《材料分析测试技术》课程教案 根据大纲要求《材料分析测试技术》课程学时64,分配如下: 1、课时学时分配 讲课 52学时 绪论 第一章X射线的性质 第二章X射线衍射 第三章多晶体分析方法 第四章Ⅹ射线衍射应用 第五章透射电子显微镜 64646 第六章电子衍射 第七章晶体薄膜衍射成像分析 第八章扫描电子显微镜与电子探针 第九章光谱分析简介 第十章其它显微分析方法简介 2.实验学时: 12学时 1.德拜相机与德拜相,立方晶系粉未相指标化。2学时 2.衍射仪结构与实验 3.物相分析 4.透射电子显微镜结构与工作原理 222 5.选区电子衍射及明、暗场成像 6.扫描电子显微镜及电子探针
1 《材料分析测试技术》课程教案 根据大纲要求《材料分析测试技术》课程学时 64，分配如下： 1、课时学时分配 讲课 52 学时 绪论 2 第一章 X 射线的性质 4 第二章 X 射线衍射 6 第三章 多晶体分析方法 4 第四章 X 射线衍射应用 6 第五章 透射电子显微镜 4 第六章 电子衍射 6 第七章 晶体薄膜衍射成像分析 6 第八章 扫描电子显微镜与电子探针 6 第九章 光谱分析简介 4 第十章 其它显微分析方法简介 4 2. 实验学时： 12 学时 1. 德拜相机与德拜相， 立方晶系粉末相指标化。 2 学时 2. 衍射仪结构与实验 2 3. 物相分析 2 4. 透射电子显微镜结构与工作原理 2 5. 选区电子衍射及明、暗场成像 2 6. 扫描电子显微镜及电子探针 2
第一次课教学内容 绪论(50分钟) 介绍材料分析测试技术在材料科学研究中的作用和应用,介绍材料分析测试 方法的发展历史,让同学在了解了开设本门课程的意义后,激发同学们对材料分 析方法的喜爱,对这们科学的向往 第一章X射线的性质 X射线在电磁波谱中的波段,(5分钟)X射线的本质;(10分钟) X射线产生条件及X射线管;(35分钟) 简要介绍Ⅹ射线诞生和发展历史。讲解电磁波谱及Ⅹ射线的波长范围。介 绍Ⅹ射线的性质和本质。详细讲解Ⅹ射线产生条件及Ⅹ射线管的构造。本节重 点是Ⅹ射线产生条件及X射线管部分的内容,难点是从物理本质上认识Ⅹ射线 的产生机制。 第二次课教学内容: Ⅹ射线谱,连续谱(20分钟),特征谱产生机理(30分钟 X射线与物质的相互作用(5分钟),相干散射(5分钟),非相干散射(10分钟), X射线的吸收(15分钟),吸收系数(5分钟),吸收限(10分钟), Ⅹ射线谱连续谱和特征谱产生机理是本节重点讲解的内容。要讲清楚X射线 连续谱,特征谱的物理本质,产生机理,作用和特征谱的命名方法等。X射线与 物质的相互作用是另一个重点,X射线与物质的相互作用产生散射和吸收是现 象,其内在的物理过程和本质必须讲透彻。难点是电子、X射线与物质的原子及
2 第一次课教学内容： 绪论（50 分钟） 介绍材料分析测试技术在材料科学研究中的作用和应用，介绍材料分析测试 方法的发展历史，让同学在了解了开设本门课程的意义后，激发同学们对材料分 析方法的喜爱，对这们科学的向往。 第一章X 射线的性质 X 射线在电磁波谱中的波段，（5 分钟） X 射线的本质；（10 分钟） X 射线产生条件及 X 射线管；（35 分钟） 简要介绍 X 射线诞生和发展历史。讲解电磁波谱及 X 射线的波长范围。介 绍 X 射线的性质和本质。详细讲解 X 射线产生条件及 X 射线管的构造。本节重 点是 X 射线产生条件及 X 射线管部分的内容，难点是从物理本质上认识 X 射线 的产生机制。 第二次课教学内容： X 射线谱，连续谱（20 分钟），特征谱产生机理（30 分钟）； X 射线与物质的相互作用（5 分钟），相干散射（5 分钟），非相干散射（10 分钟）， X 射线的吸收（15 分钟），吸收系数（5 分钟），吸收限（10 分钟）， X 射线谱连续谱和特征谱产生机理是本节重点讲解的内容。要讲清楚 X 射线 连续谱，特征谱的物理本质，产生机理，作用和特征谱的命名方法等。X 射线与 物质的相互作用是另一个重点，X 射线与物质的相互作用产生散射和吸收是现 象，其内在的物理过程和本质必须讲透彻。难点是电子、X 射线与物质的原子及
