绍。 因为化学分析的目的就是知道化学成分含 量，不管用那个分析方法，只要能精确告 诉我们结果就行。
使用性能
化学组成
晶体结构
显微组织
材料分析测试技术
在材料四面体中，生产工艺决定 晶体结构和显微组织。 材料科学与材料工程的区别就在 于：材料科学主要研究四组元之 间的关系；而材料工程则研究如 何利用这四组元间的关系来研究 开发新材料、新产品。
材料分析测试技术
本课程的内容:
研究生产硅酸盐材料的原料和制品的 化学组成、显微结构以及生产工艺过 程中的变化规律的研究方法。即用什么 设备、仪器、如何研究？
用。
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第一节： X射线 的物理基础
一、 X射线的性质
1、 X射线的性质 2、 X射线的获得
二、 X射线谱
1、定义 2、分类
三、 X射线与物质的相互作用 四、 X射线的衰减材料分析测试技术
一、 X射线的性质
1、 X射线的性质
❖肉眼看不见，但可使底片感光；
❖沿直线传播，传播方向不受电磁场的影响；
材料分析测试技术
在材料研究中,做形貌和结构分析一般可根据分析目的选用下面的分析方法:
分析目的
分析方法
光学显微术(如金相、岩相等)
形态学分析
透射电子显微术﹡ 扫描电子显微术﹡
(即组织形貌分析)
投影式或接触式X射线显微术
显微自射线照相术
相分分析 结构分析
各百度文库常量化学分析 微区分析 X射线光谱和能谱术﹡ 各种电子能谱分析 X射线衍射﹡ 电子衍射﹡ 红外光谱 材穆料斯分堡析尔测试谱技等术
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2.微观结构分析
▲ 微观结构分析主要分析材料的微观晶体 结构，即材料由哪几种晶体组成，晶体的 晶胞尺寸如何，各种晶体的相对含量多少 等。
▲ 结构分析常用的方法有：ＸＲＤ法、 TEM法、TG法、ＤＴＡ法、红外法等。这 些方法以及所用的仪器设备是我们要学习 的重点。
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3.显微组织分析
• 《材料分析方法》周玉主编，机械工业出版社
材料分析测试技术
第第一一章章 XX射射线线衍衍射射分分析析
本章主要讲以下内容： ● X射线的物理基础； ●晶体的点阵结构（简介）； ●X射线衍射几何条件（重点讲Bragg定律）； ●X射线衍射束的强度； ●多晶体的物相定性分析和定量分析； ●X射线衍射仪（XRD）的原理、结构和应用； ●晶粒度的测定及X射线衍射分析在其他方面的应