材料研究方法重点总结

1、材料研究方法重点1、光学显微分析技术：光率体:什么是光率体？光率体的用途。定义：为了反映光波在晶体中传播时，其偏振方向与折射率值之间的关系，所建立的抽象立体几何 图像的光性指示体。其做法是设想自晶体中心起，沿光波的各个振动方向，按比例截取相应 的折射率值，在把各个线段的端点联系起来。实际上光率体是利用晶体各个不同方向上的切 片，在折光仪上测出各个光波振动方向上的相应折射率值所作的立体图。应用：反应了晶体光学性质的最本质特点，形状简单，应用方便，是一切光学现象的基础。偏光显 微镜鉴别晶体矿物都是以光率体在矿物中的方位为依据的。光性方位：p19。光学方位是什么，有什么作用？各中晶体的光学方位特点？

2、.光率体的主轴与晶体的晶面、结晶轴以及晶楞之间的关系称之为光性方位。作用：不同的晶体的光性方位不同， 而同一晶体的光性方位基本固定，故确定光性方位可以鉴定晶体的类型。.三方、四方和六方晶系 （中级晶轴）晶体的光率均属于一轴光率体。其光率体为旋转椭球体，其旋转轴（光轴）与结晶轴（ c轴）相当，也与晶系的高次对称轴重合，光率体 的中心与晶体中心重合。.二轴晶光率体为三轴椭球体，具有三个相互垂直的二次对称轴（主轴），三个对称面（主 轴面）和一个对称中心。其对称要素3L23PC与斜方晶系的最高对称性相当。故，斜方晶系的光性方位特点是：光率体的三根主轴与晶体的三根结晶轴重合，但至于哪一根主轴与那一根结晶

3、轴重合，因晶体不同而不同。光率体的三个主轴面与晶体的三个对称面 重合。.单斜晶系的光性方位与斜方晶系不同，单斜晶系的最高对称型为 L2PC.其光性方位的特点是：光率体主轴之一与晶体的二次对称轴重合，光率体的三个主轴面之一与晶体的对称面重合，光率体的另外两个主轴与晶体的另外两个晶轴斜交（即相交一定角度）。.三斜晶系晶体中，仅有一个对称中心 c可与光率体的对称中心 c重合，其晶体的光学方 位特点：光率体的三个主轴与晶体的三根结晶轴斜交，其斜交角度因矿物不同而不同。单偏光与正交偏光下的晶体光学性质：单偏光下晶体光学性质：晶体形态：自行晶，半自行晶，他形晶，突起，贝克线，贝克线移动规律，糙面，颜色：多

4、色性，吸收性正交偏光下晶体学性质：消光，四次消光，干涉，干涉色及色谱表，补色法则和补色器（石英楔的使用方法） ，消光类型，延性符号。正交偏光下的干涉现象及光率体性质鉴定、晶体光学与轴性的鉴定：光率体鉴定即轴性、光型、切片类型的鉴定：要熟悉各种光率体在锥光镜下的的干涉图样。P33-37。锥光镜的特点：锥光镜的特点，什么是干涉图，有什么作用？1）聚光镜的作用:使平行偏光变成锥形偏光。2） 勃氏镜或取去目镜作用 : 放大干涉图。3）高倍物镜作用: 使图象更清晰。加入勃氏镜或去掉目镜的作用锥光镜下观察到的干涉图，其成象位置在物镜的后焦平面上，去掉目镜，能直接观察镜筒内物镜的后焦平面上的干涉图实象，其图

5、形虽小，却很清晰。不去掉目镜，则必须推入勃氏镜才能看到干涉图 .此时，勃氏镜与目镜联合组成一个宽角度望远镜式的放大系统，其物镜前焦平面恰在干涉图的成象位置，可看到放大的干涉图图象。其图形虽大，但较模糊。在锥光镜下观察到的是锥形偏光束中 , 各个不同方向的入射光波， 通过晶体到达上偏光镜后产生的消光和干涉现象的总和,它们构成一种特殊的图形, 称为干涉图（干涉象）.观察干涉图应注意的问题：（ 1 ） 首先使用低倍或者中倍物镜找到所需观察的矿物颗粒， 置于视域中心后， 换用高 倍物镜。2）换用高倍物镜后，检查是否已准焦，准焦应注意物镜不要与薄片相碰。3）加上载物台下的聚光镜后，要把聚光镜上升到最高位

