材料研究与测试方法复习

第一章第一节.X射线的性质X射线的性质（１）、X射线和可见光一样属于电磁辐射，X射线的本质是电磁波，但其波长比可见光短得多，介于紫外线与γ射线之间，约为10－2到102A(0.001~10nm)的范围。X射线的频率大约是可见光的103倍(390~770nm)，所以它的光子能量比可见光的光子能量大得多，表现明显的粒子性。

用于结构分析和成分分析的一般为硬射线(0.05~0.25nm)，用于医学透视的为软射线。特征本质X射线的本质是

电磁波

，X射线衍射方向是指

相邻波源所散射的X射线光程差等于X光波长的整数倍的方向

。X射线谱

连续谱：波长连续变化特征谱或标识射线：线状谱

X射线谱

X射线谱

连续谱是高速电子在靶上被突然减速而产生的。X射线谱

特征X射线的相对强度主要是由电子在各能级之间的跃迁几率决定的。L层与K层较近，所以L层上的电子回跳几率大：X射线产生机理X射线谱

K在所有X射线发射谱线中强度最大，一般都是用它（如CuK、MoK等射线等）进行X射线谱研究。其它线系由于能量弱(波长长)、强度低，一般不用。X射线产生机理X射线谱

相干散射

相干散射又称弹性散射（X射线与原子的内层电子作用），散射波的波长与入射光的相同，散射波之间发生干涉作用，是X射线在晶体中产生衍射现象的基础。

非相干散射非相干散射又称非弹性散射（与束缚力不大的外层电子或自由电子碰撞，电子获得一部分动能成为反冲电子），散射波不仅改变方向，能量也变小（频率变小）。康普顿效应

X射线衍射方向：相邻波源所散射的X射线光程差等于X光波长的整数倍的方向。衍射的方向

一个衍射花样的特征由两个方面组成：衍射线在空间的分布规律（由晶胞的大小、形状和位向决定）；衍射线束的强度（取决于原子在晶胞中的位置）。衍射的概念

波长为λ的X射线投射到一组平行原子面上，任选两个相邻原子面，经两个原子面反射的反射波光程差为：干涉加强的条件为：式中n：反射级数；θ：入射线（反射线）与反射面的夹角，称为掠射角或半衍射角；2θ：衍射角，即入射线与衍射线的夹角。Bragg方程

上式反映了衍射线方向与晶体结构之间的关系，是X射线在晶体中产生衍射必须满足的基本条件，称为布拉格方程。Bragg方程

1)选择反射说明当d和λ一定时，衍射线的数目是一定的，只能在几个方向“反射”X射线，称选择反射。Bragg方程的讨论

衍射的实质是散射波之间的干涉结果，由于衍射线的方向恰好相当于原子面对入射线的反射，所以可以借用镜面反射规律来描述X射线的衍射。

但是X射线的原子面反射和可见光的镜面反射不同。一束可见光以任意角度投射到镜面上都可以产生反射。Bragg方程的讨论

而原子面对X射线的衍射并不是任意的，而是具有选择性的：一组面网只能在一定的角度上反射X射线，级次越高，衍射角越大。Bragg方程的讨论

例1：Al，面心立方，已知a=0.405nm，用线照射，问(111)面网组能产生几条衍射线？解：

n=1,2,3能产生三条衍射线

面间距为dHKL的晶面并不一定是晶体中的真实原子面，而是为了简化布拉格方程而引入的反射面，我们把这样的反射面称为干涉面。把干涉面的面指数称为干涉指数，通常用大写的HKL来表示。

假想晶面真实晶面真实晶面

根据晶面指数的定义可以得出干涉指数与晶面指数之间的关系为：差别是干涉指数中有公约数，而晶面指数没有公约数。若干涉指数也没有公约数，它就代表一族真实的晶面。Bragg方程的讨论

而相对强度是指两衍射峰之间的强度比。一般以最强峰的强度作为100来标定其它衍射峰。

绝对强度(cts/sec)

