材料分析测试技术---教学大纲

1、材料分析测试技术课程教学大纲课程代码： 050232004课程英文名称： Materials Analysis Methods课程总学时： 24 讲课： 20 实验 4适用专业：材料成型及控制工程大纲编写（修订）时间： 2017.07一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标材料分析测试技术是高等学校材料加工类专业开设的一门培养学生掌握材料现代分析测试方法的专业基础课，主要讲授X 射线衍射、电子显微分析的基本知识、基本理论和基本方法，在材料加工类专业培养计划中，它起到由基础理论课向专业课过渡的承上启下的作用。本课程在教学内容方面除基本知识、 基本理论和基本方法的教学外， 着重培养学生运用所学知

2、识解决工程实际问题的能力，培养学生的创新意识。通过本课程的学习，学生将达到以下要求：掌握 X 射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析的基本理论；掌握材料组成、晶体结构、显微结构等的分析测试方法与技术；具备根据材料的性质等信息确定分析手段的初步能力；具备对检测结果进行标定和分析解释的初步能力。（二）知识、能力及技能方面的基本要求基本知识：掌握晶体几何学、 X 射线衍射以及电子显微分析方面的一般知识，了解X 射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜的工作原理以及适用范围。基本理论和方法：掌握晶体几何学理论知识（晶体点阵、晶面、晶向、晶面夹角、晶带） ；掌握特征 X 射线的产生机理以及X

3、 射线与物质的相互作用； 掌握 X 射线衍射理论基础布拉格定律；掌握多晶衍射图像的形成机理；了解影响X射线衍射强度各个因子，了解结构因子计算以及系统消光规律； 了解点阵常数的精确测定方法； 了解宏观应力的测定原理及方法； 掌握物相定性、定量分析原理及方法； 了解利用倒易点阵与厄瓦尔德图解法分析衍射现象； 了解电子衍射的基本理论以及单晶体电子衍射花样的标定方法； 掌握表面形貌衬度和原子序数衬度的原理及应用； 掌 握能谱、波谱分析原理及方法。基本技能： 具备根据材料的性质等信息正确选用分析手段的能力； 具备对检测结果进行标定和分析解释的初步能力；具有利用本课程基本知识进行科学研究的初步能力。能够独

4、立进行X射线衍射、扫描电镜、透射电镜的样品制备与结果分析。（三）实施说明教学方法：以基本理论工作原理应用及结果分析为主线，对课程中的重点、难点问题着重讲解。 由于本课程既具有理论性又具有实践性， 因此在教学过程中要注意理论联系实际，通过实例锻炼学生分析解决问题的能力。采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；注意教授学生学会分析、解决问题的方法。处理好重点与难点，将各种分析方法的实际应用纳入教学过程， 使学生能够利用所学知识解决实际问题。 通过实例和作业， 通过作 业调动学生学习的主观能动性，强化学生运用知识的能力，培养自学能力。教学手段：本课程属于专业基础课，在教学中采用电

5、子教案、CAI 课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。（四）对先修课的要求本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。本课程主要的先修课程有高等数学、大学物理、物理化学、金属学与热处理等。本课程将为材料显微结构和性能等课程的学习及毕业设计的顺利 进行打下良好基础。（五）对习题课、实验环节的要求1、对重点、难点章节安排习题课，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决 实际问题为目的。2.通过实验，要求学生做到：学会根据需要选择分析检测手段；能够预习实验，自行设计 实验方案并撰写实验报告；能够独立分析实验结果。（六）课程考核方式.考核方式：考

6、查.考核目标：在考核学生对掌握现代分析测试基本知识、基本原理和方法的基础上，重点 考核学生的分析实验结果的能力。.成绩构成：本课程的总成绩主要由三部分组成：平时成绩（包括作业情况、出勤情况等）占10%实验成绩占10%期末考试成绩占 80%（七）参考书目.材料分析测试技术第二版，周玉编，哈尔滨工业大学出版社社，2007.材料现代分析方法，左演声编，北京工业大学出版出版社，2000二、中文摘要本课程是材料加工类专业学生必修的一门实践性很强的专业基础课程。课程通过对材料微观组织结构分析方法及理论的讲授，使学生了解掌握材料各种分析检测方法方面的基本知识、基本原理和基本方法，使学生能够根据需要选择分析检

7、测手段并能正确进行结果分析。课程主要内容包才X射线衍射、透射电子显微分析、扫描电子显微分析等。本课程将为后续课程的学习以及毕 业论文工作奠定重要的基础。三、课程学时分配表序号教学内容学时讲课实验上机1绪论，X射线的性质222X射线衍射方向223X射线衍射强度224:多晶体分析方法，X射线物相分析225X射线衍射仪及利用X射线衍射仪进行物相鉴定分析226宏观应力测定227电子光学基础228透射电子显微镜229:电子衍射、晶体薄膜衍衬成像分析2210扫描电子显微镜2211扫描电子显微镜及微观形貌观察实验2212r电子探针显微分析22合计24204四、教学内容及基本要求第 01 部分 绪论， X 射