6、置，但不要与薄片相碰。4）检查高倍物镜是否需要校正中心。5）干涉图是消光和干涉效应的总和。1.5 一轴晶干涉图：垂直光轴切面的干涉图 图像特点 由黑十字和同心圆状的干涉色色圈组成，黑十字交点位于十字丝中心。干涉色色圈以黑十字交点为中心， 成同心环状。 干涉色圈的多少， 取决于矿物双折率的大小及矿片厚度。 转动物台360。，干涉图不发生变化。应用1、确定轴性和切面方向根据图像特点 ,可确定为一轴晶垂直光轴的切面。测定光性符号Ne=Ng ， NeNo ：正光性Ne=Np ， NeNo ：负光性3、加入试板判断光性正负：鉴定光型正负时，插入试板即补光器时，正光性一三象限干涉色升高；二四象限干涉色降低

7、负光性 一三象限干涉色降低； 二四象限干涉色升。2、斜交光州切片干涉图：光轴在切片平面的出露点不在视野中心。 因此转动载物台时， 黑十字绕是与中心做圆周运动。 当光率体光轴与镜筒中心轴夹角较大时， 光轴出露点落在视域之外， 只能看见黑十字中的黑壁平行移动并交替出现在视域中。3、平行光轴干涉图：平行光轴切片干涉图完全不同于前两者。当光轴与上下偏光镜振动方向之一平行时，视域中大部分光率体椭圆半径与上下偏光镜振动方向平行或近似平行。 视域中为一粗大而模糊的黑十字，几乎占满视域，只在四个象限边缘出现干涉色.稍转物台（ 12o-15o） ，黑十字从中心分裂，并沿光轴方向迅速逸出视域,因变化迅速,故称为瞬

8、变干涉图或闪图 .1.6 二轴晶干涉图：1、垂直锐角等分线（LBxa）切面的干涉图图像特点当光轴面与上下偏光镜振动方向之一平行时，干涉图由黑十字和“8”干涉色圈组成，干涉色圈的多少，取决于矿物双折率的大小及矿片厚度转动载物台，黑十字从中心分裂形成两个弯曲的黑带，当光轴面与上下偏光镜振动方向成45夹角时，两个弯曲的黑带顶点之间距离最远。 转动载物台90。时，弯曲黑带又合成黑十字，但其粗细黑带已更换了位置。 （ 4 ）二轴晶垂直Bxa 切面干涉图在45o 位时光率体椭圆半径的分布及光性符号的测定。 （ 5）估计光轴角的大小；当光轴面与上下偏光镜振动方向成45 夹角时，黑带的弯曲程度与光轴角大小成反

9、比，光轴角愈大，黑带的弯曲程度愈小。2 垂直钝角等分线 Bxo 切面的干涉图：当光轴面与上、下偏光镜振动方向之一平行时，为一粗大的黑十字，黑十字交点为 Bxo 出露点， 光轴出露点在视域之外。 转动物台，黑十字很快地分裂成两个弯曲黑带，沿光轴面方向退出视域。当光轴面与上、下偏镜振动方向成45o 夹角时，弯曲黑带顶点间的距离最远，但顶点仍为光轴出露点。在确定为垂直Bxo 切面干涉图后，可用于确定矿物的切面方向和测定光性符号。、垂直于一个光轴切片干涉图： 图像特点相当于垂直锐角等分线（，Bxa）切面的干涉图的一半。 当光轴面与上下偏光镜振动方向之一平行时， 干涉图由一条直的黑臂和 8 形干涉色圈的

10、一部分组成。 转动载物台， 黑带发生弯曲， 黑壁与弯臂交替出现，这是与一轴晶垂直光轴切面干涉图的区别之一。 （ 4） 光轴面与上下偏光镜振动方向成45度时，弯曲度最大，其顶点为光轴出露点，位于视野中心，弯曲臂凸向锐角区。斜交光轴切片干涉图 ：旋转物台，黑直臂与弯曲臂交替出现，其形状近似垂直光轴切片，但光轴出露点不在视域中心，甚至会出现弯臂逸出视野。平行于光轴的切片干涉图：与一轴晶平行切片干涉图相同。作用 ： （ 1 ）干涉图像差异较为明显，易于区分，可鉴定晶体的轴性，光性，切片类型，光轴角等。（ 2）一轴晶，转动物台出现的是黑十字或黑直臂，不出现黑弯臂。而二轴晶，则是黑直臂与弯臂交替出现的干涉