某一衍射线的总强度，相当于其衍射峰的面积，称为积分强度或累积强度，它近似等于衍射峰的峰高度Im与峰的半高宽b的乘积。积分强度(累积强度)１．绝对强度－－是以单位时间内单位面积通过的能量来表示的（通常不用）２．积分（累积）强度－－某一种面网“反射”Ｘ射线的总数目－－用于定量分析、结构分析。（每个衍射峰下的积分面积该衍射束在单位时间内投射到探测器上的总能量。）３．相对强度－－指同一衍射图象中各衍射线强度的比值－－用于定性分析（一）、衍射强度的表示为此，需要引入一个称为结构因子FHKL的参量来表征单胞的相干散射与单电子散射之间的对应关系：

一般表达式为：

点阵常数并没有参与结构因子的计算，说明结构因子只与原子的种类和原子在晶胞中的位置有关，而不受晶胞的形状和大小的影响。例如，不论是立方晶系、正方晶系还是斜方晶系的体心晶胞的系统消光规律都是相同的。由此可见，系统消光规律的适用性广泛，可反映布拉菲点阵的衍射点出现的规律。X射线衍射线的强度

系统消光在复杂阵胞中，由于面心或体心上有附加阵点，会使某些(HKL)反射的FHKL=0。虽然这些方向仍然满足衍射条件，但由于衍射强度等于零而观测不到衍射线。可见，产生衍射的充分条件是：同时满足布拉格方程和FHKL0。X射线衍射线的强度

把由于FHKL=0而使衍射线消失的现象称为系统消光。系统消光包括点阵消光和结构消光。点阵消光在复杂点阵中，由于面心或体心上有附加阵点而引起FHKL=0，称为点阵消光。通过结构因子可以总结出四种布拉菲点阵类型的点阵消光规律。X射线衍射线的强度

结构消光

对那些由两类以上等同点构成的复杂晶体结构，除遵循它们所属的布拉菲点阵消光外，还有附加的消光条件，称为结构消光。X射线衍射线的强度

四种基本类型点阵的系统消光规律

布拉菲点阵出现的反射消失的反射简单点阵全部无底心点阵H、K全为奇数或全为偶数H、K奇偶混杂体心点阵H+K+L为偶数H+K+L为奇数面心点阵H、K、L全为奇数或全为偶数H、K、L奇偶混杂X射线衍射线的强度

是一种按d值编排的数字索引，是鉴定未知物物相时主要使用的索引。哈那瓦尔特索引哈氏数值索引是最早的衍射数据索引，每一种物质以八条最强线的d值(四舍五入到小数点后两位)和相对强度来表征的。即首先在2θ<90°的线中选三条最强线，假定它们的d值分别为：A，B，C表示强度降低的顺序。

哈氏索引然后在这三条最强线之外，在所有的线中再选出五条最强线，假设按相对强度由大而小的顺序其对应的d值依次为：

于是取如下三种排列：哈氏索引即后五条线的d值之顺序始终不变，前三条轮番作循环置换。这三种排列就是出现于索引中的同一个衍射花样的三个“项”。哈氏索引《FinkInorganicIndextothePowderDiffractionFile》

与哈那瓦尔特索引一样，在芬克索引中，每一标准衍射花样也是以八条最强线的d值来表征的。但与哈氏索引不同的是，它在索引中不列出相对强度，也不依靠相对强度来确定八条线的d值在项内的排列顺序。芬克(Fink)索引PDF卡片及其索引

Davey-KWIC索引《SearchmanualsAlphabeticalListing》

是以物质的单质或化合物的英文名称，按英文字母顺序排列而成的索引。戴维索引PDF卡片及其索引

按矿物英文名称的字母顺序排列。名称后面注有“syn”--synthetic者为人造矿物。矿物名称索引PDF卡片及其索引

1）了解样品的基本信息2）d值比强度重要3）低角度d值比高角度d值重要4）强线比弱线重要5）重视矿物特征峰6）注意择优取向问题7）在进行混合物相的鉴定时，应对每种物相逐步分析，争取每条衍射线都能找到出处8）结合其它分析方法在进行这种混合物相的鉴定时，应注意优先考虑的问题重要次要重要性重要性注意特征线应优先考虑低角度和较强的衍射线。