原子核外的电子相互作用的物理过程和本质。 第三次课教学内容: Ⅹ射线衰减规律及其在实际中的应用(15分钟),选靶与滤波片(25分钟 X射线的防护(10分钟 第二章X射线衍射方向 晶体几何学(25分钟),布拉格方程与讨论(25分钟); 本节课程着重讲解Ⅹ射线与物质的相互作用后的强度衰减,这是Ⅹ射线与 物质的相互作用的宏观表现,是Ⅹ射线透射学基础。讲清楚线吸收系数和质量 吸收系数的区别和作用;X射线与物质的相互作用产生真吸收的本质可以帮助我 们进行选靶与滤波片的选择,这也是Ⅹ射线光谱学的基础。 晶体几何学在前面课程已经讲过,这里是复习。布拉格方程与讨论是重点讲授内 容。分析比较散射和衍射的异同,讨论布拉格方程。 本节的难点是应用强度衰减公式解决实际问题和对布拉格方程的理解。 第四次课教学内容: 倒易点阵(10分钟),定义与性质(30分钟),衍射矢量方程(10分钟); *爱瓦尔德图解(25分钟) 三种衍射方法(10分钟 第三章X射线衍射强度 一个电子的衍射强度(15分钟), 本节课程重点讲解倒易点阵的概念、定义与性质,这是本节的难点。讲清楚
3 原子核外的电子相互作用的物理过程和本质。 第三次课教学内容： X 射线衰减规律及其在实际中的应用（15 分钟），选靶与滤波片（25 分钟）。 X 射线的防护（10 分钟）。 第二章X 射线衍射方向 晶体几何学（25 分钟），布拉格方程与讨论（25 分钟）； 本节课程着重讲解 X 射线与物质的相互作用后的强度衰减，这是 X 射线与 物质的相互作用的宏观表现，是 X 射线透射学基础。讲清楚线吸收系数和质量 吸收系数的区别和作用；X 射线与物质的相互作用产生真吸收的本质可以帮助我 们进行选靶与滤波片的选择，这也是 X 射线光谱学的基础。 晶体几何学在前面课程已经讲过，这里是复习。布拉格方程与讨论是重点讲授内 容。分析比较散射和衍射的异同，讨论布拉格方程。 本节的难点是应用强度衰减公式解决实际问题和对布拉格方程的理解。 第四次课教学内容： *倒易点阵（10 分钟），定义与性质（30 分钟），衍射矢量方程（10 分钟）； *爱瓦尔德图解（25 分钟）； 三种衍射方法（10 分钟）。 第三章X 射线衍射强度 一个电子的衍射强度（15 分钟）， 本节课程重点讲解倒易点阵的概念、定义与性质，这是本节的难点。讲清楚
倒易点阵对后续课程致关重要,所以要通过正空间的复习、通过举例等方法使同 学建立倒空间的概念。其次讲清楚衍射矢量方程对讲解爱瓦尔德图解是很重要 的,这里要将倒空间的概念、布拉格方程和爱瓦尔德球联系起来讲,建立空间入 射和衍射的空间思维。三种衍射方法的讲解进一步加深同学对上述问题的理解。 本节的重中之重的问题是建立空间入射和衍射的空间思维及其与倒空间的联系。 第五次课教学内容: 个原子的衍射强度(15分钟),一个晶胞的衍射强度与结构因子(35分钟); 多晶体衍射强度(50分钟) 通过一个电子的衍射强度、—个原子的衍射强度、一个晶胞的衍射强度、 个晶体的衍射强度和多个晶体的衍射强度循序渐进地导出多晶体衍射强度。重点 讲清楚结构因子,也就是原子种类及其在晶胞中位置对衍射强度的影响,同时讲 清楚实际衍射中多晶Ⅹ射线衍射强度是多个晶体的衍射强度的集合,而每个晶 体的衍射强度又是多个晶胞的衍射强度的集合等等。本节重点是一个晶胞的衍射 强度与结构因子的内容。 第六次课教学内容: 多重性因子(10分钟),罗仑兹因子(10分钟),吸收因子(10分钟),温度因 子(10分钟),粉未衍射强度(10分钟); 积分强度(15分钟),总结(35分钟 上节课循序漸进地导出多晶体衍射强度,但是实际衍射强度还受多种因素影 响。讲清楚这些影响因素的影响机理,最后给岀最终的积分强度和相对强度