11、图。 （ 3）光性正负的鉴别：一轴晶：用相应的补色器，通过确定黑十字所划分的四个象限光率体干涉分布形式来确定。二轴晶：黑十字旋转物台 45 度时，出现出露点，此时与两出露点垂直方向即为 Nm 。再利用补色器补色法则观测象限内干涉色变化，确定两出露点连线平行于Ng 或 Np 来确定 Bxa 方向是哪根主轴。（ 3）一般不用平行光轴切片鉴定晶体轴性和光性。制样步骤与要求;1,取样 : 代表性，完整性，不可改变试样的晶体特征，方面性；2，镶嵌：3，磨光：除去取样时引起的样品表面损伤：粗磨，细磨。 4 ；抛光：去除细磨痕以获得平整无瑕疵的镜面，并除去变形层，得以观察样品的显微组织。 5 ；浸蚀：采取适

12、当的方法，使不同组织、不同位向的晶粒及晶粒内部与晶界各处受到不同程度的浸蚀， 形成差别， 从而清晰显示材料的内部组织。另一个作用是去除抛光引起的变形层，防止出现伪组织，确保显微组织的真实性。此外，浸蚀可以是样品表面的某些晶体着色，便于分辨。2、X射线衍射分析：X射线与物质之间的相互作用，p65图。（比较高速电子与物质间作用比较）X射线谱与特征x射线的区别，以及特征 x射线的产生（p63）及其作用（p68）;x射线的产生：具有足够能量的高能电子与物质作用时，高能电子会将阳极靶物质中的 k层电子撞出，使原子系统的能量升高，体系处于不稳定的激发态，按能量最低原理，L、M、N层的电子会跃迁入 k层的空

13、位，为保持体系的能量平衡，在跃迁的同时，这些电子会将多余的能量以x射线的光量子形式释放出来，从而产生频率恒定的特征x射线。当x射线的能量恰好与原子电子层的结合能相等会出现，吸收系数突增现象。作用：1、特点元素的特征x射线频率固定，不会随实验条件而改变可以用来鉴别物质元素。 电子x射线探针已就是据此而设计的；2、高能电子轰击阳极靶所产生的特征x射线，可以用来反推高能电子的最小加速电压。3、X射线可以测出物质的吸收限，进而推知看、该物质原子的能级图。5、同一 X射线穿过不同物质时，物质对其吸收不同，从而可以鉴别物质 中存在的缺陷、气泡、裂纹或杂质。6、根据吸收限两侧系数差别大对x射线进行滤光。X射

14、线衍射及布拉格方程，方程的作用和参数意义和范围。X射线衍射原理：x射线作为一种电磁波投射到晶体中时，会受到晶体中原子的散射，而散 射波好像是从原子中心发出，每一个原子中心发出的散射波好比一个圆球面波。由于原子在晶体中时周期排列，这些散射球面波之间存在固定的位相关系，它们之间会相互干涉， 在特定方向的位置上某些球面波相互加强，在另些特定方向相会抵消，从而出现衍射现象。即在偏离原入射线方向上，只有有特定的方向上出现散射加强而存在衍射斑，而其余方向无衍射斑点。布喇格布喇格方程讨论！!！散射线、入射线与原子面法线共面，且散射线与原子面的夹角等于人射线与原子面夹角，方向上的散射线满足 “光学镜面反射 ”

15、条件。2产生衍射的极限条件：因为入射角sin 1 , 所以：入n=d ,对衍射而言 n的最小值为1 ,所以在任何可观测的衍射角下产生衍射 的极限条件是；。也就是说，能被晶体衍射的电磁波的波长必须小于晶面中最大面间距的二倍。但是波长过短会导致衍射角过小，使衍射现象难以观察，也不宜使用。因此实际衍射分析用的X射线波长应 与晶体的晶格常数较接近。常用 X射线衍射的波长为：2.50.5 ?。3、晶体中有可能参加反射的晶面族也是有限的，X 射线衍射分析方法：粉末法，劳厄法，转晶法。粉末法照相法：德拜- 谢乐照相法；聚焦法，回转晶体法。粉末衍射仪法：两种扫描模式比较： 1 连续扫描： （匀速圆周运动） ：

16、优点：工作效率高，具有一定分辨率、灵敏度和精确度， 适合大量日常样品无相分析。 缺点： 由于仪器本身的机械设备和电子线路的滞后、平滑效应，使衍射峰偏移、分辨率降低、线性畸变等缺点，衍射谱的形状往往受实验条件的影响。 2 步进扫描：转动一定角度即停止，开始测量记录。优点：无平滑和滞后效应，所以其衍射峰位正确，分辨率好，特别衍射强度弱且背低高的下更好。 可延长停留时间 减小因统计涨落对实验强度的影响。样品要求： p91（ 与德拜法要求比较p79， 右下角） ： 德拜法： 粉末试样制成直径0.3-0.6mm ，长度为1cm的细圆柱状粉末集合体。颗粒通常在 10-5-10-3cm （过250-300目