制样一般包括两个步骤：首先，需把样品研磨成适合衍射实验用的粉末；然后，把样品粉末制成有一个十分平整平面的试片。如图：

衍射仪用粉末试样粒度一般要求能通过300目的筛子，粉末粒度过粗将导致样品颗粒中能够产生衍射的晶面减少，从而使衍射强度减弱。

第二章电子与物质的相互作用是一个非常复杂的过程，电子显微术是一种根据电子与物质的相互作用所产生的信息来认识材料的形貌、结构与微区成分的技术。当电子束轰击样品时，99%以上的入射电子能量转变为热能，余下的约1%能量，将从样品中激发出各种信息。透射电镜的基本成象方式及原理两类图象电子衍射花样衍射成象——由结构决定物镜后焦面上形成电子显微图象显微成象——显微形貌、缺陷物镜象平面上形成

电磁透镜

电子波和光波不同，不能通过玻璃透镜会聚成像。但是轴对称的非均匀电场和磁场则可以让电子束折射，从而产生电子束的会聚与发散，达到成像的目的。由静电场制成的透镜——静电透镜由电磁线圈产生的磁场制成的透镜——磁透镜点分辨率(点分辨本领)：

定义：电子图像上刚能分辨开的相邻两点在试样上的距离。

测量方法：在照片上量出两个斑点中心之间的距离，除以图像的放大倍数。近代高分辨电镜的点分辨率可达0.3nm。

线分辨率定义：指电子图像中能分辨出的最小晶面间距，也称晶格分辨率。如金(200)晶面的间距是0.204nm，(220)晶面的间距是0.144nm，在电镜中如能拍摄出金(200)的晶格条纹像，该电镜的线分辨率就是0.204nm，若能拍摄出金(220)的晶格条纹象，线分辨率就是0.144nm。透射电镜分析电子衍射花样电子显微图象相位衬度斑点花样环花样振幅衬度质厚衬度衍射衬度透射束与散射束相互干涉——观察结构电子散射引起，只观察形貌电子衍射引起——观察结构缺陷和形貌。单晶样多晶样穿过试样后的电子带有试样特征的信息，但是人的眼睛不能直接感受电子信息，需要将其转变成眼睛敏感的图像。

图像上明暗(或黑白)的差异称为图像的衬度(反差)衬度形成的原理不同，说明的问题也不同，衬度原理是分析电镜图像的基础。透射电镜的图象衬度主要有三种：散射(质量-厚度)衬度衍射衬度相位差衬度散射衬度的形成

电子显微镜可以使电子束经试样散射后带有的散射信息变成为人眼能观察到的电子图像。由于试样上各部位散射能力不同所形成的衬度称为散射衬度，或质量-厚度衬度。下图说明了散射衬度形成的原理。不锈钢中的位错线像明场像暗场像散射的衬度与电子被试样散射的程度有关。（1）厚度一定时，试样的密度大（或原子序数大），电子被试样散射的机会多，散射的角度大。大（2）试样的厚度大，电子在试样中通过的路程越长，被散射的程度大，散射角大。电子被散射的程度与试样的密度、原子序数、厚度有密切关系，也即与试样的质量，与试样的厚度有密切关系，故散射衬度又称之为质厚衬度。（2）、衍射衬度像基本类型：明场像暗场像——偏心暗场像中心暗场像衍射衬度像：是由于晶体试样满足布拉格反射条件程度差异以及结构振幅不同而形成电子图象反差。它仅属于晶体结构物质，对于非晶体试样是不存在的。

物镜后焦面物镜显微图像A′B′C′BCAⅠ0明场像——用物镜光栏挡去衍射束，让轴向透射束成像，则无衍射的为亮象，强衍射的为暗像。物镜光阑物镜像平面物镜中心暗场像—采用束偏转装置使透射束偏至光栏孔以外（倾斜照射法），而使衍射束通过光栏在像平面成像，即所谓中心暗场法，挡去透射束，让衍射束成像，强衍射亮像，不衍射暗像。显微图像A′B′C′BCAⅠ0衍射斑透射斑物镜光阑中心暗场像物镜后焦面物镜显微图像A′B′C′BCAⅠ0物镜光阑偏心暗场像——用物镜光栏挡去透射束及其余衍射束，让一束强衍射束成像，则无衍射的为暗像，强衍射的为亮像。偏心暗场像物镜像平面电子透镜的缺陷

