材料现代分析与测试技术教学大纲

1、材料现代分析与测试技术课程教学大纲果程名称：材料现代分析与测试技术课程编码：0630031夬文名称：Modern Materials Analysis and Testing Technology学时：72其中实验学时：24学分：3.75开课学期5适用专业无机非金属材料工程材料化学材料物理电子科学与技术新能源材料与器件果程类别必修果程性质专业基础课先修课程高等数学大学物理固体物理材料科学基础一、课程性质、教学目的及教学任务1 .课程性质本课程是材料类专业的专业基础课，必修课程。2 .教学目的学习有关材料组成、结构、形貌状态等分析测试的基本理论和技术，为后续专业课学习 及将来材料研究工作打基础。

2、3 .教学任务课程任务包括基本分析测试技术模块X射线衍射分析、电子显微分析、热分析；扩充分析测试技术模块振动光谱分析和光电子能谱分析。在各模块中相应引入新发展的分 析测试技术：X射线衍射分析X射线衍射图谱计算机分析处理；电子显微分析引入扫描探 针显微分析（扫描隧道显微镜、原子力显微镜）；热分析引入DSC分析。二、教学内容的结构、模块绪论了解材料现代分析与测试技术在无机非金属材料中的应用、发展趋势，明确本课程学习 的目的和要求。1 .本课程学习内容2 .本课程在无机非金属材料中的应用3 .本课程的要求（一）X射线衍射分析理解掌握特征X射线、X射线与物质的相互作用、布拉格方程等X射线衍射分析的基本

3、理论，掌握X射线衍射图谱的分析处理和物相分析方法，掌握 X射线衍射分析在无机非金 属材料中的应用，了解 X射线衍射研究晶体的方法和 X射线衍射仪的结构，了解晶胞参数 测定方法。1. X射线物理基础（ 1） X 射线的性质（ 2） X 射线的获得（ 3）特征X 射线和单色X 射线2. X 射线与物质的相互作用3. X 射线衍射几何条件4. X 射线衍射研究晶体的方法（ 1） X 射线衍射研究晶体的方法（ 2）粉末衍射仪的构造及衍射几何5. X 射线衍射数据基本处理6. X 射线衍射分析应用（ 1 ）物相分析（ 2） X 射线衍射分析技术在测定晶粒大小方面的应用（二）电子显微分析理解掌握电子光学基

4、础、电子与固体物质的相互作用、衬度理论等电子显微分析的基本理论，掌握透射电镜分析、扫描电镜分析、电子探针分析的应用和特点，掌握用各种衬度理论解释电子显微像，掌握电子显微分析样品的制备方法，了解透射电镜、扫描电镜、电子探针的结构。1. 电子光学基础（ 1 ）电子的波长和波性（ 2）电子在电磁场中的运动和电磁透镜（ 3）电磁透镜的像差和理论分辨率（ 4）电磁透镜的场深和焦深2. 电子与固体物质的相互作用（ 1 ）电子散射、内层电子激发后的驰豫过程、自由载流子（ 2）各种电子信号（ 3）相互作用体积与信号产生的深度和广度3. 透射电子显微分析（ 1 ）透射电子显微镜（ 2）透射电镜样品制备（ 3）电

5、子衍射（ 4）透射电子显微像及衬度（ 5）透射电子显微分析的应用4. 扫描电子显微分析（ 1 ）扫描电子显微镜（ 2）扫描电镜图像及衬度（ 3）扫描电镜样品制备5. 电子探针X 射线显微分析（ 1 ）电子探针仪的构造和工作原理（ 2） X 射线谱仪的类型及比较（ 3）电子探针分析方法及其应用6. 扫描探针显微分析（ 1 ）扫描隧道显微镜（ 2）原子力显微镜（三）热分析理解掌握差热分析、热释光谱分析的基本原理，掌握差热曲线的判读及影响因素，掌握热释光谱分析，了解差热分析仪的结构，了解热重分析和示差扫描量热分析。7. 差热分析（ 1 ）差热分析的基本原理、差热分析分析仪（ 2）差热分析方法（ 3）

6、差热曲线的判读及影响因素（ 4）差热分析的应用8. 示差扫描量热分析（DSC）3、热重分析4、热释光谱分析5、热膨胀分析（四）振动光谱分析理解掌握振动光谱分析的基本理论，掌握红外光谱图的分析处理，了解红外光谱实验技术。1. 基础知识分子内部运动与分子光谱2. 红外与拉曼光谱（ 1 ）分子振动模型（ 2）振动吸收的条件（ 3）红外光和红外光谱（ 4）红外分光光度计（ 5）红外光谱实验中的样品制备（ 6） Raman 光谱（ 7）化学键的特征振动频率与谱图解析方法(8)谱图解析方法(9)谱图解析基本步骤3.核磁共振谱(1)物质的磁性(2)弛豫(3)化学位移(五)光电子能谱分析理解掌握光电子能谱分析

