材料测试分析技术实验报告

1、 本科生实验报告实验课程 材料研究方法与分析测试实验 学院名称 材料与化学化工学院 专业名称 材料科学与工程(无机非金属方向) 学生姓名 闵丹 学生学号 201202040327 指导教师 邓苗、冯珊、张湘辉、胡子文、孔芹 实验地点 测试楼、理化楼 实验成绩 二一四 年 十一 月 二一五 年 一月实验一 X射线物相定性分析一.实验目的  1.学习了解X射线衍射仪的结构和工作原理；2.掌握X射线衍射物相定性分析的方法和步骤； 二.实验原理 根据晶体对X射线的衍射特征衍射线的位置.强度及数量来鉴定结晶物质之物相的方法，就是X射线物相分析法。每一种结晶物质都有

2、各自独特的化学组成和晶体结构。没有任何两种物质，它们的晶胞大小.质点种类及其在晶胞中的排列方式是完全一致的。因此，当X射线被晶体衍射时，每一种结晶物质都有自己独特的衍射花样，它们的特征可以用各个衍射晶面间距d和衍射线的相对强度II0来表征。其中晶面间距d与晶胞的形状和大小有关，相对强度则与质点的种类及其在晶胞中的位置有关。所以任何一种结晶物质的衍射数据d和II0是其晶体结构的必然反映，因而可以根据它们来鉴别结晶物质的物相。三. 实验仪器X射线衍射仪，主要由X射线发生器（X射线管）.测角仪.X射线探测器.计算机控制处理系统等组成。1. X射线管 X射线管主要分密闭式和可拆卸式

3、两种。广泛使用的是密闭式,由阴极灯丝.阳极.聚焦罩等组成,功率大部分在12千瓦。可拆卸式X射线管又称旋转阳极靶,其功率比密闭式大许多倍,一般为1260千瓦。常用的X射线靶材有W.Ag.Mo.Ni.Co.Fe.Cr.Cu等。X射线管线焦点为1×10平方毫米,取出角为36度。 选择阳极靶的基本要求：尽可能避免靶材产生的特征X射线激发样品的荧光辐射，以降低衍射花样的背底，使图样清晰。 2 测角仪是粉末X射线衍射仪的核心部件，主要由索拉光阑.发散狭缝.接收狭缝.防散 射狭缝.样品座及闪烁探测器等组成。 (1) 衍射仪一般利用线焦点作为X射线源S。如果采用焦斑尺寸为1×10平方毫米的

4、常规X射线管，出射角6°时，实际有效焦宽为0.1毫米，成为0.1×10平方毫米的线状X射线源。 (2) 从S发射的X射线，其水平方向的发散角被第一个狭缝限制之后，照射试样。这个狭缝称为发散狭缝(DS)，生产厂供给1/6°.1/2°.1°.2°.4°的发散狭缝和测角仪调整用005毫米宽的狭缝。 (3) 从试样上衍射的X射线束，在F处聚焦，放在这个位置的第二个狭缝，称为接收狭缝(RS)生产厂供给0.15毫米.0.3毫米.0.6毫米宽的接收狭缝。 (4) 第三个狭缝是防止空气散射等非试样散射X射线进入计数管，称

5、为防散射狭缝(SS)。SS和DS配对，生产厂供给与发散狭缝的发射角相同的防散射狭缝。 (5)S1.S2称为索拉狭缝，是由一组等间距相互平行的薄金属片组成，它限制入射X射线和衍射线的垂直方向发散。索拉狭缝装在叫做索拉狭缝盒的框架里。这个框架兼作其他狭缝插座用，即插入DS，RS和SS3.X射线探测记录装置 衍射仪中常用的探测器是闪烁计数器(SC)，它是利用X射线能在某些固体物质(磷光体)中产生的波长在可见光范围内的荧光，这种荧光再转换为能够测量的电流。由于输出的电流和计数器吸收的X光子能量成正比，因此可以用来测量衍射线的强度。 闪烁计数管的发光体一般是用微量铊活化的碘

