电炉电源：4)选定走纸速度，开动记录仪开关：5)实验完毕后，先关记录仪开关， 再切断电源3影响热重分析曲线的因素有哪些？ 实验条件的影响2.样品量（样品量少、粒度细、铺平）3.气氛（静态、动态）真 空、空气、二氧化碳 仪器因素的影响1.震动（办法：严格防震）2.浮力（办法：做空白实验（空载热 重实验)，画出校正曲线)3.挥发物冷凝（办法：使用较浅的试样皿） 4由热重分析曲线求得反应级数的公式是什么？见课本P215 5应用金属的腐蚀，升华过程，吸附和解吸附，反应动力学的研究等 第六章热分析 1.热分析定义及热分析技术的种类包括哪些？ 2.差热分析仪的基本原则是什么？差热曲线与温度曲线如何测绘？ 3.利用DTA曲线如何进行定性分析？ 4.利用DTA曲线如何进行定量分析？ 5.影响DTA曲线形态的因素是哪些？ 6.以普通陶瓷原料（由高岭、石英、长石组成）为例，分析其可能出现哪些热效应。 7.粘土类矿物在加热过程中主要热效应的实质是什么？ 8.粘士矿物常见的热效应有哪几种？ 9.绘出高岭石与多水高岭石的DTA曲线，并讨论峰的热效应实质，对这两种矿物进行 DTA分析时应注意什么问题？ 10.TG原理及在陶瓷工业中的主要具体应用。 11.TG曲线及主要影响因素。 12.由碳酸氢钠的热重分析可知，它在100一225℃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@(C02)=25.4%,试据此写出碳酸氢钠加热时的固体反应式。 13.何谓差示扫描量热法和微量差热分析？ 13.差示扫描量热法与差热分析方法相比有何优点？ 14.如何利用综合热分析制定烧成制度？ 15.热分析的主要联用和结合技术有哪些？ 16.如何利用热释光法鉴定古陶瓷年代？ 17.热分析特点及在无机材料领域中的主要应用。 第四章热分析作业 30
30 电炉电源；4) 选定走纸速度，开动记录仪开关；5) 实验完毕后，先关记录仪开关， 再切断电源 3 影响热重分析曲线的因素有哪些? 实验条件的影响 2.样品量（样品量少、粒度细、铺平） 3.气氛（静态、动态）真 空、空气、二氧化碳 仪器因素的影响 1.震动（办法：严格防震） 2.浮力（办法：做空白实验（空载热 重实验），画出校正曲线） 3.挥发物冷凝（办法：使用较浅的试样皿） 4 由热重分析曲线求得反应级数的公式是什么?见课本 P215 5 应用 金属的腐蚀，升华过程，吸附和解吸附，反应动力学的研究等 第六章 热分析 1. 热分析定义及热分析技术的种类包括哪些？ 2. 差热分析仪的基本原则是什么？差热曲线与温度曲线如何测绘？ 3. 利用 DTA 曲线如何进行定性分析？ 4. 利用 DTA 曲线如何进行定量分析？ 5. 影响 DTA 曲线形态的因素是哪些？ 6. 以普通陶瓷原料（由高岭、石英、长石组成）为例，分析其可能出现哪些热效应。 7. 粘土类矿物在加热过程中主要热效应的实质是什么？ 8. 粘土矿物常见的热效应有哪几种？ 9. 绘出高岭石与多水高岭石的 DTA 曲线，并讨论峰的热效应实质，对这两种矿物进行 DTA 分析时应注意什么问题？ 10. ＴＧ原理及在陶瓷工业中的主要具体应用。 11. ＴＧ曲线及主要影响因素。 12. 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 ω(CO2)＝25.4%，试据此写出碳酸氢钠加热时的固体反应式。 13. 何谓差示扫描量热法和微量差热分析？ 13. 差示扫描量热法与差热分析方法相比有何优点？ 14. 如何利用综合热分析制定烧成制度？ 15. 热分析的主要联用和结合技术有哪些？ 16. 如何利用热释光法鉴定古陶瓷年代？ 17. 热分析特点及在无机材料领域中的主要应用。 第四章 热分析作业
