材料分析测试技术B(二) 教学大纲

1、材料分析测试技术B(二) 一、课程说明课程编号：070203Z20课程名称：材料分析测试技术B（二）/Technology of Analysis and Measurement for Materials B（二） 课程类别：专业教育课程学时/学分：32/2先修课程：普通物理，材料科学基础适用专业：材料化学教材、教学参考书：1. 常铁军等主编,材料近代分析测试方法，哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社,2005年；2. 周玉主编，材料分析测试技术（第二版），哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2007年；3. 常铁军、祁欣主编，材料近代分析方法，哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2000年；4. R W 卡恩

2、 等编，材料科学与技术丛书（2A卷），北京：科学出版社，2000年；5. 左演声主编，材料现代分析方法，北京：北京工业大学出版出版社，2000年；6. 范雄主编，X射线金属学，北京：机械工业出版社，1981年；李树堂主编，晶体X射线衍射学基础，北京：冶金工业出版社，1990年。二、课程设置的目的意义现代分析测试技术是研究物质的微观状态与宏观性能之间关系的一种手段，是一门多学科交叉渗透综合，培养学生材料结构分析与测试技能的专业必修课程。本课程是针对材料化学专业本科生开设的专业基础课，主要介绍X射线晶体结构分析方法、物相定性和定量分析的方法、内应力的测定方法，电子衍射花样的分析及透射电镜、扫描电镜

3、、电子探针、俄歇电子能谱仪的结构原理及分析方法、差热分析技术、差示扫描量热技术、热重分析技术、红外光谱以及核磁共振波谱的基本原理和方法。目的是使学生了解材料现代分析技术必要的理论基础，基本知识和技能，了解较先进的材料分析方法和应用，培养学生的材料微观组织结构分析测试及研究的能力, 为材料科学领域内应用这些技术，解决实际问题打下基础。三、课程的基本要求知识：掌握X射线衍射、电子衍射和电子显微技术的基础理论、试验方法及基本技能，掌握X射线衍射仪、透射电镜、扫描电镜和电子探针等现代测试设备的结构及其在材料分析测试技术中的原理及试验方法，能应用X射线衍射方法进行晶体结构的测定、物相分析、宏观应力测定；

4、掌握透射电镜的复型和薄膜制备技术及电子衍射的原理，应用电子衍射对材料进行微观掌握结构组织的分析，应用扫描电镜和电子探针对材料进行表面形貌和微观结构及成分进行分析；掌握差热分析技术、差示扫描量热技术、热重分析技术、红外光谱以及核磁共振波谱在材料科学领域中所能解决的问题及基本原理和方法。能力：在材料科学和材料工程的应用领域，具备将材料分析测试技术的基础理论、试验方法及基本技能应用于解决材料的表面形貌和微观结构以及物相、成分分析的能力；掌握最基本的材料分析测试技术，具备根据材料的性质等信息正确选用分析手段，对检测结果进行标定和分析解释的初步能力，具备利用本课程基本知识在新材料的研究、分析测试过程中培

5、养创新意识，提高分析、发现、研究和解决问题的能力。素质：通过课程的基础理论和试验方法的教学，培养学生追求真理的求实精神和严谨求实的科学态度；通过学习，引导学生树立科学的世界观，提升理解材料科学基础和材料工程应用的基本素质，激发学生的求知热情、探索精神和创新意识；培养学生的科学研究态度，使学生学会借助仪器发掘科学的内在规律，逐步增强认识和掌握科学规律的自主能力，完善自主学习意识，形成不断学习和适应新材料发展的素质。四、教学内容、重点难点及教学设计章节教学内容总学时学时分配教学重点教学难点教学方案设计（含教学方法、教学手段）讲课(含研讨)实践第一章扫描电子显微分析8.1扫描电镜工作原理、构造和性能

6、8.2扫描电镜样品制备及在材料研究中的 应用8.3波谱仪结构及工作原理8.4能谱仪结构及工作原理8.5电子探针分析及微区成分分析技术660扫描电镜的结构、组成和工作原理；二次电子像、背散射电子像的像衬原理、特点、分析方法及应用；扫描电镜的主要性能，样品制备方法；扫描电镜在材料研究中的应用；掌握表面形貌衬度及其应用。波谱仪和能谱仪的工作原理及应用特点电子探针的点分析、线分析和面分析的 应用。二次电子像、背散射电子像的像衬原理、特点、分析方法及应用；波谱仪和能谱仪的工作原理及应用特点教学思路：由光学显微镜的分辨极限、电子波的波长、透射电子显微镜的工作原理引入扫描电子显微镜的构造及工作原理；讲解二次

7、电子像、背散射电子像的像衬原理、特点、分析方法及应用；由具体案例讲解波谱仪和能谱仪的工作原理及应用。教学模式：课堂讲授、样品制备录像。课堂练习、动画演示、课堂提问和讨论以及课后习题第二章表面成分分析9.1电子能谱法9.2表面分析能谱的基本原理9.3俄歇电子能谱分析9.31俄歇电子能谱原理和仪器结构9.32俄歇能谱的测量和分析9.33 俄歇电子能谱技术的 应用9.34原子探针显微分析9.4 光电效应和光电子能谱9.41 谱线识别，谱峰的 位移9.42 X射线光电子能谱实验方法9.43 X射线光电子能谱在材料研究中的 应用440俄歇电子产额与原子序数的关系，俄歇电子能谱的表示方法，化学位移概念X射