17、筛）粉末颗 粒大则可能参与衍射的晶体数目太少而影响衍射强度； 颗粒太小， 则容易破坏晶体结构而是 衍射出现弥散增宽。粉末衍射仪法：通常粉末平均粒径控制在5um左右，即过320目筛，而且加工过程中应防止外加物理或化学因素而影响样品原有性质。（防止择优取向）1）粉末衍射定性分析X射线物相定性分析：p97支定性物相分析的目的是判定物质中的物相组成 ;X 射线衍射线的位置取决于晶胞形状、大小，也取决于各晶面间距； 衍射线的相对强度则取决于晶胞内原子的种类、数目及排列方式；当物质中包含有两种或两种以上的晶体物质时，它们的衍射花样也不会相互干涉; 根据这些表征各自晶体的衍射花样，我们就能来确定物质中的晶体

18、。4. 4. 物相定性分析过程 物相定性分析过程常规物相定性分析的步骤如下：（ 1 ） 实验 : 用粉末照相法或粉末衍射仪法获取用粉末照相法或粉末衍射仪法获取被测试样物相的衍射花样或图谱。 被测试样物相的衍射花样或图谱。（2）通过对所获衍射图谱或花样的分析和计算，获得各衍射线条的2 9,d及相对强度大小。在这几个数据中，要求对 2。和d值进行高精度的测量计算，而 I / I 1相对精度要求不高。目前，一般的衍射仪均由计算机直接给出所测物相衍射线条的 d 值。（ 3 ） 使用检索手册， 查寻物相 使用检索手册， 查寻物相 PDF 卡片号 . 根据需要使用字母检索、 根据需要使用字母检索、 Han

19、awalt 检索或 Fink 检索手册，查寻物相 检索手册， 查寻物相 PDF 卡片号。（ 4 ） 若是多物相分析，则在（ 若是多物相分析，则在（ 3）步完成后， 对剩余的衍射线重新根据相对强度排序，重复对剩余的衍射线重新根据相对强度排序，重复（3 步骤，直至全部衍射线能基本得到解释。物相定性分析所应注意问题物相定性分析所应注意问题（ 1 ） 一般在对试样分析前，应尽可能详一般在对试样分析前，应尽可能详细地了解样品的来源、化学成分、工艺细地了解样品的来源、化学成分、工艺状况，仔细观察其外形、颜色等性质， 状况， 仔细观察其外形、 颜色等性质， 为其物相分析的检索工作提供线索。 （ 2）尽可能地

20、根据试样的各种性能，在尽可能地根据试样的各种性能，在许可的条件下将其分离成单一物相后进许可的条件下将其分离成单一物相后进行衍射分析。 5 5 物相定性分析所应注意问题 物相定性分析所应注意问题（ 3 ） 由于试样为多物相化合物，为尽可能地 由于试样为多物相化合物， 为尽可能地避免衍射线的重叠， 应提高粉末照相或衍射避免衍射线的重叠，应提高粉末照相或衍射仪的分辨率。 （ 4）对于数据 对于数据 d 值，由于检索主要利用该数值， 由于检索主要利用该数据， 因此处理时精度要求高， 而且在检索据，因此处理时精度要求高，而且在检索时，只允许小数点后第二位才能出现偏差。 （ 5 ） 特别要重视低角度区域的

21、衍射实验数据因为在低角度区域，衍射所对应d d 值较大的晶面，不值较大的晶面， 不同晶体差别较大， 衍射线相互重叠机会较小 （ 6 ）在进行多物相混合试样检验时，应耐心细致 在进行多物相混合试样检验时，应耐心细致地进行检索，力求全部数据能合理解释，但有时也地进行检索，力求全部数据能合理解释，但有时也会出现少数衍射线不能解释的情况，这可能由于混会出现少数衍射线不能解释的情况，这可能由于混合物相中，某物相含量太少，只出现一、二级较强 合物相中，某物相含量太少，只出现一、二级较强线，以致无法鉴定。 （ 7 ）在物相定性分析过程中，尽可能地与其它的相分在物相定性分析过程中，尽可能地与其它的相分析结合起