4 倒易点阵对后续课程致关重要，所以要通过正空间的复习、通过举例等方法使同 学建立倒空间的概念。其次讲清楚衍射矢量方程对讲解爱瓦尔德图解是很重要 的，这里要将倒空间的概念、布拉格方程和爱瓦尔德球联系起来讲，建立空间入 射和衍射的空间思维。三种衍射方法的讲解进一步加深同学对上述问题的理解。 本节的重中之重的问题是建立空间入射和衍射的空间思维及其与倒空间的联系。 第五次课教学内容： 一个原子的衍射强度（15 分钟），一个晶胞的衍射强度与结构因子（35 分钟）； 多晶体衍射强度（50 分钟）， 通过一个电子的衍射强度、一个原子的衍射强度、一个晶胞的衍射强度、一 个晶体的衍射强度和多个晶体的衍射强度循序渐进地导出多晶体衍射强度。重点 讲清楚结构因子，也就是原子种类及其在晶胞中位置对衍射强度的影响，同时讲 清楚实际衍射中多晶 X 射线衍射强度是多个晶体的衍射强度的集合，而每个晶 体的衍射强度又是多个晶胞的衍射强度的集合等等。本节重点是一个晶胞的衍射 强度与结构因子的内容。 第六次课教学内容： 多重性因子（10 分钟），罗仑兹因子（10 分钟），吸收因子（10 分钟），温度因 子（10 分钟），粉末衍射强度（10 分钟）； 积分强度（15 分钟），总结（35 分钟）。 上节课循序渐进地导出多晶体衍射强度，但是实际衍射强度还受多种因素影 响。讲清楚这些影响因素的影响机理，最后给出最终的积分强度和相对强度
讲完前面内容后将Ⅹ射线衍射方向和强度问题结合起来,强调Ⅹ射线衍射 方向取决于晶体的大小和类型,X射线衍射强度则取决于晶体中原子位置与种 类。因此Ⅹ射线衍射方向和强度的结合才能分析被测物质的晶体学内容。阐述 这些是本节的重点。本节的难点是形状因子和多重性因子,罗仑兹因子,吸收因 子,温度因子对强度影响的机制。 第七次课教学内容: 第四章多晶体分析方法 粉末照相法(德拜照相法)(65分钟); X射线衍射仪法(35分钟); 德拜照相法是传统的Ⅹ射线衍射方法。本节课在介绍德拜相机后着重讲述 德拜照相法对试样的要求、德拜照相法中底片安装方法及其作用、德拜照相法对 辐射的要求、底片上2θ角和衍射线的强度测量、德拜照相法的衍射花样的分析 标定。 对于衍射仪法,重点讲解的是测角仪的工作原理包括测角仪圆和聚焦圆,重 点讲解影响衍射仪法测量精度的因素(试样、辐射参数、狭缝光栏和接受光栏的 宽度、扫描速度、时间常数等)难点是测角仪的工作原理包括测角仪圆和聚焦 圆。 第八次课教学内容: 衍射仪的测量方法与实验参数,(15分钟)衍射线的指标化(35分钟); 点阵常数测量中的误差来源(25分钟),点阵常数的精确测定(25分钟)
5 讲完前面内容后将 X 射线衍射方向和强度问题结合起来，强调 X 射线衍射 方向取决于晶体的大小和类型，X 射线衍射强度则取决于晶体中原子位置与种 类。因此 X 射线衍射方向和强度的结合才能分析被测物质的晶体学内容。阐述 这些是本节的重点。本节的难点是形状因子和多重性因子，罗仑兹因子，吸收因 子，温度因子对强度影响的机制。 第七次课教学内容： 第四章多晶体分析方法 粉末照相法（德拜照相法）（65 分钟）； X 射线衍射仪法（35 分钟）； 德拜照相法是传统的 X 射线衍射方法。本节课在介绍德拜相机后着重讲述 德拜照相法对试样的要求、德拜照相法中底片安装方法及其作用、德拜照相法对 辐射的要求、底片上 2θ角和衍射线的强度测量、德拜照相法的衍射花样的分析 标定。 对于衍射仪法，重点讲解的是测角仪的工作原理包括测角仪圆和聚焦圆，重 点讲解影响衍射仪法测量精度的因素（试样、辐射参数、狭缝光栏和接受光栏的 宽度、扫描速度、时间常数等）。难点是测角仪的工作原理包括测角仪圆和聚焦 圆。 第八次课教学内容： 衍射仪的测量方法与实验参数，（15 分钟）衍射线的指标化（35 分钟）； 点阵常数测量中的误差来源（25 分钟），点阵常数的精确测定（25 分钟）