6、化钠(NaI)单晶体。这种晶体经X射线激发后发出蓝紫色的光。将这种微弱的光用光电倍增管来放大，发光体的蓝紫色光激发光电倍增管的光电面(光阴极)而发出光电子(一次电子)，光电倍增管电极由10个左右的联极构成，由于一次电子在联极表面上激发二次电子，经联极放大后电子数目按几何级数剧增(约106倍)，最后输出几个毫伏的脉冲。4.计算机控制.处理装置  X射线衍射仪主要操作都由计算机控制自动完成，扫描操作完成后，衍射原始数据自动存入计算机硬盘中供数据分析处理。数据分析处理包括平滑点的选择.背底扣除.自动寻峰.d值计算，衍射峰强度计算等。四. 样品制备 X射线衍射分

7、析的样品主要有粉末样品.块状样品.薄膜样品.纤维样品等。样品不同，分析目的不同（定性分析或定量分析），则样品制备方法也不同。1.粉末样品： X射线衍射分析的粉末试样必需满足这样两个条件：晶粒要细小，试样无择优取向(取向排列混乱)。所以，通常将试样研细后使用，可用玛瑙研钵研细。定性分析时粒度应小于44微米(350目)，定量分析时应将试样研细至10微米左右。较方便地确定10微米粒度的方法是，用拇指和中指捏住少量粉末，并碾动，两手指间没有颗粒感觉的粒度大致为10微米。     常用的粉末样品架为玻璃试样架，在玻璃板上蚀刻出试样填充区为20&

8、#215;18平方毫米。玻璃样品架主要用于粉末试样较少时(约少于500立方毫米)使用。充填时，将试样粉末-点一点地放进试样填充区，重复这种操作，使粉末试样在试样架里均匀分布并用玻璃板压平实，要求试样面与玻璃表面齐平。如果试样的量少到不能充分填满试样填充区，可在玻璃试样架凹槽里先滴一薄层用醋酸戊酯稀释的火棉胶溶液，然后将粉末试样撒在上面，待干燥后测试。2.块状样品： 先将块状样品表面研磨抛光，大小不超过20×18平方毫米,然后用橡皮泥将样品粘在铝样品支架上，要求样品表面与铝样品支架表面平齐。3.薄膜样品制备：   将薄膜样品剪成合适大小，用胶带纸

9、粘在玻璃样品支架上即可。本次试验测定粉末试样，所以采用粉末制样的方法，制作测试样样品。五.样品测试 (1)开机前的准备和检查     将制备好的试样插入衍射仪样品台，盖上顶盖关闭防护罩；开启水龙头，使冷却水流通；X光管窗口应关闭，管电流管电压表指示应在最小位置；接通总电源。 (2)开机操作     开启衍射仪总电源，启动循环水泵；待数分钟后，打开计算机X射线衍射仪应用软件，设置管电压.管电流至需要值，设置合适的衍射条件及参数，开始样品测试。(3)停机操作  

10、;   测量完毕，关闭X射线衍射仪应用软件；取出试样；15分钟后关闭循环水泵,关闭水源；关闭衍射仪总电源及线路总电源。六. 数据处理     测试完毕后，可将样品测试数据存入磁盘供随时调出处理。原始数据需经过曲线平滑，Ka2扣除，谱峰寻找等数据处理步骤，最后打印出待分析试样衍射曲 线和d值.2.强度.衍射峰宽等数据供分析鉴定。七. 数据处理     测试完毕后，可将样品测试数据存入磁盘供随时调出处理。原始数据需经过曲线平滑，Ka2扣除，

11、谱峰寻找等数据处理步骤，最后打印出待分析试样衍射曲 线和d值.2.强度.衍射峰宽等数据供分析鉴定。 （1）从前反射区（290)中选取强度最大的三根线，见图三所示，使其d值按强度递减的次序排列。  （2）在数字索引中找到对应的d1(最强线的面间距）组。  （3）按次强线的面间距d2找到接近的几列。  （4）检查这几列数据中的第三个d值是否与待测样的数据对应，再查看第四至第八强线数据并进行对照，最后从中找出最可能的物相及其卡片号。如表四所示。图1.衍射谱中的三强线表2. 标准PDF卡片样片（5）找出可能的标准