22、来，互相配合，互相印证。 析结合起来，互相配合，互相印证。从目前所应用的粉末衍射仪看， 绝大部分仪器均从目前所应用的粉末衍射仪看， 绝大部分仪器均是由计算机进行自动物相检索过程，但其结果必须结是由计算机进行自动物相检索过程，但其结果必须结合专业人员的丰富专业知识，判断物相，给出正确的 合专业人员的丰富专业知识，判断物相，给出正确的结论。结晶高分子衍射注意点！拿到一个未知的高分子材料X 射线衍射很快可以做出如下判断：1） 晶态还是非晶态，非晶态衍射是漫散的 “ 晕 环 ”晶态为有确定 晶态为有确定d 值的锐衍射峰； 2） 如果是晶态也可以初步判断一下是有机类还是无机类， 一般有机材料晶胞都比较大

23、，衍射线条是无机类，一般有机材料晶胞都比较大，衍射线条多在低衍射角区出现，由于晶体对称性比较低，使多在低衍射角区出现，由于晶体对称性比较低，使衍射线条较少； 衍射线条较少； 3） 高聚物材料一般是晶态和非晶态共存（高聚物材料一般是晶态和非晶态共存（两相模型）既有非晶漫散射，也有锐衍射峰，强相模型）既有非晶漫散射，也有锐衍射峰， 强衍射峰总邻近非晶漫散射极大强度处附近出衍射峰总邻近非晶漫散射极大强度处附近出现4） 也可以是某种程度的有序，如纤维也可以是某种程度的有序，如纤维素，具有一定锐度的漫散射; 也可以是完全的素，具有一定锐度的漫散射；也可以是完全的非晶态，如 非晶态，如PS散射强度分布相当

24、漫散。散射强度分布相当漫散。塑料添加剂判定：塑料中添加剂的物相分析1，当添加剂为无机材料时，衍射峰都比较尖锐，容易区别；添加剂含量较少时，要结合其他方法来分析； 2）可把有机部分烧掉，分析烧过的 “ 灰 ” ,得到灰的物相作为添加剂物相参考； 3。研究添加剂与聚合物在结构上因相互影响而产生的变化，例如可能改变聚合物的结晶度、有序度、甚至引起某些新相的产生。X 射线衍射分析的应用 ：晶体参数测定，晶体结构的判定，原子间距的测定（玻璃） p113，高分子取向的测定。 重点，看 ppt 中关于德拜照相法的图片，判定取向方向和结晶性能。三、电子显微分析:透射电镜的工作原理比较部分光学显旅快国射电傥光

25、可见光日光或电灯光）电子源（电子枪）照明控制玻值聚光镶电子聚光依样 本1皿厚的载成片妁1。皿厚的薄腺及其他放大成健事就皴璃透镶电子透镜介质空气和玻璃高度真空/像的观察直接用眼（按目梳）利用荧光屏聚离方法移动逶镇改变线电流或电压分辨本领200nm0. 2F 3nm有效放大倍数1Q410如衣孔径角的70-1*素深较小焦花较短较长像的记录照相底板照相底板电子与物质的相互作用p170, 透射电镜; 成像原理：衍射成像;分辨率决定因素：衍射和像差因素。 成像过程；大致了解。 （小孔径成像，光学显微镜大孔径成像；）透射电镜小孔径角成像为了确保透射电镜的分辨本领，物镜的孔径半角必须很小，即采用小孔径角成像。

26、一般是在物镜的背焦平面上放一称为物镜光阑的小孔径光阑来达到这个目的。由于物镜放大倍数较大，其物平面接近焦点，若物镜光阑的直径为D ,则物镜孔径半角a=D/2f 衬度原理（质厚衬度 p139）包=_2&/7M积分得加=吊口（-7M当其它条件相同时，像的质量决定于衬度，即像中各部分的亮度差异。衍射程度p156,由了枪 透镣样品照相底板Rd=入 L若将未发生衍射的 A晶粒的像强度IA作为象的背景像强度，则B晶粒的像衬度为这就是衍射衬度明场成像原理的最简单表式达。若仍以A晶粒的像强度为背景强度，则暗场衍射像衬衍射衬度为。显而易见，暗场成像比明场成像衬度大得多。位相衬度p198）选取电子衍射：p147样

