现代分析测试技术绪论.pptx

工作者化学合成新物质认识新物质如何去认识？方法？第1页/共35页第2页/共35页形貌认识不彻底X20第3页/共35页第4页/共35页第5页/共35页第6页/共35页第7页/共35页外部（形貌）内部（结构）第8页/共35页外部形貌内部结构材料分析需要弄明白的两个问题及分析思路：显微放大技术光学显微镜电子显微镜探针显微镜衍射技术从部分到整体X射线电子中子元素、成键分析碎片结构分析人眼0.1mm晶体非晶体第9页/共35页从宏观到微观形貌（借助显微放大技术）从外部到内在结构（借助X射线衍射技术）从片段到整体（借助红外，紫外，核磁，X射线光谱，光电子能谱等）材料分析测试的思路第10页/共35页11第一篇 组织形貌分析第二篇 晶体物相分析第三篇 成分和价键结构分析第四篇 分子结构分析参考教材内容分析第11页/共35页12课程主要内容课程主要内容光学显微技术光学显微技术电子显微分析（扫描、透射、表面成分分析）电子显微分析（扫描、透射、表面成分分析）扫描探针显微分析扫描探针显微分析晶体几何学基础及衍射理论晶体几何学基础及衍射理论X射线衍射射线衍射（单晶结构分析）（单晶结构分析）电子衍射电子衍射 X射线光电子能谱（射线光电子能谱（XPS）俄歇电子能谱俄歇电子能谱红外光谱红外光谱核磁共振分析核磁共振分析分子发光分子发光（补充内容）（补充内容）热分析（补充内容）热分析（补充内容）第12页/共35页13主要参考书：1材料近代分析测试方法常铁军等编，哈尔滨工业大学出版社2材料近代分析测试方法实验指导邱平善等编，哈尔滨工程大学出版社3材料分析测试方法王成国丁洪太侯绪荣上海交通大学出版社4材料分析测试技术材料X射线衍射与电子显微分析周玉武高辉哈尔滨工业大学出版社第13页/共35页14讲课方式理论(56，纯理论知识+常用专业软件的学习)实验(16，四个大型仪器演示实验）要求：掌握分析原理，重点在应用，会使用相关软件，会分析实验结果第14页/共35页成绩考核：期末考试与平时表现相结合，百分制。（一）平时成绩：主要包括课堂表现、作业、专题讨论、大型实验等。（二）期末考试成绩:闭卷、笔试。（三）最终成绩说明：平时成绩40%+考试成绩60%第15页/共35页16 化学研究的主要内容是合成和表征。表征就是弄清物质的结构及其与性能的关系，即材料分析。绪 论 成分、结构、加工和性能是材料科学与工程的四个基本要素，成分和结构从根本上决定了材料的性能，对材料的成分和结构进行精确表征是材料研究的基本要求，也是实现性能控制的前提。第16页/共35页极性晶体材料二阶非线性光学响应（倍频效应）孤电子对大的偶极矩(SbS3)3(SbS3)3第17页/共35页18一、材料分析的主要内容1.表面和内部组织形貌 包括材料的外观形貌（如纳米线、断口、裂纹等）、晶粒大小与形态、界面（表面、相界、晶界）。第18页/共35页19第19页/共35页20第20页/共35页21第21页/共35页22 2.晶体的相结构 各种相的结构（即晶体结构类型和晶体常数）、相组成、各种相的尺寸与形态、含量与分布、位向关系（新相与母相、孪生）、晶体缺陷（点缺陷、位错、层错）、夹杂物。第22页/共35页23第23页/共35页243.化学成分和价键（电子）结构 包括宏观和微区化学成分（不同相的成分、基体与析出相的成分）、同种元素的不同价键类型和化学环境。4.有机物的分子结构 包括高分子链的局部结构（官能团、化学键）、构型序列分布、共聚物的组成等。第24页/共35页25材料信号输入信号输出材料与输入信号相互作用，产生输出信号。比较输入和输出信号，获取材料的相关信息。1、输入什么信号；2、获取什么信号；3、输入信号与材料的相互作用，以及输出信号的产生过程。二、材料分析方法的理论依据（重点）第25页/共35页26信号输入信号输出X-射线、光子、电子、离子束、中子材料掌握和灵活运用常见的表征手段。X-射线、光子、电子、离子束、中子第26页/共35页27 1.组织形貌分析微观结构的分析对于理解材料的本质至关重要p光学显微镜(OM)p电子显微镜(SEM)p扫描探针显微镜(SPM)第27页/共35页28利用原子力显微镜拍摄出并五苯单个分子的照片 第28页/共35页292.物相分析 是指利用衍射的方法探测晶格类型和晶胞常数，确定物质的相结构。p X-射线衍射(XRD)p 电子衍射(ED)p 中子衍射(ND)利用电磁波或运动电子束、中子束，与材料内部规则排列的原子作用产生相干散射，获得携带材料内部原子排列信息的衍射斑点，重组处物质内部结构。第29页/共35页第30页/共35页31 大部分手段都是基于核外电子的能级分布反应了原子的特征信息。利用不同的入射波激发核外电子，使之发生层间跃迁，在此过程中产生元素的特征信息。3.成分和价键分析 按照出射信号的不同，成分分析手段可以分为两类：X光谱和电子能谱，出射信号分别是X射线和电子。X射线荧光光谱(XFS)，电子探针X射线显微分析(EPMA)X射线光电子能谱(XPS)，俄歇电子能谱(AES)第31页/共35页324.分子结构分析 利用电磁波与分子键和原子核的作用，获得分子结构信息。如：红外(IR)，拉曼(Raman)，荧光光谱(PL)利用电磁波与分子键作用时的发射效应；核磁共振(NMR)是利用原子核与电磁波的作用获得分子结构信息。第32页/共35页 现代材料分析方法获得突飞猛进的发展，新型研究手段日益精密、全面，并向综合化和大型化发展。不要被学习繁杂的仪器所累，仪器是为人、为科研服务的。掌握分析方法的最基本理论，基本方法和思路，从思想上藐视！先掌握最常用的，其余的到用时再下工夫自然精通。End第33页/共35页34spin-coating 0.050.1 cm2/Vs 2 10-4 cm2/Vssolution casting 10-3 cm2/Vs Nature1999,401,685-688correlation between the direction of-stacking and the in-plane FET mobilitypoly(3-hexylthiophene)第34页/共35页35感谢您的观看！第35页/共35页