一、什么是热重分析（英文缩写）？(Thermogravimetric Analysis),TG热重法：在程 序控制温度下，测量物质的质量与温度或时间的关系的一种技术。 二、什么是差热分析（英文缩写）？差热分析等的基本原理？Differential Thermal Analysis,DTA差热分析是在程序控制温度下，测量物质与参比物之间的温度差与温度或 时间关系的一种技术基本原理：由于试样在加热或冷却的过程中产生的热变化而导致 的试样和参比物之间的温度差，这个温度差由两者中的热电偶反映出来。 三、影响差热曲线的主要因素是什么？1.升温速度的影响2.气氛的影响3.试样 特性的影响4.试样量及粒度的影响5.试样的结晶度、纯度和离子取代6.试样的装填7 参比物的选择 四、哪些反应过程是吸热反应？哪些过程是放热反应？放热：重结晶、氧化反应、燃 烧、晶格重建及形成新矿物吸热：熔化、脱水反应、分解反应、还原反应、蒸发、升华、 气化和晶格破坏等 五、什么是外推起始点温度？在差热曲上，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。 六、热分析定性的依据：吸热或放热峰的温度、形状及性质 七、（作业）差热曲线鉴定物质的依据是什么？优先考虑什么？鉴定物质的依据是： 峰位置所对应的温度尤其是外延起始温度是鉴别物质及其变化的定性依据，峰面积是反映热 效应总热量，是定量计算热效应的依据，峰的形状则可求得热效应的动力学参数：试样在升 温或降温过程中的物理化学变化是试样本身的热特性，相对应差热曲线也具有其本身特性， 借此可以判定物质的组成及反应机理。优先考虑的是峰位置及峰面积，根据峰位置定性 鉴别物质，测出反应峰的面积可求出△H,从而确定反应物质的名称及含量 八、什么是差示扫描量热分析（英文缩写）？Differential Scanning Calorimetry,DSC)差 示扫描量热法(DSC)是在程序控制温度下，测量输给试样和参比物的能量差（功率差或热流 差)与温度间关系的一种技术 九、差示扫描量热分析仪有哪两种类型？各自的特点？这种技术可分为功率补偿式差 示扫描量热法和热流式差示扫描量热法。功率补偿型特点：1、测量原理：△=K*△W2 使试样和参比物始终保持相同温度下测量3、炉体体积小，精确度高4、更快的响应 时间和冷却速度（可测量）5、灵敏度高 ·俄歇电子能谱分析(Augor) 基本原理 31
31 一、什么是热重分析（英文缩写）？ (Thermogravimetric Analysis)，TG 热重法：在程 序控制温度下，测量物质的质量与温度或时间的关系的一种技术。 二、 什么是差热分析（英文缩写）？ 差热分析等的基本原理？Differential Thermal Analysis，DTA 差热分析是在程序控制温度下，测量物质与参比物之间的温度差与温度或 时间关系的一种 技术 基本原理：由于试样在加热或冷却的过程中产生的热变化而导致 的试样和参比物之间的温度差，这个温度差由两者中的热电偶反映出来 。 三、 影响差热曲线的主要因素是什么？ 1. 升温速度的影响 2.气氛的影响 3．试样 特性的影响 4.试样量及粒度的影响 5.试样的结晶度、纯度和离子取代 6.试样的装填 7. 参比物的选择 四、哪些反应过程是吸热反应？哪些过程是放热反应？ 放热：重结晶、氧化反应、燃 烧、晶格重建及形成新矿物 吸热：熔化、脱水反应、分解反应、还原反应、蒸发、升华、 气化和晶格破坏等 五、什么是外推起始点温度？在差热曲上，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。 