上面讨论的电子透镜的聚焦成像问题是有条件，即假定：

●轨迹满足旁轴条件

●速度(决定了电子的波长)完全相同

●(透镜电磁场)具有理想的轴对称性。

实际情况与理想条件的偏离，造成了电子透镜的各种象差。象差的存在，影响图象的清晰度和真实性，决定了透镜只具有一定的分辨本领，从而限制了电子显微镜的分辨本领电磁透镜的像差包括球差、像散和色差。透射电镜的分辨率透射电镜的分辨率受衍射效应和像差（主要是球差）两个因素控制，孔径半角α对两个因素的影响作用相反。成像系统中通过改变中间镜的电流实现成像操作和电子衍射操作。碳纳米管

位错衬度第三章扫描电镜扫描电镜中，在末级透镜上边的

扫描线圈的作用下，电子束在试样表面扫描。SEM的放大倍数定义为电子束在荧光屏上扫描幅度与入射电子束在样品表面的扫描幅度之比。二次电子

二次电子是被入射电子轰击出来的，能量小于50eV的电子。二次电子

二次电子只能从小于10nm的、很薄的试样表层内激发出来的低能电子。更深处的二次电子由于能量小而无力逸出表面。价电子激发的几率远远大于内层电子的激发几率，所以二次电子的绝大部分来自价电子激发。

由于电子束与各微观面的相对角度不同，扫描成像时各个面的亮度就不同，从而得到层次很丰富的样品表面外貌图像。

电子束与样品表面垂直时，二次电子的产额最少；成45°时，产额增加倍，倾斜60°时，增加2倍。

凸出的尖棱、小粒子以及比较陡的斜面处二次电子产额较多，在荧光屏上这些部位的亮度较大；平面上二次电子的产额较小，亮度较低；深凹槽底部虽然也能产生较多的二次电子，但不易被检测器收集到，因此槽底的衬度较暗。

二次电子像的检测

扫描电镜利用二次电子成像，可以获得5-100nm高分辨率的表面形貌像(如材料断口形貌)。

实际工作中，根据能量上的差别，将二次电子与高能背散射电子分离开来，以实现二次电子检测。

背散射电子是当入射电子进入试样时，被表层原子散射出来的、能量较大的电子。其能量一般大于50eV。背散射电子

背散射电子属高能电子(>50eV，能量近似于入射电子能量)，从样品表面深度0.1～1μm发出，背散射电子随样品平均原子序数增大而增强。SEM利用背散射电子成像，主要获得60-100nm低分辨率的原子序数像。

细菌上附有金粒子的组成图像第四章

在扫描电镜配上能谱仪和波谱仪，就成了电子探针(现多指配上波谱仪的扫描电镜)。可以实现在观察图像的同时，对图像的某个点、线或面进行X射线能谱分析和波谱分析。EDS—EnergyDispersiveX-raySpectroscopyWDS—wavelengthDispersiveX-raySpectroscopy电子探针能谱仪波谱仪由Moseley定律

λ=K/(Z-σ)2

X射线特征谱线的波长和产生此射线的样品材料的原子序数Z有一确定的关系(K为常数，σ为屏蔽系数)。

电子探针

λ=K/(Z-σ)2

只要测出特征X射线的波长，就可确定相应元素的原子序数。

因为某种元素的特征X射线强度与该元素在样品中的浓度成比例，所以只要测出这种特征X射线的强度，就可计算出该元素的相对含量。

这就是利用电子探针仪作定性、定量分析的理论根据。

电子探针电子束轰击样品表面将产生特征X射线，不同的元素有不同的X射线特征波长和能量。通过鉴别其特征波长或特征能量就可以确定所分析的元素。利用特征波长来确定元素波长色散谱仪