7、的基本原理，掌握光电子能谱实验技术，了解光电子能谱仪，了解俄歇电子能谱分析。1 .概述一表面分析技术2 .光电子能谱分析基本原理3 .光电子能谱仪4 .光电子能谱测定技术5 .光电子能谱分析的应用6 .俄歇电子能谱分析(六)材料光学性能分析理解并掌握各光学性能、光谱的概念，掌握各光谱仪的测试方法和光谱分析方法。 了解光谱仪的结构和测试原理。1 .光的折射、吸收与透过(1)折射(2)色散(3)折射率、色散测试(4)吸收与透过2 .材料发光性能测试(1)荧光光谱(2)亮度、颜色与余辉特性(3)发光效率三、课程学时分配章节(或内谷)学时绪论2X射线衍射分析12“子显微分析12热分析6振动光谱分析6光

8、电子能谱分析4X学性能分析6“识体系整合课程实验24合计72四、课程的实验要求与内容通过实验，巩固所学理论课程的基本概念、基本理论；掌握 X射线、电子显微分析等材 料组成结构等分析测试技术、分析测试结果的分析处理等基本技能； 学习各种分析测试技术 在科研等方面的实际应用。从而培养学生的实践能力和分析问题、解决问题的能力。本课程实验的主要内容包括：X射线衍射技术及物相分析、电子显微分析及试样电子显 微图象观察、原子力显微镜分析、综合热分析、红外光谱分析和发光材料荧光光谱分析。序号实验题目实验内容提要学时性质要求1X射线衍射 技术及物相 分析立方晶系XRD分析选做 一项1 .X射线衍射仪工作原理和

9、结 构2 .XRD图谱测试3 .物相分析4 .晶胞参数计算（选做）4验证必做四方晶系XRD分析六方晶系XRD分析单斜晶系XRD#析斜方晶系XRD分析晶胞参数计算选做2透射电镜及 试样电子显 微图像观察复型膜试样TEM图像选做 一项1 .TEM原理和结构2 .TEM试样制备及测试3 .TEM图像观察4 .电子衍射谱图分析4验证必做粉末t样TEM图像电子衍射必做3扫描电镜及 试样电子显 微图像观察薄膜样品SEM图像选做 一项1.SEM原理和结构2.SEM试样制备及测试3 . SEM形貌观察4 .定点定性分析、线扫描分 析、面扫描分析4验证必做陶瓷样品SEM图像电子探针成分分析必做4综合热分析含水化

10、合物TG-DTA分析选做 一项1 .热分析技术及综合热分析仪2 .差热曲线测定及分析3 .热重曲线测定及分析4验证必做微晶玻璃TG-DTA分析碳酸盐TG-DTA分析干凝胶TG-DTA分析5红外吸收光 谱测试及分 析光学玻璃紫外-可见吸收 光谱选做 一项1 .光谱仪工作原理和结构2 .制样方法3 .光谱测试4 .谱图分析2验证必做有机化合物IR光谱有机化合物核磁共振谱6荧光光谱分 析激发、发射光谱测试（氤 灯光源）选做 一项1 .荧光分光光度计工作原理和 结构2 .发射光谱测试及分析3 .激发光谱测试及分析4 .余辉衰减曲线测试4验证必做激发、发射光谱测试（鸨 灯光源）余辉衰减曲线必做7原子力显

11、微 镜分析固体材料表面形貌分析必做1. AFM显微镜原理和结构2. AFM试样制备及测试3. AFM图像观察2验证必做注：项目性质：演示、验证、综合、设计、创新项目要求：必做、选做五、考核与成绩评定1. 考核方式：闭卷、机考2. 考核标准与比例：平时：10%，实验：10% ，期末考试：80%。注：实验考核成绩达不到60%，不允许参加理论考试。六、主要教材、参考书1 王晓春 张希艳主编. 材料现代分析与测试技术M. 北京：国防工业出版社20122 杨南如主编. 无机非金属材料测试方法M. 武汉： 武汉理工学大出版社，1990 年第一版，2007 年第 14 次印刷3 杜希文等. 材料分析方法M.