六、热分析定性的依据：吸热或放热峰的温度、形状及性质 七、（作业）差热曲线鉴定物质的依据是什么？优先考虑什么？ 鉴定物质的依据是： 峰位置所对应的温度尤其是外延起始温度是鉴别物质及其变化的定性依据，峰面积是反映热 效应总热量，是定量计算热效应的依据，峰的形状则可求得热效应的动力学参数；试样在升 温或降温过程中的物理化学变化是试样本身的热特性，相对应差热曲线也具有其本身特性， 借此可以判定物质的组成及反应机理。 优先考虑的是峰位置及峰面积，根据峰位置定性 鉴别物质，测出反应峰的面积可求出 ΔH，从而确定反应物质的名称及含量 八、什么是差示扫描量热分析（英文缩写）？Differential Scanning Calorimetry，DSC) 差 示扫描量热法(DSC)是在程序控制温度下，测量输给试样和参比物的能量差（功率差或热流 差）与温度间关系的一种技术 九、差示扫描量热分析仪有哪两种类型?各自的特点? 这种技术可分为功率补偿式差 示扫描量热法和热流式差示扫描量热法。功率补偿型特点：1、测量原理：△H=K*△W 2、 使试样和参比物始终保持相同温度下测量 3、 炉体体积小，精确度高 4、 更快的响应 时间 和冷却速度（可测量） 5、 灵敏度高 俄歇电子能谱分析（Auger） 基本原理
俄电子谱(AES)主要用于研究2nm尺度的表面成分与状态 入射电子对试样内电子发生非弹性散射碰撞，内电子被激发到真空能级产生电离，在内 电子能级子的现象。) 用来进行分析的俄歇电子，应当是能量无损地输运到表面的电子，因而只能是在深度很 浅处产生的，有两类AES谱仪：电压阻挡型AES谱仪扫描AES谱仪 四种操作模式：点分析，线扫描，面扫描，深度剖析（厚度≤2m时，采用改变发射角 方法，否则采用离子束蚀刻方法) 装置组成：初级探针系统，能量分析系统，测量系统以扫描AS谱仪为例，仪器由 六个主要系统构成：探束，试样室，检测系统及能量分析系统，数据处理与显示系统，锁相 放大器和微分装置，辅助系统 俄歇电子能谱的特点：1、逸出深度范围小lm2、空间分辨率小l0nm3、和离 子刻蚀结合可以分析深度成分分析。4、要求高真空。5、定量分析不是很准确。 应用：由于俄歇电子能谱具有很高的表面灵敏度，采样深度为1一3m,因此非常适 用于研究固体表面的化学吸附和化学反应。 通过俄歇电子的深度剖析，可以对截面上各元素的俄歇线形研究，获得界面 产物的 化学信息，鉴定界面反应产物。 AES的主要功能：可研究纳米尺寸(0.5~2nm,衰减长度)表面、界面的组成、状 态：可检测23的所有元素，且对轻元素灵敏度高可作零、一、二、三维分布研究可 作状态研究可结合SEM进行形貌研究（扫描AES) 可结合LEED进行二维点阵结构、 缺陷研究 ●X射线光电子能谱分析(XPS) 光电子能谱是以光子束为探束来对原子不同层次进行非弹性散射，分析弛豫产生的多种 二次电子信息的方法。 (光电子发射是建立在激发态原子弛豫后的电子发射，即某一内层轨道上一个电子被激 发电离而产生的电子发射。光电子发射峰的宽度直接反映了电离产生的离子寿命的长短。) XPS的优点：谱线的自然宽度很窄，具有很高的分辨率，不容易发生叠蜂等。 用软X-ray(200-2000ev)作为探束的为X光电子谱：(XPS)用真空UV(10-45ev) 作为探束的为紫外光电子能谱。(UPS) 化学位移同种原子处于不同化学环境而引起的电子结合能的变化，在谱线上造成的位 移称为化学位移。 32