（波谱仪WDS）利用特征能量能量色散谱仪（能谱仪EDS）

X射线谱仪

电子探针X射线显微分析适用于材料中微区成分分析。常用的谱仪有波谱仪和能谱仪，其中波谱仪可用于定量分析。电子探针

X射线谱仪

电子探针X射线微区成份分析有能谱分析和波谱分析两种，其分析方法有定点分析、线分析和面分析三种。第五章

所谓红外光谱法，就是测量样品对红外光的吸收情况的一门技术。红外（Infrared简称IR）和拉曼(Raman)光谱统称为分子振动光谱。分别对分子振动基团的偶极矩和极化率的变化敏感，极性基团非对称振动（产生强红外吸收）骨架特征对称振动（产生显著拉曼谱带）红外吸收光谱红外波光源激光拉曼光谱强单色光源二者互补2、原子或分子的能量组成分子的总能量(E):E=E0+Et+Er+Ev+EeE0:分子内在的能量，不随分子运动而改变，固定的；Et=从空间移动位置时所具有的动能，只是温度的函数，不会产生光谱。与光谱有关的能量变化主要是Er、Ev、Ee，每一种能量也都是量子化的。三种能量的能级间隔图△E电=120eV

可见光或紫外光谱△E振=0.051.0eV红外光谱△E转<0.05eV

远红外或微波因此，红外光谱又称为振动光谱。

分子可以以hv(基频)或2hv(泛频)的形式吸收红外光的能量。分子吸收红外光的能量必须满足两条基本条件：振动必须引起偶极矩的变化

光的频率必须等于振动的频率

这些相互独立的、较简单的振动方式称为简正振动(normalvibration)。=什么叫简正振动?（1）振动数目：一个含有n个原子的分子，有3n个自由度,整体平动与整体转动不会产生光谱非线性分子：振动数目3n-6

线性分子：振动数目3n-5Non-linearTriatomicMolecule(H2O)3normalvibrations(3N-6)Bending(δ)(1595cm-1)symmetricStretching(νs)(3657cm-1)asymmetricStretching(νas)(3756cm-1)Vibrationsofa

LinearTriatomicMolecule(CO2)4normalvibrations(3N-5)++-BendingStretching

组成分子的各种基团(如CH3、CH2、C=O、O-H、SO42-等)，都有特定的简正振动吸收区，分子的其它部分对其吸收位置的变化影响较小。特征吸收峰与特征频率简正振动

这种能代表某基团存在并有较高强度的吸收峰称作特征吸收峰，其所在位置称特征频率。红外光谱图的特征：（1）谱带的数目：即振动数目。它与物质的种类、基团存在与否有关，与对称有关，与成分复杂程度有关。（2）谱带的位置：与元素种类及元素价态有关：元素轻则高波数，元素重则低波数；高价则高波数，低价则低波数。（回忆v~

与M、K的关系）（3）谱带的强度：与样品的厚度、种类及其含量有关，与偶极矩变化有关。IR可对某一基团定量分析。（4）谱带的形状：与结晶程度及相对含量有关。结晶差说明晶体结构中键长与键角有差别，引起振动频率有一定变化范围，每一谱带形状就不稳定。可用半高宽表示（widthathalffullmaximum,WHFM)。2/4/2023（三）红外光谱的四要素1.谱带位置——最重要、最有价值的指标

每个基团的振动都有特征振动频率，因此特征频率指示某一基团的存在。如：C=O的伸缩振动一般在1700cm-1左右。

同一基团：不同基团：价键愈强，振动频率越高；同一价键，连接的原子越轻，振动频率越高。中红外光谱区分成:——基团频率区和指纹区

1、基团频率区（或称为特征频率区、官能团区）基团频率区:4000

cm-1~1400cm-1

由伸缩振动产生的吸收带，比较稀疏，容易辨认，常用于鉴定官能团。基团频率区可分为三个区域：（1）4000~2500cm-1X-H伸缩振动区，X可以是O、N、C或S等原子。（2）2500~1900为叁键和累积双键区。

（3）1900~1200cm-1为双键伸缩振动区无机物中；除水、OH-外，CO2、CO32-、N-H等少数键有振动吸收.（六）红外光谱带划分

2.指纹区单键的伸缩振动和变形振动产生的谱带，与整个分子的结构有关。吸收带数量密集而复杂（1）1400cm-1~900cm-1区域

C-O、C-N、C-F、C-P、C-S、P-O、Si-O等单键的伸缩振动C=S、S=O、P=O等双键的伸缩振动吸收。其中1375cm-1的谱带为甲基的C-H对称弯曲振动，对识别甲基十分有用，C-O的伸缩振动在1300~1000cm-1，是该区域最强的峰，也较易识别。（2）900~650cm-1：确认化合物的顺反构型（3）无机化合物的红外吸收基频基本上都处于1500cm-1以下。