27、品的制备。TEM羊品要求：厚度要薄：100-200nm；大致有支持膜法；复型法，晶体薄膜法、超薄切片。 对高分子样，必要时要进行染色和刻蚀处理。1支持膜材料必须具备下列条件： 本身没有结构，对电子束的吸收不大，以免影响对试样结构的观察；本身颗粒度要小，以提高样品分辨率；本身有一定的力学强度和刚度, 能忍受电子束的照射而不致畸变或破裂。散方法：包藏法、撒布法、悬浮法、糊状法、喷雾法。2复型法 碳一级复型分辨本领最高， 可达2nm（直接取决于复型本身的颗粒度），但剥离较难；塑料一级复型操作最简单，但其分辨本领和像的反差均比较低，且在电子束轰击下易发生分解和烧蚀； 塑料 一碳二级复型操作复杂一些，其

28、分辨本领与塑料一级复型基本相同，但其剥离起来容易，不破坏原有试样，尤其适应于断口类试样。3.晶体薄膜制备法薄膜样品制备方法要求：制备过程中不引起材料组织的变化； 薄膜应做得薄些.否则 将引起薄膜内不同层次图象的重迭，干扰分析；薄膜应具有一定的强度，具有较大面积的透明区域； 制备过程应易于控制，有一定的重复性，可靠性。薄膜样品制备 有许多方法，样品的处理，如沉淀法、塑性变形法和分解法等。投影和染色 是通过把重金属引入到试样表面或内部，使聚合物的多相体系或半晶聚合物的不同微区之间的质量差别加大。蚀刻的目的在于通过选择性的化学作用、物理作用或物化作用，加大上述聚合物试祥表面的起伏程度。蚀刻的方法有好

29、几种。常用的有化学试剂蚀刻和离子蚀刻。如沉淀法、塑性变形法和分解法等。透射电横扫描电镀优点缺点优点缺点分荆高02nn 放大倍杀大1伊样品制备要求很 高直接森家大块试样，样品制备非 常方便，除放大成像外还能进行结构分析样品被支撑它的的网蔽住一部分，不能进行样品欲濡区域的连续观察景深大.放大倍数连续调节拖围 大、分辨本领比校高等特点，所 以它成为固体材料样品表面分析 有效工具，尤其适合于观察比校 粗糙表面，如材料断口和显微蛆 统三雉形右，SEM不仅能做表面 形貌分析，而且能配置各种附 件，做表面成分分析及表层晶体 学位向分析.扫描电镜原理：扫描电镜的成像原理与透射电镜大不相同。它不用透镜来进行放大

30、成像，而是像闭路电视系统那样， 逐点逐行扫描成像。 首先，由三级电子枪发射出电子束，在加速电压作 用下，经电透镜聚焦后，在样品表面扫描，激发各种物理信号，如二次电子等。他们分别被 相应的收集器接受，经放大系统按顺序、成比例的放大后，送到阴极射线显像管的栅极上，并用同步调制显像管的电子束强度即显像管荧光屏亮度,在同步扫描电压的控制下，样品上电子束位置与显像管荧光屏上的电子束的位置一一对应。如此，在荧光屏上形成一幅与样品表面特征相对应的画面-某种信息图，如二次电子像、背散射电子像等。电子成像的过程分辨率的决定因素：电子束直径；各类电子的扩展效应；信噪比，杂磁场，机械振动等。衬度；扫描电镜的像衬度.

31、表面形貌衬度：利用与样品表面形貌比较敏感的物理信号作为显像管的调制信号， 所得到的像衬度称为表面形貌衬度。二次电子信号与样品表面变化比较敏感，但与原子序数没有明确的关系，其像分辨本领也比较高，所以通常用它来获得表面形貌图像。.二次电子的角分布；二次电子产额与入射电子束角度的关系.原子序数衬度又称为化学成分衬度，它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。这些信号主要有背散射电子、吸收电子和特征 x射线等。电子探针： 利用被聚焦成小于1um的高速电子束轰击样品表面，由 X射线波谱仪或能 谱仪检测从试样表面有限深度和侧向扩展的微区体积内

32、产生的特征X射线的波长和强度，从而得到体积约为 1um3微区的定性或定量分析。波谱仪与能谱仪：定义，特点，两种探针的比较。电子探针电子求相对于样品衣面的入射 用蕈固定.电子束相对于样品表面的入 射用不固定扫描电镜入射电子束沛烟度整荏F 一股 为工O 工。乐入对电子束谅隔度较低，一 般为这样才能使入射电井如再宜往小于 IQOnm. 以确保形函图像 有较高的分辨本领-4、热分析技术:热分析法 种类测量物理 参数温度范围 r）应用范困差热分析法（DTA ）温度2(16加馀化及结晶转变一氧化坯原反应.裂端 反应等的分析也门、主要用于定性分忻差示主描量热1 法（DSC）我总* _ 卜 11-176725