32 俄歇电子谱（AES）主要用于研究≤2nm 尺度的表面成分与状态 入射电子对试样内电子发生非弹性散射碰撞，内电子被激发到真空能级产生电离，在内 电子能级 子的现象。） 用来进行分析的俄歇电子，应当是能量无损地输运到表面的电子，因而只能是在深度很 浅处产生的，有两类 AES 谱仪：电压阻挡型 AES 谱仪\扫描 AES 谱仪 四种操作模式：点分析，线扫描，面扫描，深度剖析（厚度≤2nm 时，采用改变发射角 方法，否则采用离子束蚀刻方法） 装置组成：初级探针系统，能量分析系统，测量系统 以扫描 AES 谱仪为例，仪器由 六个主要系统构成：探束，试样室，检测系统及能量分析系统，数据处理与显示系统，锁相 放大器和微分装置，辅助系统 俄歇电子能谱的特点：1、逸出深度范围小 1nm 2、空间分辨率小 10nm 3、和离 子刻蚀结合可以分析深度成分分析。 4、要求高真空。 5、定量分析不是很准确。 应用： 由于俄歇电子能谱具有很高的表面灵敏度，采样深度为 1－3nm，因此非常适 用于研究固体表面的化学吸附和化学反应。 通过俄歇电子的深度剖析，可以对截面上各元素的俄歇线形研究，获得界面 产物的 化学信息，鉴定界面反应产物。 AES 的主要功能： 可研究纳米尺寸（0.5~2nm，衰减长度）表面、界面的组成、状 态； 可检测 Z≥3 的所有元素，且对轻元素灵敏度高 可作零、一、二、三维分布研究 可 作状态研究 可结合 SEM 进行形貌研究（扫描 AES） 可结合 LEED 进行二维点阵结构、 缺陷研究 X 射线光电子能谱分析（XPS） 光电子能谱是以光子束为探束来对原子不同层次进行非弹性散射，分析弛豫产生的多种 二次电子信息的方法。 （光电子发射是建立在激发态原子弛豫后的电子发射，即某一内层轨道上一个电子被激 发电离而产生的电子发射。光电子发射峰的宽度直接反映了电离产生的离子寿命的长短。） XPS 的优点：谱线的自然宽度很窄，具有很高的分辨率，不容易发生叠峰等。 用软 X-ray（200-2000ev）作为探束的为 X 光电子谱；（XPS） 用真空 UV（10-45ev） 作为探束的为紫外光电子能谱。(UPS) 化学位移 同种原子处于不同化学环境而引起的电子结合能的变化，在谱线上造成的位 移称为化学位移
样品的制备X射线光电子能谱仪对待分析的样品有特殊的要求，在通常情况下只能 对固体样品进行分析。挥发性样品的处理，表面污染样品及带有微弱磁性的样品的处理 X射线光电子能谱的特点1适用范围广，Z22的元素及各种聚集态（固、液、气） 均适用2分辨率高，干扰少3除H外全谱一次显示，对复杂成分体系能快速准确定 性分析4可结合化学位移，研究同一成分的不同状态5定量分析方便，较准确。 X射线光电子能谱的应用元素定性分析，元素价态分析，元素定量分析，同质异构 体研究，研究材料中原子格位结构，表面与界面研究等 第五章X射线光电子能谱 一、什么是光电效应？ 物质受光作用放出电子的现象称为光电效应当具有一定能量v的入射光子与样品 中的原子相互作用时，单个光子把全部能量交换给原子某壳层上一个受束缚的电子，这个电 子就获得了这个能量。如果该能量大于该电子的结合能b,该电子就将脱高原来受束缚的 能级：若还有多余的能量可以使电子克服功函数W,则电子就成为自由电子、并获得一定 的动能k,原子本身则变成激发态高子。该过程就称为光电效应。 二、X射线光电子能谱是一种什么分析方法？它的基本原理是什么？ X射线光电子能谱是一种表面分析方法。②计算发射出来的光电子的动能就可以求 出电子的结合能。利用X射线光子激发原子的内层电子，产生光电子：不同元素的内层 能级的电子结合能具有特定的值：通过测定这些特定的值，可定性鉴定3L~92U的全部 元素：对谱峰的强度采用灵敏度因子法进行定量分析。 三、什么叫电子结合能？如何获得电子结合能？ ①结合能E6一般理解为一束缚电子从所在的能级转移到不受原子核吸引并处于最低 能态时所需克服的能量，或者是电子从结合状态移到无穷远时所做的功，并假设原子在发生 电离时，其他电子仍维持原来的状态。