12、 天津：天津大学出版社，20064 周玉等 . 材料分析测试技术M. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，19985 王培铭等. 材料研究方法M. 北京：科学出版社，20056 章晓中 . 电子显微分析M. 北京：清华大学出版社，20067 左演声等. 材料现代分析方法M. 北京：北京工业大学出版社，20008Josephh Goldstein, et al. Scanning Electron Microscopy and X-ray MicroanalysisM. Kluwer Academic / Plenum Publishers, 20039Reimer L. Transmission E

13、lectron Microscopy M. Springer, 200410 张希艳等.稀土发光材料M.北京：国防工业出版社，200411 张希艳等.无机材料性能M.北京：兵器工业出版社，200712 杨于兴等. X- 射线衍射分析M. 上海：上海交通大学出版社, 199413 王英华 . X 光衍射技术基础M. 北京：原子能出版社, 198714 余琨等 . 材料结构分析基础M. 北京：科学出版社, 200015 刘文西等. 材料结构电子显微分析M. 天津：天津大学出版社，199816 朱宜等 . 扫描电镜图像的形成处理和显微分析M. 北京 : 北京大学出版社,199117 徐卒章 . 电子

14、探针分析原理M. 北京：科学出版社，199018 陈镜泓等. 热分析及其应用M, 北京：科学出版社，1985制定人：王晓春审定人：卢利平2008 年 09 月材料现代分析与测试技术综合测试教学大纲名 称：材料现代分析与测试技术综合测试课程编码：英文名称：Innovative experiment实习周数：2其中实验学时：学 分：2安排学期：7适用专业：无机非金属材料工程、材料化学、材料物理、光电子材料与器件、新能源材料与器件课程类别：必修先修课程：高等数学大学物理固体物理一、综合测试目的及任务综合测试是材料类专业培养方案中设置的实践教学环节，排在本课程开设学期理论课结束后，为期2周，2学分。综

15、合测试是在学生掌握材料现代分析测试方法和技术的基本理论、基本实验技能的基础上，重点通过对所制备样品的组成、结构、制备过程发生的物理化学变化等分析测试和表征，将所学的各种分析测试方法和技术综合运用，达到掌握并熟练运用各种现代分析测试方法和技术。二、综合测试题目依据开课学生数的不同，平均每年设置60个题目，其中综合性题目占 30%,设计性题目占30%,创新性题目占 40%。综合、设计性题目由实验教师制定。创新性题目来源于两 部分，一是教师结合科研课题设定，每年更新；二是学生结合参加的创新活动等自带。三、实施过程本实践环节实行期间， 实验室全面开放，学生5人一组自由选题，每天工作时间内学生 可随时到

16、实验室完成样品的合成，并在教师指导下选择相应的分析测试方法和技术，对所制备样品进行组成、晶体结构、显微结构、制备过程发生的物理化学变化及物理化学性能等分 析测试和表征。通过多次反复的测试训练和结果分析，达到较为熟练掌握的目的，最终完成一篇综合实验测试分析报告。四、综合测试的基本要求1独立文献查阅与检索学生依据选定题目，与相应教师沟通，了解综合测试题目背景和目的及基本内容后，学习和掌握文献资料的查阅、检索和应用，独立进行文献查阅与检索工作，完成综合测试题目的实施方案的设计。2自主研究在巩固理论知识的基础上，学习实验研究技术。在指导教师的辅助与引导下，自主完成样品的合成、分析测试过程；记录数据整理

17、与分析的方法；在指导教师的督导下，学习相关大型分析仪器的分析操作。3科学分析推导要求学生学习和掌握对试验数据的科学分析。掌握依据实验结果推演到结论的思维过程，巩固所学的基础知识和相关专业知识，培养和提高科学研究能力。4指导教师的辅助下，将综合测试内容总结成报告，并予以提交。5实践能力、创新思维和能力的提高通过整个综合测试题目实施的过程，培养和锻炼学生发现问题、分析问题和解决问题的综合能力，主观能动性、实践能力、创新思维和能力得到启发和提高。五、综合测试地点及要求依据综合测试题目的内容，选择实验地点，以保证学生能够顺利进行综合测试。六、综合测试的内容1查阅资料、提出实施方案这一过程要求学生通过查

18、阅有关书籍、文献资料，了解和掌握与课题有关的国内外技术状况、发展动态，并在此基础上，根据题目要求和实验室条件，提出具体的书面实施方案，包括实验工艺技术路线、测试条件要求、实验计划进度等。2方案的讨论与确定指导教师在对实施方案审议的基础上，与学生开展讨论。由学生介绍实施方案，指导教师根据实验方案的可行性、实验室条件等因素对方案进行完善修正，使之具有可操作性，满足实验目的要求，在尊重学生思路和实验要求的前提下，确定实施方案。3实验室实验按确定的实施方案后，在实验室由学生自己动手预备必要的实验材料、搭置实验装置，8开展具体的试验和测试工作。指导教师负责现场指导，解答学生试验中遇到的难题，启发学生深入思考，创造必要的试验条件，如分析条件、必要的设备材料等。4.总结由学生自主对实验结果数据进行进行分析、总结，教师负责指导和答疑，这一过程使学生分析问题的能力得到锻炼和提高，最终按要求编写出综合实验测试分析报告。七、综合测试 的具体日程安排序号内容地点时间安排1查阅资料实验楼2天2综合测试题目的方案设计实验楼1天3实验实验楼一周4总结，提交创新实验报告实验楼3天八、