12、卡片，将实验所得d及I/I1跟卡片上的数据详细对照，如果完全符合，物相鉴定即告完成。如果待测样的数据与标准数据不符，则须重新排列组合并重复（2）（5）的检索手续。如为多相物质，当找出第一物相之后，可将其线条剔出，并将留下线条的强度重新归一化，再按过程（1）（5）进行检索，直到得出正确答案。2.特征峰法： 对于经常使用的样品，其衍射谱图应该充分了解掌握，可根据其谱图特征进行初步判断，如图四所示。例如在26.5度左右有一强峰，在68度左右有五指峰出现，则可初步判定样品含SiO2。图3.SiO2样品的X射线衍射谱八实验结果九思考题1.简述X射线衍射分析的特点和应用； 答：(1)

13、X射线波长固定时应为不知道晶体晶面位臵所以要从每一角符合2dsin=n 的反射面得到反射。测得后利用此公式即可得到晶面距d、晶包类型和大小。 (2)利用徳拜-谢乐法测定射线的强度，就可以进一步确定晶包内原子的排布.2.粉末样品制备有几种方法，应注意什么问题？ 答：有固体溶剂压片和直接使用粉末压片，使用固体溶剂压片是其溶剂的性质不能与待测物质相近，然后就是溶剂的使用量的问题。直接压片时晶粒要细小，试样取向无规则。3.X射线谱图鉴定分析应注意什么问题？ 答：（1）从前反射区（2o90o中选取强度最大的三根线，并使其d值按强度递减的次序排列。 （2）

14、按次强线的面间距d2找到接近的几列。 （3）在数字索引中找到对应的d1(最强线的面间距）组。 （4）检查这几列数据中的第三个d值是否与待测样的数据对应，再查看第四至第八强线数据并进行对照，最后从中找出最可能的物相及其卡片号。实验二 扫描电镜的观察与分析一. 实验目的 1. 了解扫描电镜的用途.结构及基本原理；2. 了解扫描电镜的样品制备；二. 实验仪器钨丝扫描电镜 1.扫描电镜的主要性能 ： （1）放大倍数：电子束在样品表面扫描的幅度为As，在荧光屏阴极射线同步扫描的幅度为Ac，则扫描电镜的放大倍数为: M= Ac

15、 /As。目前商品化的扫描电镜放大倍数可以从20倍调节到20万倍左右。  （2）分辨率：分辨率是扫描电镜的主要性能指标，它是指分辨两点之间的最小距离。分辨率大小由入射电子束直径和调制信号类型共同决定。电子束直径越小，分辨率越高。由于用于成像的物理信号不同，它们的分辨率也不同。二次电子像的分辨率约为5-10 nm，背反射电子像的约为50-200nm。X射线的分辨率则更低。（3）景深：景深是指一个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。 电子束孔径角是决定扫描电镜景深的主要因素，它取决于末级透镜的光栅直径和工作距离。 扫描

16、电镜的末级透镜采用小孔径角，长焦距，所以可以获得很大的景深，它比一般光学显微镜景深大100-500倍，比透射电镜的景深大10 倍。因此用扫描电镜观察试样断口具有其它分析仪器无法比拟的优点由入射电子束直径和调制信号类型共同决定。电子束直径越小，分辨率越高。由于用于成像的物理信号不同，它们的分辨率也不同。二次电子像的分辨率约为5-10 nm，背反射电子像的约为50-200nm。X射线的分辨率则更低。2.扫描电镜（SEM）的用途 扫描电镜主要用于研究各种不同样品的组织及表面形貌，它可以应用到各个领域之中的不同方向，它以各种不同的实物为研究对象。例如，它可以研究金属及合金