②v=Ek +Eb+WsEb=hv-Ek-Ws式中：hv:入射光子的能量：Ek:逸出光电子的动能：Eb:电 子的结合能：Ws为谱仪的功函数数值上等于逸出功Ws为谱仪的功函数，与样品无 关，当仪器条件不变时，它为定值。入射X光子能量已知，这样，如果测出电子的动能Ek, 便可得到固体样品电子的结合能。 四、何为化学位移？化学位移的影响因素？ 由于原子所处的化学环境不同而引起的原子内壳层电子结合能的变化，在谱图上表现为 谱线的位移，这种现象称为化学位移
33 样品的制备 X 射线光电子能谱仪对待分析的样品有特殊的要求，在通常情况下只能 对固体样品进行分析。 挥发性样品的处理，表面污染样品及带有微弱磁性的样品的处理 X 射线光电子能谱的特点 1 适用范围广，Z≥2 的元素及各种聚集态（固、液、气） 均适用 2 分辨率高，干扰少 3 除 H 外全谱一次显示，对复杂成分体系能快速准确定 性分析 4 可结合化学位移，研究同一成分的不同状态 5 定量分析方便，较准确。 X 射线光电子能谱的应用 元素定性分析，元素价态分析，元素定量分析，同质异构 体研究，研究材料中原子格位结构，表面与界面研究等 第五章 X 射线光电子能谱 一、 什么是光电效应？ 物质受光作用放出电子的现象称为光电效应 当具有一定能量 hν 的入射光子与样品 中的原子相互作用时，单个光子把全部能量交换给原子某壳层上一个受束缚的电子，这个电 子就获得了这个能量。如果该能量大于该电子的结合能 Eb，该电子就将脱离原来受束缚的 能级；若还有多余的能量可以使电子克服功函数 W，则电子就成为自由电子、并获得一定 的动能 Ek，原子本身则变成激发态离子。该过程就称为光电效应。 二、X 射线光电子能谱是一种什么分析方法？它的基本原理是什么？ X 射线光电子能谱是一种表面分析方法。 ②计算发射出来的光电子的动能就可以求 出电子的结合能。 利用 X 射线光子激发原子的内层电子，产生光电子；不同元素的内层 能级的电子结合能具有特定的值； 通过测定这些特定的值，可定性鉴定 3Li～92U 的全部 元素； 对谱峰的强度采用灵敏度因子法进行定量分析。 三、什么叫电子结合能？如何获得电子结合能？ ①结合能 Eb 一般理解为一束缚电子从所在的能级转移到不受原子核吸引并处于最低 能态时所需克服的能量，或者是电子从结合状态移到无穷远时所做的功，并假设原子在发生 电离时，其他电子仍维持原来的状态。 ②hv=Ek +Eb+Ws Eb= hv- Ek-Ws 式中: hv：入射光子的能量； Ek：逸出光电子的动能； Eb：电 子的结合能； Ws 为谱仪的功函数 数值上等于逸出功 Ws 为谱仪的功函数，与样品无 关，当仪器条件不变时，它为定值。入射 X 光子能量已知，这样，如果测出电子的动能 Ek， 便可得到固体样品电子的结合能。 四、 何为化学位移?化学位移的影响因素？ 由于原子所处的化学环境不同而引起的原子内壳层电子结合能的变化，在谱图上表现为 谱线的位移，这种现象称为化学位移
②化学位移的影响因素：元素的电负性(4和5)：原子的氧化态(1、2、) 1)氧化作用使内层电子的结合能升高，氧化中失电子数增加，上升幅度增大：2)还 原作用使内层电子的结合能降低，还原中得电子数增加，下降幅度增大：4)内层电子的 结合能与成键离子的电负性有关，电负性增大，键的离子特性增大，电子结合能也越大：5) 若化合物中有不同电负性的离子取代时，电子结合能会发生位移，取代离子的电负性越大， 位移越大。 五、X射线光电子能谱的定性方法基础：测定元素中不同轨道上电子的结合能Eb 六、X射线光电子能谱的定量方法。 一定条件下，谱峰的强度与含量成正比。