石膏(CaSO4.2H2O)的红外光谱Wavenumber/cm-1%TransmittanceOH-OH-OH-SO42-SO42-第五章拉曼光谱分析拉曼光谱是一种散射光谱－红外光谱是一种吸收光谱。左图给出了散射效应的示意图。当一束频率为0的激光入射到材料上时，绝大部分光子可以透过或者吸收。大约有0.1％的光子与样品分子发生碰撞后向各个方向散射。碰撞的过程有二:

（1）弹性散射－瑞利散射；

（2）非弹性散射－喇曼散射。

Stokes散射（能量减小）

Anti-Stokes散射（能量增大）。E1E0VirtualRaman效应Raman效应是光子与样品分子间发生了非弹性碰撞使光子的能量(或频率)发生改变的一种现象.(或Raman效应是样品分子使入射激发产生颜色改变的一种现象)能量变低(波数减少)的散射光线称Stokes线，能量变高(波数增加)的散射光线称反Stokes线。Raman位移：

Raman散射光与入射光频率差；

入射光激发态分子基态失去能量散射光的能量降低h0

-E频率降到0

-E/h∥负拉曼位移（斯托克斯线stokes）激发态分子增加能量入射光基态散射光的能量增加h0

+E正拉曼位移（反斯托克斯线ANTI-STOKES）频率增到0

+经典理论解释瑞利散射，它的频率与入射光的频率相同拉曼散射，它的频率相对于入射光的频率改变了一个分子振-转频率的量。经典理论解释

只有，即键的极化度是成键原子间距离的函数(r的改变引起分子极化度变化)时，才产生拉曼散射。拉曼光谱分析红外光谱中，某种振动是否有活性取决于分子振动时偶极矩的变化，而拉曼的活性则取决于分子振动时极化度是否变化。E1E0Virtual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。右式中i为分子在入射光电场E下的诱导偶极矩。Wavenumbers(absolute)/cm-1Intensity(a.u.)拉曼位移(+458cm-1)拉曼位移(-458cm-1)

瑞利线与拉曼线的波数差称为拉曼位移，它是分子振动能级的直接量度。激发光632.8nm(15803cm-1)NotchFilterRamanShift/cm-1Intensity(a.u.)拉曼位移拉曼位移NotchFilterRamanShift/cm-1Intensity(a.u.)斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布于瑞利线的两侧，这是由于它们反映的是同两个能级间的跃迁。Stokesanti-Stokes

70年代中期，激光拉曼探针的出现，给拉曼光谱分析注入活力。这种被称为第三代拉曼光谱仪的仪器能对粒径小至1微米的样品进行分析，使其应用领域被大大拓宽。激光拉曼探针QuartzCO2O2RamanShift/cm-1Intensity(a.u.)红外光谱与Raman光谱比较红外光谱与拉曼光谱互称为姊妹谱。因此，可以相互补充。①

相似之处：激光拉曼光谱与红外光谱一样，都能提供分子振动频率的信息，对于一个给定的化学键，其红外吸收频率与拉曼位移相等，均代表第一振动能级的能量。②不同之处：a红外光谱的入射光及检测光都是红外光，而拉曼光谱的入射光和散射光大多是可见光。拉曼效应为散射过程，拉曼光谱为散射光谱，红外光谱对应的是与某一吸收频率能量相等的（红外）光子被分子吸收，因而红外光谱是吸收光谱。b机理不同：从分子结构性质变化的角度看，拉曼散射过程来源于分子的诱导偶极矩，与分子极化率的变化相关。通常非极性分子及基团的振动导致分子变形，引起极化率的变化，是拉曼活性的。红外吸收过程与分子永久偶极矩的变化相关，一般极性分子及基团的振动引起永久偶极矩的变化，故通常是红外活性的c制样技术不同：红外光谱制样复杂，拉曼光谱勿需制样，可直接测试水溶液。红外光谱与Raman光谱比较③两者间的联系可用经验规则来判断分子的红外或拉曼活性：a相互排斥规则：凡有对称中心的分子，若有拉曼活性，则红外是非活性的；若红外活性，则拉曼非活性。b相互允许规则：凡无对称中心的分子，大多数（除特殊点群D5h,D2h和O外）的分子，红外和拉曼都活性。c相互禁止规则：少数分子的振动，既非拉曼活性，又非红外活性。如：乙烯分子的扭曲振动，在红外和拉曼光谱中均观察不到该振动的谱带。红外光谱图中主要研究振动中有偶极矩,，变化的化合物，因此，除了单原子分子和同核分子外，几乎所有的化合物在红外光区均有吸收。