17、的组织，磨损形貌，腐蚀和断裂形貌；也可以很方便地研究玻璃，陶瓷，纺织物等的细微结构和形貌。三.扫描电镜的基本原理扫描电镜（SEM）是用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成像。试样为块状或粉末颗粒，成像信号可以是二次电子.背散射电子或吸收电子。其中二次电子是最主要的成像信号。由电子枪发射的电子，以其交叉斑作为电子源，经二级聚光镜及物镜的缩小形成具有一定能量.一定束流强度和束斑直径的微细电子束，在扫描线圈驱动下，于试样表面按一定时间.空间顺序作栅网式扫描。聚焦电子束与试样相互作用，产生二次电子发射以及背散射电子等物理信号，二次电子发射量随试样表面形貌而变化。二次电子信号被探测器收集转换成电讯号，经视频放

18、大后输入到显像管栅极，调制与入射电子束同步扫描的显像管亮度，得到反映试样表面形貌的二次电子像。扫描电镜由下列五部分组成，如图1（a）所示。各部分主要作用简介如下： 1.电子光学系统 它由电子枪.电磁透镜.光阑.样品室等部件组成，如图1（b）所示。为了获得较高的信号强度和扫描像，由电子枪发射的扫描电子束应具有较高的亮度和尽可能小的束斑直径。常用的电子枪有三种形式：普通热阴极三极电子枪.六硼化镧阴极电子枪和场发射电子枪，电磁透镜的功能是把电子枪的束斑逐级聚焦缩小，因照射到样品上的电子束斑越小，其分辨率就越高。扫描电镜通常有三个磁透镜，前两个是强透镜，缩小束斑，第三个透镜是弱透镜

19、，焦距长，便于在样品室和聚光镜之间装入各种信号探测器。为了降低电子束的发散程度，每级磁透镜都装有光阑；为了消除像散，装有消像散器。2.扫描系统 扫描系统的作用是提供入射电子束在样品表面上以及阴极射线管电子束在荧光屏上的同步扫描信号。3.信号检测.放大系统 样品在入射电子作用下会产生各种物理信号.有二次电子.背散射电子.特征X射线.阴极荧光和透射电子。不同的物理信号要用不同类型的检测系统。它大致可分为三大类，即电子检测器.阴极荧光。检测器和X射线检测器。图1 扫描电子显微镜构造示意图 4.真空系统 镜筒和样品室处于高真空下，一般不得高于1

20、5;102 Pa，它由机械泵和分子涡轮泵来实现。开机后先由机械泵抽低真空，约20分钟后由分子涡轮泵抽真空，约几分钟后就能达到高真空度。此时才能放试样进行测试，在放试样或更换灯丝时，阀门会将镜筒部分.电子枪室和样品室分别分隔开，这样保持镜筒部分真空不被破坏。5.电源系统 由稳压.稳流及相应的安全保护电路所组成，提供扫描电镜各部分所需要的电源。四.扫描电镜样品的制备 1.要求干净，干燥的块状或粉末样品，尺寸不大于20×10mm。 2.金属断口样品：要求是干净.新鲜的表面；如果是金相样品须进行深腐蚀。 3.非金属样品须在真空镀膜机中喷镀金.

21、铝或碳，以保证样品导电性良好。五.利用扫描电镜观察样品形貌的操作步骤1.打开样品室，装样，关闭样品室，抽真空； 2.将抽真空后的样品放进载物台，调节载物台，找到所放置的样品； 3.调节对比度和亮度，使样品在显示屏上显示出来；4.双击自己感兴趣的部位，使其移动至显示屏中央； 5.调整放大倍数并调焦；6.慢速扫描，照相，保存。五.实验记录 六思考题 （1）通过实验你体会扫描电镜有哪些特点？ 答：能直接观察样品的表面结构；制样方法简单，取样后可不做任何改变来观察表面形貌；样品可在样品室中作三维空间的平移和旋转；放大倍数可在大范围内连续可调；富有立体感