由XPS提供的定量数据是以原子百分比含 量表示的，而不是我们平常所使用的质量百分比 ·未分类知识点 0.已知条件：面心立方晶胞四个同种原子(0.，0.0)，(1/2,12,0)，(1/2,0,1/2)，(01/2 1/2) 1、(0.01~10nm)短，能量大，穿透物质的能力强。用于衍射分析的X射线：0.05-0.25 nm 2、软X射线(>1？)，能量较低：硬X射线(2<1？)，能量大。 3、X射线具有波粒二相性，波动性反映物质连续性（例如晶体衍射）：粒子性：具有一 定量的粒子流，反映物质运动的分立性。（例如光电效应和荧光辐射。）波长越短，X射 线能量越大 4、X射线产生原理：高速运动的电子与物体（靶）碰撞时，发生能量转换，电子的运动 受阻失去动能，其中一小部分(1%左右)能量转变成X射线，而绝大部分(99%左右) 能量转变成热能使物体温度升高。（阳极靶发热）： 5、X射线： 6、X射线产生的基本条件：产生自由电子；使电子作定向的高速运动：在其运动的路径 上设置一个障碍物使电子突然减速或停止。 7、X射线与物质相互作用，就能量转换而言，一束X射线通过物质时，分为三部分： 一部分透过物质继续沿原来的方向传播（波长改变和不改变部分）：一部分被吸收（真吸收 一光电效应、俄歇效应、荧光X射线、正电子吸收、热散能量)：一部分被散射（相干散 射和非相干散射)》 8、光电效应：当入射光量子的能量等于或略大于吸收体原子某壳层电子的结合能时， 34
34 ②化学位移的影响因素: 元素的电负性（4 和 5）；原子的氧化态（1、2、） 1）氧化作用使内层电子的结合能升高，氧化中失电子数增加，上升幅度增大； 2）还 原作用使内层电子的结合能降低，还原中得电子数增加，下降幅度增大； 4）内层电子的 结合能与成键离子的电负性有关，电负性增大，键的离子特性增大，电子结合能也越大； 5） 若化合物中有不同电负性的离子取代时，电子结合能会发生位移，取代离子的电负性越大， 位移越大。 五、 X 射线光电子能谱的定性方法基础：测定元素中不同轨道上电子的结合能 Eb 六、 X 射线光电子能谱的定量方法。 一定条件下，谱峰的强度与含量成正比。 由 XPS 提供的定量数据是以原子百分比含 量表示的，而不是我们平常所使用的质量百分比 未分类知识点 0. 已知条件：面心立方晶胞四个同种原子（0,0,0），（1/2,1/2，0），(1/2,0，1/2),(0，1/2, 1/2) 1、（0.01~10 nm）短，能量大，穿透物质的能力强。用于衍射分析的 X 射线：0.05~0.25 nm 2、软 X 射线（λ>1? ），能量较低；硬 X 射线（λ<1?）,能量大。 3、X 射线具有波粒二相性，波动性反映物质连续性（例如晶体衍射）；粒子性：具有一 定量的粒子流，反映物质运动的分立性。（例如光电效应和荧光辐射。） 波长越短，X 射 线能量越大 4、X 射线产生原理：高速运动的电子与物体(靶)碰撞时，发生能量转换，电子的运动 受阻失 去动能，其中一小部分（1%左右）能量转变成 X 射线，而绝大部分（99%左右） 能量转变成热能使物体温度升高。（阳极靶发热）； 5、X 射线； 6、X 射线产生的基本条件：产生自由电子；使电子作定向的高速运动;在其运动的路径 上设置一个障碍物使电子突然减速或停止。 7、X 射线与物质相互作用，就能量转换而言，一束 X 射线通过物质时，分为三部分： 一部分透过物质继续沿原来的方向传播（波长改变和不改变部分）；一部分被吸收（真吸收 ——光电效应、俄歇效应、荧光 X 射线、正电子吸收、热散能量）：一部分被散射（相干散 射和非相干散射） 8、光电效应：当入射光量子的能量等于或略大于吸收体原子某壳层电子的结合能时