1現代分析測試技術

1現代分析測試技術工作者

化學

合成新物質

認識新物質

如何去認識？方法？

工作者化學合成新物質認識新物質如何去認識？方法？現代分析測試技術緒論課件形貌認識不徹底X20形貌認識不徹底X20現代分析測試技術緒論課件現代分析測試技術緒論課件現代分析測試技術緒論課件現代分析測試技術緒論課件外部（形貌）內部（結構）外部（形貌）內部（結構）外部形貌內部結構材料分析需要弄明白的兩個問題及分析思路：

顯微放大技術

光學顯微鏡電子顯微鏡探針顯微鏡

衍射技術

從部分到整體

X射線電子中子元素、成鍵分析碎片結構分析人眼0.1mm

晶體

非晶體

外部形貌內部結構材料分析需要弄明白的兩個問題及分析思從宏觀到微觀形貌（借助顯微放大技術）從外部到內在結構（借助X射線衍射技術）從片段到整體（借助紅外，紫外，核磁，X射線光譜，光電子能譜等）材料分析測試的思路

從宏觀到微觀形貌（借助顯微放大技術）材料分析測試的思路12第一篇組織形貌分析第二篇晶體物相分析第三篇成分和價鍵結構分析第四篇分子結構分析參考教材內容分析

12第一篇組織形貌分析參考教材內容分析13課程主要內容光學顯微技術電子顯微分析（掃描、透射、表面成分分析）

掃描探針顯微分析晶體幾何學基礎及衍射理論X射線衍射（單晶結構分析）電子衍射X射線光電子能譜（XPS）俄歇電子能譜紅外光譜核磁共振分析分子發光（補充內容）熱分析（補充內容）13課程主要內容光學顯微技術14主要參考書：1《材料近代分析測試方法》常鐵軍等編，哈爾濱工業大學出版社2《材料近代分析測試方法實驗指導》邱平善等編，哈爾濱工程大學出版社3《材料分析測試方法》

王成國丁洪太侯緒榮上海交通大學出版社4《材料分析測試技術——材料X射線衍射與電子顯微分析》

周玉武高輝哈爾濱工業大學出版社14主要參考書：15講課方式理論(56，純理論知識+常用專業軟件的學習)

實驗(16，四個大型儀器演示實驗）要求：掌握分析原理，重點在應用，會使用相關軟件，會分析實驗結果15講課方式成績考核：期末考試與平時表現相結合，百分制。（一）平時成績：主要包括課堂表現、作業、專題討論、大型實驗等。（二）期末考試成績:閉卷、筆試。（三）最終成績說明：平時成績40%+考試成績60%

成績考核：期末考試與平時表現相結合，百分制。17

化學研究的主要內容是合成和表征。表征就是弄清物質的結構及其與性能的關系，即材料分析。

緒論

成分、結構、加工和性能是材料科學與工程的四個基本要素，成分和結構從根本上決定了材料的性能，對材料的成分和結構進行精確表征是材料研究的基本要求，也是實現性能控制的前提。17化學研究的主要內容是合成和表征。表征就是弄極性晶體材料二階非線性光學響應（倍頻效應）孤電子對大的偶極矩(SbS3)3–(SbS3)3–極性晶體材料二階非線性光學響應孤電子對(SbS3)3–(19一、材料分析的主要內容1.表面和內部組織形貌包括材料的外觀形貌（如納米線、斷口、裂紋等）、晶粒大小與形態、界面（表面、相界、晶界）。

19一、材料分析的主要內容20202121222223

2.晶體的相結構

各種相的結構（即晶體結構類型和晶體常數）、相組成、各種相的尺寸與形態、含量與分布、位向關系（新相與母相、孿生）、晶體缺陷（點缺陷、位錯、層錯）、夾雜物。232.晶體的相結構2424253.化學成分和價鍵（電子）結構包括宏觀和微區化學成分（不同相的成分、基體與析出相的成分）、同種元素的不同價鍵類型和化學環境。4.有機物的分子結構包括高分子鏈的局部結構（官能團、化學鍵）、構型序列分布、共聚物的組成等。253.化學成分和價鍵（電子）結構26材料信號輸入信號輸出材料與輸入信號相互作用，產生輸出信號。比較輸入和輸出信號，獲取材料的相關信息。1、輸入什么信號；2、獲取什么信號；3、輸入信號與材料的相互作用，以及輸出信號的產生過程。二、材料分析方法的理論依據（重點）26材料信號輸入信號輸出材料與輸入信號相互作用，產生輸出信號27信號輸入信號輸出X-射線、光子、電子、離子束、中子材料掌握和靈活運用常見的表征手段。X-射線、光子、電子、離子束、中子27信號輸入信號輸出X-射線、光子、電子、離子束、中子材料掌281.組織形貌分析微觀結構的分析對于理解材料的本質至關重要光學顯微鏡(OM)電子顯微鏡(SEM)掃描探針顯微鏡(SPM)281.組織形貌分析29利用原子力顯微鏡拍攝出并五苯單個分子的照片29利用原子力顯微鏡拍攝出并五苯單個分子的照片302.物相分析是指利用衍射的方法探測晶格類型和晶胞常數，確定物質的相結構。