22、，景深长，视野范围很大；分辨能力高，可达10nm；可对样品进行综合分析和动态观察；可通过调节图像衬度观察到清晰图像。 （2）根据实验叙述样品制备的步骤？  答：在样品台上粘上少量的导电胶；用棉签粘取少量干燥的固体样品后涂在导电胶上；去除多余未粘在导电胶上的粉末；若样品导电性差必须喷金。 喷金一般在真空镀膜机上进行，表面喷镀不要太厚、否则会掩盖细节，也不能太薄，不均匀，一般控制在510 nm为宜。需要设臵适当的电流大小和真空度。（3）说明二次电子像成像过程？ 答：二次电子是进入样品表面的部分一次电子轰击样品原子激发的单电子。其由静电场引

23、导，沿镜简向下加速。在镜筒中，通过一系列电磁透镜将电子束聚焦并射向样品。靠近镜简底部，在样品表面上方，扫描线圈使电子束以光栅扫描方式偏转。最后一级电磁透镜把电子束聚焦成一个尽可能小的斑点射入样品，从而激发出各种成像信号，其强弱随样品表面的形貌和组成元素不同而变化。 （4）背散射电子像的应用？ 答：原子序数衬度是利用对样品微区原子序数或化学成分变化敏感的物理信号作为调制信号得到的一种显示微区化学成分差别的像衬度。背散射电子信号对微区原子序数或化学成分的变化敏感，都可以作为原子序数衬度或化学成分衬度。 背散射电子是被样品原子反射回来的入射电子，样品背散射系数随元素原子

24、序数Z的增加而增加。即样品表面平均原子序数越高的区域，产生的背散射电子信号越强，在背散射电子像上显示的衬度越亮；反之越暗。因此可以根据背散射电子像（成分像）亮暗衬度来判断相应区域原子序数的相对高低。 通过背散射电子像检测器，就可以对样品进行shadow像、topo像和comp像的观察。实验三 X射线荧光光谱一. 实验目的1.学习和掌握X射线荧光光谱仪各单元的作用及使用的基本操作规定。2.学习使用岛率X射线荧光光谱仪进行半定量测定。二. 实验原理 X射线荧光光谱分析（X-ray fluorescence analysls,XRFA）是一种非破坏性的仪器分析方法，它是由X射线管发出的一次

25、X射线激发样品，使样品所含元素辐射特征荧光X射线，也就是二次X射线，根据谱线的波长和强度对被测样品中的元素进行定性和定量分析。X射线荧光光谱法也被X射线二次发射光谱法。1.定性分析原理 波长色散X射线荧光光谱法的定性过程是首先对样品进行激发，样品受激发后发射和散射的X射线光谱进入分光晶体，利用测角仪扫描进行谱线辨别，探测器接受晶体衍射的波谱，记录系统把顺序出现的谱峰自动记录，然后进行谱线鉴别确定组分元素，最后根据谱线强度因子确认样品中的主要.次要或痕量元素。2.半定量分析原理 半定量分析在X射线荧光分析中，尤其是在材料研发应用的过程中占有重要的地位，它的主要特点是在对样品成分不明的情况下，根据

26、定性结果可进一步获得样品组分的含量信息，半定量分析是将定性分析得到的元素列表并将元素的净强度用FP（基本参数法）程序进行半定量计算。三. 实验仪器及条件仪器：岛律XRF-1800型射线荧光光谱仪试剂：乙醇.硼酸四. 实验步骤1. 学习压片的操作步骤（1）未知样品的准备；200目的烘干样；（2）将约4g的样品均匀的放在塑料环内，使用塑料环模具进行压片。2.使用岛律X射线荧光光谱仪，进行未知样品的定性半定量分析。（1）在仪器上设置实验所需条件，选择合适的条件，设定标准参数待用。（2）将压好的未知样品薄片放在样品盒中，进样，计算荧光强度，根据选定的方法，设定的参数，在选定的仪器工作条件下，测定未知样