8、线光电子能谱的表示方法，化学位移、伴峰与谱峰分裂概念了解俄歇电子能谱仪和X射线光电子能谱仪的工作原理、结构与组成。俄歇电子能谱和X射线光电子能谱的分析方法及其应用范围俄歇电子能谱化学位移概念X射线光电子能谱化学位移、伴峰与谱峰分裂 概念教学思路：由具体案例讲解引入电子能谱分析技术的基本原理，以俄歇电子能谱和x射线光电子能谱为例，通过实例讲解引入谱线的化学位移概念以及两种能谱仪的应用。教学模式：课堂讲授、课堂练习、课堂提问和讨论以及课后习题第三章扫描探针显微镜的基本原理及应用10.1扫描探针显微镜SPM基本原理10.2 扫描隧道显微镜的工作模式10.3 原子力显微镜的基本 原理10.4 原子力显

9、微镜的工作 模式10.2 SPM在材料研究中的 应用220扫描隧道显微镜、原子力显微镜的基本 原理、仪器及应用。扫描隧道显微镜、原子力显微镜的基本原理和工作模式教学思路：由具体案例讲解引入扫描探针显微镜SPM技术的基本原理，以扫描隧道显微镜、原子力显微镜为例，通过实例讲解仪器的构造，工作模式及表征应用。教学模式：课堂讲授、课堂练习、课堂提问和讨论以及课后习题第四章热分析技术11.1 差热分析11.11 差热分析的原理及 设备11.12 差热分析曲线，差热分析议11,13 差热曲线的判读及其影响因素11.2 示差扫描量热法11.21 示差扫描量热法的基本原理11.22 示差扫描量热仪以及DSC

10、在使用中的注意要点11.3 热重法11.31 热重分析的基本原理11.32 热重分析仪11.33热重曲线的影响因素及热重分析应用。11.4热分析技术在高聚物研究中的应用440概念：热分析，热重法，差热分析，差示扫描量热法，参比物（或基准物，中性体），程序控制温度，外推始点。热分析方法的分类。差热分析的基本原理和了解差热分析仪的工作原理、结构与组成。影响差热曲线的因素及差热曲线的分析方法及应用。热重法的基本原理，差示扫描量热法的基本原理。差示扫描量热仪、热天平的工作原理、结构与组成。差示扫描量热曲线和热重曲线的影响因素。差示扫描量热曲线和热重曲线的分析方法及应用差热曲线、差示扫描量热曲线和热重曲

11、线的影响因素教学思路：由具体案例讲解引入热分析技术的基本原理及热分析方法的分类，以系统比较的方式讲解三种热分析技术：差热曲线、差示扫描量热曲线和热重曲线的影响因素及各自的应用。教学模式：课堂讲授、课堂练习、课堂提问和讨论以及课后习题第五章核磁共振与电子自旋共振波谱12.1核磁共振的基本原理12.2自旋共振波谱660核磁共振谱基本原理、仪器及应用。核磁共振化学位移的概念及其影响因素核磁共振化学位移的概念及其影响因素教学思路：由具体案例讲解引入核磁共振与电子自旋共振波谱的基本原理，以代表性实例讲解化学位移的概念及其影响因素。教学模式：课堂讲授、课堂练习、课堂提问和讨论以及课后习题第六章红外光谱和拉

12、曼光谱13.1红外光谱13.11外光谱仪的工作原理、结构与组成13.12影响红外吸收带位置（频率）的 因素。13.13红外光谱的样品制备 方法13.14红外光谱定性、定量分析的原理和 方法13.2拉曼光谱13.21拉曼光谱仪的工作原理、结构13.22拉曼光谱定性分析的原理和方法。13.3拉曼光谱、红外光谱的 应用。10100概念：运动自由度，振动自由度，简并与分裂，倍频峰（或称泛音峰），组频峰，振动耦合，费米共振，特征振动频率，特征振动吸收带，内振动，外振动（晶格振动）。影响红外吸收带位置（频率）的因素。红外光谱仪的类型、工作原理、结构与 组成。红外光谱的样品制备方法及适用范围，掌握固体样品制

13、备方法的 种类。掌握红外光谱定性分析的原理和方法。红外光谱定量分析原理、方法和步骤。了解拉曼光谱定性分析的原理和方法。了解拉曼光谱、红外光谱的应用概念影响红外吸收带位置（频率）的因素红外光谱的样品制备方法红外光谱定量分析原理、方法和步骤教学思路：由具体案例讲解引入红外光谱和拉曼光谱的基本原理，从官能团的特征振动讲解引入影响红外吸收频率的因素，通过具体实例讲解引入样品的制备及定性、定量分析方法。采用比较学习法讲解拉曼光谱的分析方法和应用。教学模式：课堂讲授、课堂练习、课堂提问和讨论以及课后习题注：实践包括实验、上机等五、实践教学内容和基本要求本课程不含实践学时，相应内容已纳入实验模块材料结构与性能表征实验。六、考核方式及成绩评定