8、线的性质总学时 （单位：学时）:2 讲课 :2 实验 :0 上机 :0具体内容 :） 了解传统的显微组织结构与成分测试方法；） 了解本课程内容及要求。了解 X 射线的本质；了解X射线的产生及X射线管；了解连续X 射线谱；掌握特征X 射线；掌握 X 射线与物质的相互作用。重 点:特征 X 射线难 点:X 射线与物质的相互作用习 题:通过习题进一步掌握特征X射线、荧光X射线的产生条件以及短波限和滤片的作用。第 02 部分 X 射线衍射方向总学时 （单位：学时）:2 讲课 :2 实验 :0 上机 :0具体内容 :）掌握晶体学基础；2）了解劳埃方程式；3）掌握布拉格方程；4）了解衍射方法。重 点:晶体

9、学基础；布拉格方程；难 点:晶体学基础习 题:晶面指数、晶向指数确定方法；晶带定理的应用；布拉格方程的应用。第 03 部分 X 射线衍射强度总学时 （单位：学时）:4 讲课 :4 实验 :0 上机 :0具体内容 :）掌握多晶衍射图像的形成；2）掌握结构因子；3）了解多晶体衍射的积分强度；重 点:结构因子难 点:多晶衍射积分强度公式习 题:运用结构因子探讨系统消光规律、分析各因素对 X 射线衍射强度的影响。第 04 部分 多晶体分析方法， X 射线物相分析总学时 （单位：学时）:2 讲课 :2 实验 :0 上机 :0具体内容 :）粉末照相法；X 射线衍射仪；3）点阵常数的精确测定4）物相定性分析

10、；5）物相定量分析重 点:X 射线衍射仪；点阵常数的精确测定，定性分析难 点:点阵常数的精确测定，定量分析习 题:通过衍射花样计算面间距、确定晶格常数。标定 X 射线衍射谱，利用卡片及索引鉴定物相。第 05 部分 X 射线衍射仪及利用 X 射线衍射仪进行物相鉴定分析总学时 （单位：学时）:2 讲课 :0 实验 :2 上机 :0具体内容：熟悉 X 射线衍射仪；对衍射图谱进行标定；利用粉末衍射卡片进行物相鉴定第 06 部分 宏观应力测定总学时 （ 单位：学时）:2 讲课 :2 实验 :0 上机 :0具体内容：） 了解单轴应力测定原理；） 了解平面应力测定原理；） 掌握实验方法；） 了解试验精度的保

11、证及测试原理的适用条件。重 点:实验方法难 点:试验精度的保证及测试原理的适用条件习 题:宏观应力计算第 07 部分 电子光学基础总学时 （单位：学时）:2 讲课 :2 实验 :0 上机 :0具体内容 :）了解电子波与电磁透镜；2）了解电磁透镜的像差与分辨本领；3）了解电磁透镜的景深与焦长重 点:电磁透镜的像差与分辨本领难 点:电磁透镜的像差与分辨本领习 题:电子波的产生、像差的产生与消除、分辨率。第 08 部分 透射电子显微镜总学时 （单位：学时）:2 讲课 :2 实验 :0 上机 :0具体内容 :1 ）了解结构与成像原理；2）了解主要部件的结构与工作原理；3）了解分辨本领与放大倍数的测定重

12、 点:结构与成像原理难 点:分辨本领与放大倍数的测定习 题:透射电镜结构第 09 部分 电子衍射，晶体薄膜衍衬成像分析总学时 （单位：学时）:2 讲课 :2 实验 :0 上机 :0具体内容 :1 ）了解倒易点阵、爱瓦尔德图解法；2）了解电子衍射原理3）了解电镜中的电子衍射；4）了解复杂电子衍射花样5）掌握样品制备；6）了解衍衬运动学简介；重 点:电子衍射原理；单晶电子衍射花样标定，样品制备；成像原理。难 点:倒易点阵，电镜中的电子衍射，衍衬运动学习 题:电子衍射花样指数化；系统消光，薄膜样品制备；衍衬成像原理；第 10 部分 扫描电子显微镜总学时 （单位：学时）:2 讲课 :2 实验 :0 上机 :0具体内容 :1 ）电子束与固体样品作用产生的物理信号；2）构造与工作原理、主要性能；3）表面形貌衬度原理及应用；4）原子序数衬度原理及应用重 点:表面形貌衬度原理及应用；原子序数衬度原理及应用难 点:表面形貌衬度原理及应用；原子序数衬度原理及应用习 题:二次电子像和背散射电子像第