27、品的成分.含量。在计算机上，按读取计算结果并绘制打印实验报告。五.实验数据处理Sample : 001Operator :Comment : 20 deg/min ,for OxideGroup :Qual-Quant.Std-OxidelDate :2014-12-18 14:55 Quantitive ResultAnalyteRrsultProc-CalcLineNet Int.BG Int.Cao96.1425%Quant.-FPCaKa5384.64511.409SiO22.2384%Quant.-FPSiKa35.0460.317Al2O30.0747%Quant.-FPAlKa1

28、0.1850.744Fe2O30.3465%Quant.-FPFeKa9.1430.656SrO0.3317%Quant.-FPSrKa49.5816.526K2O0.1214%Quant.-FPK Ka12.3712.295SO30.1052%Quant.-FPS Ka3.2960.849P2O50.0096%Quant.-FPP Ka0.3430.719六思考与讨论：样品前处理过程一般常用哪几种方法？各有什么优缺点？答：（1）.压片法：片法的样品未被稀释，适合微量元素分析。压片法所需要的样品量以不少于2.5克为宜。    （2）.熔片法：存在消耗试剂量相对较大

29、，制样时间较长和增加分析成本的缺点。稀释降低了分析样品的强度值，并含有大量的轻元素，使得背景强度增加，对测定恒量元素是不利的。熔融过程中某些元素产生挥发，影响测定准确度。 实验四 红外光谱分析（IR）实验一、 实验目的 1、掌握溴化钾压片法制备固体样品的方法； 2、学习并掌握美国尼高立IR-6700型红外光谱仪的使用方法； 3、初步学会对红外吸收光谱图的解析。 二、实验原理 红外光是一种波长介于可见光区和微波区之间的电磁波谱。波长在0.751000m。通常又把这个波段分成三个区域，即近红外区：波长在0.752.5m（波数在133004000cm-1），又称泛频区；中红外区：波长在2.550m（

30、波数在4000200cm-1），又称振动区；远红外区：波长在501000m（波数在20010cm-1），又称转动区。其中中红外区是研究、应用最多的区域。 红外区的光谱除用波长表征外，更常用波数表征。波数是波长的倒数，表示单位厘米波长内所含波的数目。其关系式为:作为红外光谱的特点，首先是应用面广，提供信息多且具有特征性，故把红外光谱通称为“分子指纹”。它最广泛的应用还在于对物质的化学组成进行分析。用红外光谱法可以根据光谱中吸收峰的位置和形状来推断未知物的结构，依照特征吸收峰的强度来测定混合物中各组分的含量。其次，它不受样品相态的限制，无论是固态、液态以及气态都能直接测定，甚至对一些表面涂层和不溶

31、、不熔融的弹性体（如橡胶）也可直接获得其光谱。它也不受熔点、沸点和蒸气压的限制，样品用量少且可回收，是属于非破坏分析。而作为红外光谱的测定工具-红外光谱仪，与其他近代分析仪器（如核磁共振波谱仪、质谱仪等）比较，构造简单，操作方便，价格便宜，最常用于工业及实验研究领域，如医药鉴别，人造皮革中异氰酸酯基确定等等。因此，它已成为现代结构化学、分析化学最常用和不可缺少的工具。根据红外光谱与分子结构的关系，谱图中每一个特征吸收谱带都对应于某化合物的质点或基团振动的形式。因此，特征吸收谱带的数目、位置、形状及强度取决于分子中各基团（化学键）的振动形式和所处的化学环境。只要掌握了各种基团的振动频率（基团频率

32、）及其位移规律，即可利用基团振动频率与分子结构的关系，来确定吸收谱带的归属，确定分子中所含的基团或键，并进而由其特征振动频率的位移、谱带强度和形状的改变，来推定分子结构。 红外光谱仪可分为色散型和干涉型。色散型红外光谱仪又有棱镜分光型和光栅分光型，干涉型为傅立叶变换红外光谱仪（FTIR），最主要的区别是FTIR没有色散元件。本实验所演示的是傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）。所得的红外谱图的横坐标是波数（或波长），纵坐标是吸光度。三、仪器和试剂 1、仪器：美国尼高立IR-6700 2、试剂：溴化钾，聚乙烯，苯甲酸 3、傅立叶红外光谱仪(FTIR)的构造及工