X-射線衍射(XRD)

電子衍射(ED)

中子衍射(ND)利用電磁波或運動電子束、中子束，與材料內部規則排列的原子作用產生相干散射，獲得攜帶材料內部原子排列信息的衍射斑點，重組處物質內部結構。302.物相分析利用電磁波或運動電子束、中子束，現代分析測試技術緒論課件32大部分手段都是基于核外電子的能級分布反應了原子的特征信息。利用不同的入射波激發核外電子，使之發生層間躍遷，在此過程中產生元素的特征信息。3.成分和價鍵分析

按照出射信號的不同，成分分析手段可以分為兩類：X光譜和電子能譜，出射信號分別是X射線和電子。

X射線熒光光譜(XFS)，電子探針X射線顯微分析(EPMA)X射線光電子能譜(XPS)，俄歇電子能譜(AES)32大部分手段都是基于核外電子的能級分布反應了原子的特征334.分子結構分析利用電磁波與分子鍵和原子核的作用，獲得分子結構信息。如：紅外(IR)，拉曼(Raman)，熒光光譜(PL)利用電磁波與分子鍵作用時的發射效應；核磁共振(NMR)是利用原子核與電磁波的作用獲得分子結構信息。334.分子結構分析現代材料分析方法獲得突飛猛進的發展，新型研究手段日益精密、全面，并向綜合化和大型化發展。

不要被學習繁雜的儀器所累，儀器是為人、為科研服務的。掌握分析方法的最基本理論，基本方法和思路，從思想上藐視！先掌握最常用的，其余的到用時再下工夫自然精通。End

現代材料分析方法獲得突飛猛進的發展，新型研究手段日益35spin-coating0.05–0.1cm2/Vs210-4cm2/Vssolutioncasting10-3cm2/Vs

Nature1999,401,685-688correlationbetweenthedirectionof-stackingandthein-planeFETmobilitypoly(3-hexylthiophene)35spin-coating0.05–0.1cm2/V36現代分析測試技術

1現代分析測試技術工作者

化學

合成新物質

認識新物質

如何去認識？方法？

工作者化學合成新物質認識新物質如何去認識？方法？現代分析測試技術緒論課件形貌認識不徹底X20形貌認識不徹底X20現代分析測試技術緒論課件現代分析測試技術緒論課件現代分析測試技術緒論課件現代分析測試技術緒論課件外部（形貌）內部（結構）外部（形貌）內部（結構）外部形貌內部結構材料分析需要弄明白的兩個問題及分析思路：

顯微放大技術

光學顯微鏡電子顯微鏡探針顯微鏡

衍射技術

從部分到整體

X射線電子中子元素、成鍵分析碎片結構分析人眼0.1mm

晶體

非晶體

外部形貌內部結構材料分析需要弄明白的兩個問題及分析思從宏觀到微觀形貌（借助顯微放大技術）從外部到內在結構（借助X射線衍射技術）從片段到整體（借助紅外，紫外，核磁，X射線光譜，光電子能譜等）材料分析測試的思路

從宏觀到微觀形貌（借助顯微放大技術）材料分析測試的思路47第一篇組織形貌分析第二篇晶體物相分析第三篇成分和價鍵結構分析第四篇分子結構分析參考教材內容分析

12第一篇組織形貌分析參考教材內容分析48課程主要內容光學顯微技術電子顯微分析（掃描、透射、表面成分分析）

掃描探針顯微分析晶體幾何學基礎及衍射理論X射線衍射（單晶結構分析）電子衍射X射線光電子能譜（XPS）俄歇電子能譜紅外光譜核磁共振分析分子發光（補充內容）熱分析（補充內容）13課程主要內容光學顯微技術49主要參考書：1《材料近代分析測試方法》常鐵軍等編，哈爾濱工業大學出版社2《材料近代分析測試方法實驗指導》邱平善等編，哈爾濱工程大學出版社3《材料分析測試方法》

