西南科技大学
材料科学与工程学院
教师教案
教师姓名：张宝述
课程名称：材料现代分析测试方法
课程代码：11319074
授课对象：本科专业：材料物理
授课总学时：64
其中理论：64 实验：16（单独开课）
教材：左演声等. 材料现代分析方法. 北京工业大
学出版社，2000
材料学院教学科研办公室制
2、简述X射线与固体相互作用产生的主要信息及据此建立的主要分析方法。
章节名称第三章粒子（束）与材料的相互作用
教学
时数
2
教学目的及要求1．理解概念：（电子的）最大穿入深度、连续X射线、特征X射线、溅射；掌握概念：散射角（2 ）、电子吸收、二次电子、俄歇电子、背散射电子、吸收电流（电子）、透射电子、二次离子。
2．了解物质对电子散射的基元、种类及其特征。
3．掌握电子与物质相互作用产生的主要信号及据此建立的主要分析方法。
4．掌握二次电子的产额与入射角的关系。
5．掌握入射电子产生的各种信息的深度和广度范围。
6．了解离子束与材料的相互作用及据此建立的主要分析方法。
重点难点重点：电子的散射，电子与固体作用产生的信号。
难点：电子与固体的相互作用，离子散射，溅射。
教学内容提要
第一节电子束与材料的相互作用
一、散射
二、电子与固体作用产生的信号
三、电子激发产生的其它现象第二节离子束与材料的相互作用
一、散射
二、二次离子
作业一、教材习题
3-1电子与固体作用产生多种粒子信号（教材图3-3），哪些对应入射电子？哪些是由电子激发产生的？
图3-3入射电子束与固体作用产生的发射现象
3-2电子“吸收”与光子吸收有何不同？
3-3入射X射线比同样能量的入射电子在固体中穿入深度大得多，而俄歇电子与X光电子的逸出深度相当，这是为什么？
3-8配合表面分析方法用离子溅射实行纵深剖析是确定样品表面层成分和化学状态的重要方法。
试分析纵深剖析应注意哪些问题。
二、补充习题
1、简述电子与固体作用产生的信号及据此建立的主要分析方法。
章节第四章材料现代分析测试方法概述教学 4
6-2试总结德拜法衍射花样的背底来源，并提出一些防止和减少背底的措施。
6-3图题6-1为某样品德拜相（示意图），摄照时未经滤波。
已知1、2为同一晶面衍射线，
3、4为另一晶面衍射线，试对此现象作出解释。
图题6-1
6-4粉末样品颗粒过大或过小对德拜花样影响如何？为什么？板状多晶体样品晶粒过大或过小对衍射峰形影响又如何？
6-5试从入射光束、样品形状、成相原理（厄瓦尔德图解）、衍射线记录、衍射花样、样品吸收与衍射强度（公式）、衍射装备及应用等方面比较衍射仪法与德拜法的异同点。
章节
名称
第七章X射线衍射分析的应用
教学
时数
4
教学
目的
及要
求
1．熟悉X射线衍射分析的用途。
2．掌握X射线物相定性分析（物相鉴定）的基本原理、方法和步骤。
3．了解X射线物相定量分析的基本原理和方法。
4．熟悉影响点阵常数测量误差的因素及消除或减小的方法
5．了解点阵常数精确测定的方法。
重点
难点
重点：物相定性分析
难点：物相定量分析和点阵常数的精确测定
教学
方法
课堂讲授，多媒体与黑板。
教学内容提要
第一节物相分析
一、物相定性分析
二、物相定量分析
第二节点阵常数的精确测定
一、概述
二、校正误差的数据处理方法
小测验2：X射线衍射分析方面内容（1学时左右）
作业
一、教材习题
7-4A-TiO2（锐铁矿）与R-TiO2（金红石）混合物衍射花样中两相最强线强度比
5.1
2
2=
-
-
TiO
R
TiO
A
I
I。
试用参比强度法计算两相各自的质量分数。
7-5某淬火后低温回火的碳钢样品，不含碳化物（经金相检验）。
A（奥氏体）中含碳1%，M（马氏体）中合碳量极低。
经过衍射测得A220峰积分强度为2.33（任意单位），M211
峰积分强度为16.32。
试计算该钢中残留奥氏体的体积分数（实验条件：Fe Kα辐射，滤
波，室温20℃。