33、分析研究范围与口TA大致相同.但能定 量调定多神热力学和动力学参数，如比 热、反虚热、转变热、反应连度和高聚 物结晶度等热重法n （TG）质量20-1000沸点、热分解反应由呈分析与脱水量38 定等,卜破挥发性物质的固相反应分 折、固体与气体反应分析等,热机械分析金/7 7T*此外要有d-d*跃迁、电子转移跃迁。紫外谱图主要是用n-n*, n-n*紫外光谱谱带的 产生原理及种类、助色团和生色团，蓝移、红移，增色减色效应的概念； 末端吸收：在紫外吸收曲线短波末端吸收增强，但未成峰形，是由 n - b*跃迁引起的。紫外光谱的谱带类型： 将谱带分成四种类型，即 R吸收带、K吸收带、B吸收带和E吸收带

34、。紫外光谱的分析要点：紫外光谱是由于电子跃迁产生的光谱，在电子跃迁过程中， 会伴随着分子、原子的振动和转动能级的跃迁，与电子跃迁叠加在一起，使得紫外吸收谱带一般比较 宽，所以在分析紫外光谱时，除注意谱带的数目、波长及强度外，还注意其形状、最大值和 最小值。 一般，单靠紫外吸收光谱，无法推定官能团，但对测定共轲结构还是很有利。它与其他仪器配合使用就能发挥很大的作用。1）从谱带的分类、电子跃迁方式来判别。注意吸收带的波长范 围、吸收系数以及是否有精细结构等：（2）从溶剂极性大小引起谱带移动的方向判别：（3）从溶剂的酸碱性的变化引起谱带移动的方向来判别。在测定 化合物的紫外吸收光谱时，一般均配成溶液

35、，故选择合适的溶 剂很重要，不同溶剂（含不同的PH溶剂）紫外吸收谱带或吸收 光谱不同，被吸收物质的浓度不能太大，一般要小于lO-mol/L红外光谱的产生条件及分子震：对称、非对称伸缩振动；剪式振动，面内摇摆振动；面外摇摆振动，扭曲变形振动。物质能吸收电磁辐射应满足两个条件，即：辐射应具有刚好能满足物质跃迁时所需的能量；辐射与物质之间有相互作用。IR光谱的产生条件：只有发生偶极距变化的振动才能引起可观测的红外吸收谱带，我们称 这种振动活性为红外活性的，反之为非红外活性的.当一定频率的红外光照射分子时，如果分子中某个基团的振动频率和它一样，二者就会产生共振，此时光的能量通过分子偶极距的变化而传递给

36、分子，这个基团就吸收一定频率的红外光，产生振动跃迁；反之，红外光就不会被吸收。红外分区：近红外区是可见光红色末端的一段，只有X-H或多键振动的倍频和合频出现在该区，在研究含氢原子的官能团如O-H, N-H和C-H的化合物。特别是醇、酚、胺和碳氢化合物上，以及研究末端亚甲基、环氧基和顺反双键等时比较重要。（2）中红外区是红外光谱中应用最早和最广的一个区.该区吸收峰数据的收集、整理和归纳已臻于完善.由于40001000厘米-1区内的吸收峰为化合物中各个键的伸缩和弯曲振动，故为双原子构成的官能团的特征吸收.1400650厘米-1区的吸收蜂大多是整个分子中多个原子间键的复杂振动，可以得到官能团周围环境

37、的信 息，用于化合物的鉴定， 因此中红外区是我们讨论的重点。（3）远红外区应是200-10厘米，含重原子的化学键伸缩振动和弯曲振动的基频在远红外光区，如C-X键的伸缩振动频率为 650-450厘米-1 ,弯曲振动频率为 350-250厘米-1 ,均是强峰.曲分子中 O-H的扭曲振动也在 375-350 厘米-1 ,为一极强的吸收.有氢键的化合物，X-H, X的伸缩振动在200-50厘米-1 ;弯曲振动在50厘米-1 以下.红外光谱的作用及特点：光谱在化学领域中的应用：IR测定分子的键长、键角，以此推断出分子的立体构型；根据所得的力常数可以知道化学键的强弱，由简正频率来计算热力学函数等。化学组成