王成國丁洪太侯緒榮上海交通大學出版社4《材料分析測試技術——材料X射線衍射與電子顯微分析》

周玉武高輝哈爾濱工業大學出版社14主要參考書：50講課方式理論(56，純理論知識+常用專業軟件的學習)

實驗(16，四個大型儀器演示實驗）要求：掌握分析原理，重點在應用，會使用相關軟件，會分析實驗結果15講課方式成績考核：期末考試與平時表現相結合，百分制。（一）平時成績：主要包括課堂表現、作業、專題討論、大型實驗等。（二）期末考試成績:閉卷、筆試。（三）最終成績說明：平時成績40%+考試成績60%

成績考核：期末考試與平時表現相結合，百分制。52

化學研究的主要內容是合成和表征。表征就是弄清物質的結構及其與性能的關系，即材料分析。

緒論

成分、結構、加工和性能是材料科學與工程的四個基本要素，成分和結構從根本上決定了材料的性能，對材料的成分和結構進行精確表征是材料研究的基本要求，也是實現性能控制的前提。17化學研究的主要內容是合成和表征。表征就是弄極性晶體材料二階非線性光學響應（倍頻效應）孤電子對大的偶極矩(SbS3)3–(SbS3)3–極性晶體材料二階非線性光學響應孤電子對(SbS3)3–(54一、材料分析的主要內容1.表面和內部組織形貌包括材料的外觀形貌（如納米線、斷口、裂紋等）、晶粒大小與形態、界面（表面、相界、晶界）。

19一、材料分析的主要內容55205621572258

2.晶體的相結構

各種相的結構（即晶體結構類型和晶體常數）、相組成、各種相的尺寸與形態、含量與分布、位向關系（新相與母相、孿生）、晶體缺陷（點缺陷、位錯、層錯）、夾雜物。232.晶體的相結構5924603.化學成分和價鍵（電子）結構包括宏觀和微區化學成分（不同相的成分、基體與析出相的成分）、同種元素的不同價鍵類型和化學環境。4.有機物的分子結構包括高分子鏈的局部結構（官能團、化學鍵）、構型序列分布、共聚物的組成等。253.化學成分和價鍵（電子）結構61材料信號輸入信號輸出材料與輸入信號相互作用，產生輸出信號。比較輸入和輸出信號，獲取材料的相關信息。1、輸入什么信號；2、獲取什么信號；3、輸入信號與材料的相互作用，以及輸出信號的產生過程。二、材料分析方法的理論依據（重點）26材料信號輸入信號輸出材料與輸入信號相互作用，產生輸出信號62信號輸入信號輸出X-射線、光子、電子、離子束、中子材料掌握和靈活運用常見的表征手段。X-射線、光子、電子、離子束、中子27信號輸入信號輸出X-射線、光子、電子、離子束、中子材料掌631.組織形貌分析微觀結構的分析對于理解材料的本質至關重要光學顯微鏡(OM)電子顯微鏡(SEM)掃描探針顯微鏡(SPM)281.組織形貌分析64利用原子力顯微鏡拍攝出并五苯單個分子的照片29利用原子力顯微鏡拍攝出并五苯單個分子的照片652.物相分析是指利用衍射的方法探測晶格類型和晶胞常數，確定物質的相結構。

X-射線衍射(XRD)

電子衍射(ED)

中子衍射(ND)利用電磁波或運動電子束、中子束，與材料內部規則排列的原子作用產生相干散射，獲得攜帶材料內部原子排列信息的衍射斑點，重組處物質內部結構。302.物相分析利用電磁波或運動電子束、中子束，現代分析測試技術緒論課件67大部分手段都是基于核外電子的能級分布反應了原子的特征信息。利用不同的入射波激發核外電子，使之發生層間躍遷，在此過程中產生元素的特征信息。3.成分和價鍵分析

按照出射信號的不同，成分分析手段可以分為兩類：X光譜和電子能譜，出射信號分別是X射線和電子。

X射線熒光光譜(XFS)，電子探針X射線顯微分析(EPMA)X射線光電子能譜(XPS)，俄歇電子能譜(AES)32大部分手段都是基于核外電子的能級分布反應了原子的特征68