第六章通俗地讲，热分析是通过测定物质加热或冷却过程中物理性质（主要是重量和能量）的变化规律来研究物质的性质，或者对物质进行鉴别的一种技术。什么叫热分析？应用最广泛的方法是热重分析（TGA）、差热分析（DTA）和差示扫描量热法（DSC），这三者构成了热分析的三大支柱，占热分析总应用的75％以上。在动态条件下快速研究物质热特性的有效手段。热分析的特点物质加热冷却热传导热量变化DTADSC重量变化TGDTG（微分热重分析）长度变化TMA（热机械分析）（动态机械分析）粘弹性变化DMA气体发生EGA（逸出气分析）热分析的特点DifferentialThermalAnalysis

差热分析(DTA)是指：在程序控制温度下，测量物质和参比物的温度差与温度关系的一种方法。差热分析及其起源DTA曲线。

在差热曲线上曲线开始偏离基线那点的切线与曲线最大斜率切线的交点最接近于热力学的平衡温度，因此用外推法确定此点为差热上反应温度的转变点。外推起始温度（熔点）

最早ICTAC只承认功率补偿型DSC，把热流型DSC归在定量DTA中（QuantitativeDifferentialThermalAnalysis，简称QuantitativeDTA）。差热扫描量热法简介功率补偿型DSC热流型DSC功率补偿型差示扫描量热仪器（PowerCompensationDSC），这是记录热流率[(dH/dt)∆t→0]的仪器，如美国PE公司生产的仪器。热流型差示扫描量热仪器（HeatfluxDSC），它是记录差示温度（∆T0）的仪器或称DTA仪器。差热扫描量热法简介差示扫描量热法(DSC)：在程序控制温度下，测量输入到物质和参比物之间的能量差（或用温度差换算成的能量差）与温度关系的技术。差热扫描量热法简介HeaterPRTDPowerCompensationDSCSinceTs=Tr△H=(k)(△W)HeatFluxDSCMeasure△T△H=k△TKisfunctionofsampleholder,samplepan…

SampleHolder

HeaterThermalCoupleFurnaceHeatFluxDSCandPowerCompensationDSCFurnaceThermocouplesSampleReferencePlatinumAlloyPRTSensorPlatinumResistanceHeaterHeatSinkHeatFluxDSCPowerCompensationDSCDiamond

DSCDSCDSC应用–玻璃化转变的测定

根据材料的特征玻璃化温度，可以对无定形高分子进行定性鉴别。根据玻璃化温度的测定，可以判断体系是无规共聚物还是共混物，以及共混的程度。玻璃化的其它测定方法：差热分析（DTA）；机械法（TMA、DIL、DMA）；介电法（DEA）差示扫描量热法应用差热分析的影响因素

1.仪器因素的影响：1)仪器中加热方式、炉子形状、尺寸的影响

2）样品支持器

3）坩埚

4)温度测量和热电偶

2.

实验条件的影响：1)升温速率2)气氛

3.试样的影响：1）样品量2）样品粒度3)样品密度与装填方式综合（同步）热分析综合（同步）热分析：即将TG-DSC结合，可在完全相同的测试条件下，研究样品的质量变化和热量变化。根据某一热效应是否对应质量变化，有助于判别该热效应所对应的物化过程（如区分熔融峰、结晶峰、相变峰与分解峰、氧化峰等）外推始点温度外推终点温度峰值温度

差热曲线上一个峰谷的温度主要用外推始点温度和峰值温度来表征，其中外推始点温度受实验条件影响变化较小。差热分析主要依据DTA曲线上峰谷的温度、形状和吸放热效应来分析鉴别物质。羟基逸出Al2O3结晶形成莫来石高岭石(kaolinite,Al2Si2O5(OH)4)的DTA/TG曲线