33、作原理光源-à 干涉仪 -à 样品室 -à 检测室 -à计算机图1. FTIR工作原理框图四、实验步骤 1、打开红外光谱仪并稳定大概5分钟，同时进入对应的计算机工作站。 2、波数检验：将聚乙烯薄膜插入红外光谱仪的样品池处，从4000-650cm-1进行波数扫描，得到吸收光谱。然后将所得的谱图与计算机上的标准谱图进行匹配，分析得到最吻合的图谱，即可判断物质结构。 3、测绘苯甲酸的红外吸收光谱溴化钾压片法 取1-2mg苯甲酸，加入在红外灯下烘干的100-200mg溴化钾粉末，在玛瑙研钵中充分磨细（颗粒约2m），使之混合

34、均匀。取出约80mg混合物均匀铺洒在干净的压模内，于压片机上制成直径透明薄片。将此片装于固体样品架上，样品架插入红外光谱仪的样品池处，从4000-400cm-1进行波数扫描，得到吸收光谱。然后将所得的谱图与计算机上的标准谱图进行匹配。 4、结束实验，关闭工作站和红外光谱仪。五、注意事项 1、实验室环境应该保持干燥2、确保样品与药品的纯度与干燥度； 3、在制备样品的时候要迅速以防止其吸收过多的水分，影响实验结果；4、试样放入仪器的时候动作要迅速，避免当中的空气流动，影响实验的准确性。 5、溴化钾压片的过程中，粉末要在研钵中充分磨细，且于压片机上制得的透明薄

35、片厚度要适当。六、实验结果与讨论七、思考题解答 1为什么要选用KBr作为来承载样品的介质？ 答：KBr为一种无色晶体，相对NaCl来讲具有很好的延展性。而且KBr对红外光吸收很小，因此可以测绘全波段光谱图。 2红外光谱法对试样有什么要求？ 答：（a）试样应为“纯物质”（98%），通常在分析前，样品需要纯化，可以通过分馏、萃取、重结晶等分离和精制的方法； （b）试样不含有水（水可产生红外吸收且侵蚀吸收室的盐窗； （c）试样浓度或厚度应适当，使光谱图中的大多数吸收峰投射在合适范围内。 3红外光谱法制样有哪些方法？答：固体试样最常

36、用的是压片法，此外还有石蜡糊法和薄膜法；液体试样一般采用液体池法和液膜法。 4、傅立叶变换红外光谱仪的特点？答：扫描速度快；具有很高的分辨率；灵敏度高；波数准确度高；光学部件简单；多通路等。实验五 差热分析一实验目的二实验原理差热分析(DTA)是在程序控制温度下测量物质和参比物之间的温度差与温度(或时间)关系的一种技术。描述这种关系的曲线称为差热曲线或DTA曲线。描述这种关系的曲线称为差热曲线或DTA曲线。由于试样和参比物之间的温度差主要取决于试样的温度变化，因此就其本质来说， 差热分析是一种主要与焓变测定有关并籍此了解物质有关性质的技术 物质在加热或冷却过程中会

37、发生物理变化或化学变化，与此同时，往往还伴随吸热或放热现象。伴随热效应的变化，有晶型转变、沸腾、升华、蒸发、熔融等物理变化，以及氧化还原、分解、脱水和离解等化学变化。另有一些物理变化，虽无热效应发生但比热容等某些物理性质也会发生改变，这类变化如玻璃化转变等。物质发生焓变时质量不一定改变，但温度是必定会变化的。差热分析正是在物质这类性质基础上建立的一种技术。 若将在实验温区内呈热稳定的已知物质(参比物)和试样一起放入加热系统中(图1)，并以线性程序温度对它们加热。在试样没有发生吸热或放热变化且与程序温度间不存在温度滞后时，试样和参比物的温度与线性程序温度是一致的。若试样发生放热变化，&