38、分析：根据光谱中吸收峰的位置和形状来推断未知物结构，依照特征吸收峰的强度来测定混合物中各组分的含量。IR光谱分析的特点：快速？高灵敏度？试样用量少?能分析各种状态的试样等特点？材料分析中最常用的工具。红外光谱谱带强度及位置影响因素-J勺一2tic m4m/（wA + /）（I式中方为力常数，/%、须分别为A、B原子的质量，孙定义为简化质量，的光速，v为振动频率.胡克定律的讨论：k, m的变化对振动频率的影响。影响因素：（1）外部因素：试样状态，测试条件，溶剂极性。（2）内部因素：电效应-诱导效应；共轲效应；偶极场效应。另有氢键效应。红外光谱中的吸收峰有时会增会减原因：1,出基频峰外，还有倍频峰

39、；2,不是所有的分子振动都可以观察到；3,振动形式不同，但可频率相同，而产生间并。4,仪器分辨率不高。 40002500cmTXH伸缩振动区，X可以是O、H、C和S原子.在这个 区域内主要包括O,H, Nl-H, CH和SH键的伸缩振动;2500-1900cm-1叁键和累积双键区，主要包括焕键三席基c三n、丙二烯基ccc，烯酮基cco、异概酸酯基N=C=O等的反对称伸缩振动；1900-1200cm-1双键伸缩振动区，主要包括C=C、C=O、C=N. .N02等的伸缩振动，芳环的骨架振动等;1650cm-1XY伸缩振动及X-H变形振动区，这个区域的光谱比较复杂，主要包括N-H变形振动，C-O.

40、C-X （卤素）等伸缩振动，以及CQ单键骨架振动等口4000-1350cm-1为特征频率区；1350-650cm-1为指纹区。基团频率，特征峰与相关峰。红外的应用：1分析鉴别物质；2定量测定高聚物的链结构；3;高聚物取向的研究；4无机材料组分的鉴定；5表面吸附性能研究。拉曼光谱的基本概念（拉曼与瑞利散射；斯托克斯线；去偏光度与红外中的红 外二向色性p283）及特点：激光拉曼散射光谱法拉曼散射光谱的基本概念：拉曼散射：拉曼光谱为散射光谱。当一束频率为V0的入射光照射到气体、液体或透明晶体样品上时，绝大部分可以透过，大约有0.1 %的入射光与样品分子之间发生非弹性碰撞，即在碰撞时有能量交换， 这种

41、光散射称为拉曼散射；瑞利散射：若入射光与样品分子之间发生弹性碰撞，即两者之间没有能量交换，这种光散射，称为瑞利散射。斯托克斯（Stokes）线：在拉曼散射中，若光子把一部分能量给样品分子，得到的散射光能量 减少，在垂直方向测量到的散射光中，可以检测频率为（v-/E/H）的线，称为斯托克斯线。拉曼位移：斯托克斯线或反斯托克斯线与入射光频率之差称为拉曼位移。拉曼位移的大小与入射光的频率无关，只与分子的能级结构有关，其范围254000cm -1。因此入射光的能量应大于分子振动跃迁所需能量，小于电子能跃迁的能量。同样，在拉鞋光谱中，分子振动要产生位移也要服从一 定的选择定则，也就是说只有伴随分子极化度

42、口发生变化的分 于振动模式才能具有拉曼活性，产生拉曼散射。极化度是指分 子在电场的作用下，分子中电子云变形的难易程度，因此只有 分子极化度发生变化的振动才能与入射光的电场E相互作用， 产生诱导偶极矩4:N OLE （6-16）激光拉曼光谱与红外光谱比较激光拉曼光谱红外光谱拉曼效应产生于入射光子与分子振动能 级的能量交换.红外光谱是入射光子引起分子中成键原子 振动能级的跃比而产生的光谱.拉曼频率位移的程度正好相当于缸外吸 收频率.因此红外测量能修得到的信息 同样也出现在拉曼光谱中.互补红外光谱解析中的定性三要素（即吸收 频率,强度和峰形）对拉曼光谱解析也 适用。但拉曼光谱中还有退偏振比P.红外光谱解析中的定性三要素（即吸收频率、 强度和峰形）非极性官能团的拉曼散射谱带较为强 烈，因为非极性对称分子价电子振动时 偶极矩变化较小，例如，许多情况下 8c仲缩振动的拉曼漕带比相应的红外 谱带较为强烈.极性官能团的红外谱带较为强烈，D的伸 缩振动的红外谱带比相应的拉曼谱带更为显著,而襟链的振动用拉曼光谱表征更为方便对于犍状聚合物来说，碳链上的取代基用 红外光谱较易检测出来与FTIR相比，Raman具有如下优点：拉曼光谱是一个散射过程，因而任何尺寸、形状、透明度的样品，只要能被激光照射到，就 可直接用来测量。由于激光束的直径较小， 且可进一步聚焦，因而极微量样品都可测