α-Fe点阵参数a＝0.2866nm，奥氏体点阵参数a＝0.3571+0.0044w c，
w c为碳的质量分数）。
7-6某立方晶系晶体德拜花样中部分高角度线条数据如下表所列。
试用“a——cos2θ”的图解外推法求其点阵常数（准确到4位有效数字）。
H2+K2+L2Sin2θ
38 0.9114
二、DTA曲线分析与应用
三、影响DTA曲线的主要因素
第三节差示扫描量热法
一、基本原理与差示扫描量热仪
二、热量变化与曲线峰面积的关系
三、DSC的应用
第四节热重法
一、基本原理
二、热天平
三、微商热重（DTG）曲线
四、TG的应用
五、影响TG曲线的主要因素
第五节热分析仪与其它分析方法的联用
一、热显微镜
二、X射线衍射-DSC
三、逸出气分析
作业一、教材习题
17-2试述差热分析中放热峰和吸热峰产生的原因有哪些？
17-3差示扫描量热法与差热分析方法比较有何优越性？
17-4热重法与微商热重法相比各具有何特点？
17-5由碳酸氢钠的热重分析可知，它在100~225℃之间分解放出水和二氧化碳，所失质量占样品质量的36.6%，而其中w(CO2)=25.4%。
试据此写出碳酸氢钠加热时的固体反应式。
16-6根据题图17-1所示的TG、DTG和DTA曲线，推论NH4VO3的分解过程。
题图17-1
16-7题图17-2为尼龙-6在氦气和空气中的DTA曲线，二者之差异说明了什么?
题图17-2
1-在氦气中；2-在空气中
二、补充习题
1、简述影响DTA（DSC）曲线形状的因素。
2、简述影响TG曲线形状的因素。
章节名称第十四章其它分析方法简介
教学
时数
6
教学
目的及要求
了解核磁共振谱、穆斯堡尔谱、拉曼光谱、扫描隧道显微镜、原子力显微、场发射、场离子显微镜与原子探针的基本原理、仪器及应用。
重点难点重点：拉曼光谱和扫描隧道显微镜的应用
难点：基本原理
教学内容提要
第一节核磁共振谱法
第二节穆斯堡尔谱法
第三节激光拉曼光谱法
第四节扫描隧道显微镜与原子力显微镜第五节场发射、场离子显微镜与原子探针
作业教材习题：
18-2核磁共振化学位移的概念如何？简述其影响因素。
18-3何谓穆斯堡尔效应？试指出应用穆斯堡尔谱法能解决哪些问题。
18-5简述拉曼光谱法应用特点（与红外光谱法进行比较）。
18-6何为隧道效应？简述扫描隧道显微镜恒电流模式与恒高度模式工作原理。
18-7简述场发射显微镜工作原理及其应用特点与范围。
18-8简述场离子显微镜工作原理及其应用特点与范围。
18-9什么是原子探针-场离子显微镜？其应用特点如何？
18-10列举你所知道的可用于固体表面分析的方法，列表比较各种方法的技术基础与应用特点并列举其典型应用实例。
教材及主要参考书
一、教材
左演声等. 材料现代分析方法. 北京工业大学出版社，2000
二、主要参考书
1.常铁军等. 材料近代分析测试方法(第二版). 哈尔滨工业大学出版社，2005
2.周玉等. 材料分析测试技术——材料X射线衍射与电子显微分析. 哈尔滨工业大学出版社，1998
3.王富耻等. 材料现代分析测试方法.北京理工大学出版社，2006
4.杨南如. 无机非金属材料测试方法，武汉工业大学出版社，2003
5.万朴等. 非金属矿产物相及性能测试与研究. 武汉工业大学出版社，1992
6.胡志忠. 材料研究方法. 机械工业出版社, 2004
7.黄新民. 材料研究方法. 哈尔滨工业大学出版社, 2008
8.李晓生. 无机非金属材料物相分析与研究方法, 中国建材工业出版社, 2008
9.谈育煦. 材料研究方法. 机械工业出版社, 2004
10.王培铭, 许乾慰. 材料研究方法. 科学出版社, 2007
11.朱和国, 王恒志. 材料科学研究与测试方法. 东南大学出版社, 2008
12.张国栋. 材料研究与测试方法. 冶金工业出版, 2001
13.常铁军等. 材料现代研究方法. 哈尔滨工程大学出版社, 2005。