38、#160;由于热量不可能从试样瞬间导出，于是试样温度偏离线性升温线，且向高温方向移动。反之，在试样发生吸热变化时，由于试样不可能从环境瞬间吸取足够的热量，从而使试样温度低于程序温度。只有经历一个传热过程试样才能回复到与程序温度相同的温度。图1 加热和测定试样与参比物温度的装置示意图在试样和参比物的比热容、导热系数和质量等相同的理想情况，用图1装置测得的试样和参比物的温度及它们之间的温度差随时间的变化如图2所示。图中参比物的温度始终与程序温度一致，试样温度则随吸热和放热过程的发生而偏离程序温度线。当TS-TR=T为零时，因中参比物与试样温度一致，两温度线重合，在T曲线则为一条水平基线。

39、图2 线性程序升温时试样和参比物的温度及温度差随时间的变化试样吸热时T<0，在T曲线上是一个向下的吸热峰。当试样放热时T>0，在T曲线上是一个向上的放热峰。由于是线性升温，通过了T-t关系可将T-t图转换成T-T图。T- t(或T) 图即是差热曲线，表示试样和参比物之间的温度差随时间或温度变化的关系。 差热曲线直接提供的信息有峰的位置、峰的面积、峰的形状和个数。由它们不仅可以对物质进行定性和定量分析，而且还可以研究变化过程的动力学。 曲线上峰的起始温度只是实验条件下仪器能够检测到的开始偏离基线的温度。根据ICTA的规定，该起始温度应

40、是峰前缘斜率最大处的切线与外推基线的交点所对应的温度。若不考虑不同仪器的灵敏度不同等因素，外推起始温度比峰温更接近于热力学平衡温度。 由差热曲线获得的重要信息之一是它的峰面积。根据经验，峰面积和变化过程的热效应有着直接联系，而热效应的大小又取决于活性物质的质量。Speil(斯贝尔)指出峰面积与相应过程的焓变成正比：式中，A是差热曲线上的峰面积，由实验测得的差热峰直接得到，K是系数。在A和K值已知后，即能求得待测物质的热效应Qp和焓变H三差热分析的实验步骤 （1）启动计算机，将控制器、加热炉和计算机用相应的接线连接起来。 （2）使用小药匙往小坩埚中装填参比样品和待测

41、样品。 （3）在坩埚架上放置药品，降下炉体。 （4）设定升温速率，启动数据记录软件，开始加热。 （5）达到目标温度后停止加热，保存数据。（4）对样品差热曲线的分析四实验结果与分析图1.草酸钴热分析曲线 实验结果分析：在空气下草酸钴有三个失重阶段，在20-300时， 242.1时失重速率最大，失重20.61%。在300-500时， 430.1时失重速率最大，失重37.43%。在500-1092.1时，失重5.08%，最终剩余36.87%。草酸钴有三个吸热峰，230.2左右的吸热峰是由于失去结晶水和吸附水引起。338.9左右的峰由于草酸钴的反应引起，876.3时由于草

42、酸钴的再次分解。五思考题1DTA实验中如何选择参比物？常用的参比物有哪些？ 答：要获得平稳的基线，参比物的选择很重要。要求参比物在加热或冷却过程中不发生任何变化，在整个升温过程中参比物的比热、导热系数、粒度尽可能与试样一致或相近。  常用三氧化二铝（-Al2O3）或煅烧过的氧化镁或石英砂作参比物。如分析试样为金属，也可以用金属镍粉作参比物。如果试样与参比物的热性质相差很远，则可用稀释试样的方法解决，主要是减少反应剧烈程度；如果试样加热过程中有气体产生时，可以减少气体大量出现，以免使试样冲出。选择的稀释剂不能与试样有任何化学反应或催化反应，常用的稀释剂有SiC、Al2O3等。 2.差热曲线的形状与那些因素有关？影响差热分析结果的主要因素是什么？   答：影响仪器仪表差热分析的主要因素有（1）气氛和压力的选择 &#