③ 课程目标 At the conclusion of this course,students will be able to: - Characterize the structures and chemistries of materials using traditional analytical experimental techniques. Select the proper characterization techniques to solve problems in research and/or industry. 材料科学与工程学院 6 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 课程目标 6
© X射线衍射 X射线的强度 X射线的方向 d X射线的性质 物相分析 2sin 0 晶体学基础 应力分析 n 2dsin0=nλ 材料科学与工程学院 1 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 2d sin n n 晶体学基础 2 sin d X射线的性质 X射线的方向 X射线的强度 物相分析 晶格常数 应力分析 X射线衍射 7
X射线衍射 n 晶体学基础 X射线的性质 X射线的方向 X射线的强度 T旗2hky粒年 =K,2-a 9 倒易点阵的性质 =p Pu Ful Le Aoe e Drpaka Bemes Dcke Beene Dexton “留等不中有于红网 n Naaxckng 1 nor2nY 1量，如 Sia dar Orlodrhe on I 1年期Y 1量道 3识量2 mtw44性四 a=1/a.=1/a,e2=l/e =,1 (正交品系) 特 品 汉如 P 1a日 型nd单l饭a sin2o 山过2wadw金场 射X射 告 m29 反即电子 不国干数射 a'.a=h'.b=e.c=l 电子 保世 模数电子 电子 .- 理论上的前提条件 2sin 0 d晶面间距， 平行、单色X先 德机分布的多杆 日入射（或反射）线与晶面之夹角即布拉格角 2dsin0=nλ 想倒易点 实验条件 n整数即反射的级，波长。 杆品状态 Divereince st 日范围，速度 △d △入 △0cos0 △0 月n=Bpurte+fwam d sin0 KA B.= +ntan 外推法 Dcos0 c0s20外推法 sin28+o,sin'ahinv-a.+a,) ↓ △a Nelson--Riley外推 eot9-） 180 法 B.cos0= +nsin0 D 内标法 线对法 0=90 0=450 晶格常数 应力分析 晶粒尺寸 物相分析 材料科学与工程学院 8 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 晶体学基础 2d sin n d晶面间距， θ入射(或反射)线与晶面之夹角即布拉格角， n整数即反射的级，λ波长。 X射线的性质 X射线的方向 X射线的强度 • 理论上的前提条件 – 平行、单色X光 – 取向随机分布的多晶样品 – 理想倒易点 • 实验条件 – 样品状态 – 管压、管流、狭缝 – 扫描范围、速度 物相分析 sin cos d d 外推法 • cos2外推法 • Nelson-Riley外推 法 内标法 线对法 晶格常数 应力分析 晶粒尺寸 n d 2 sin d M hkl hkl p c P F L A e V V I 2 2 2 X射线衍射 8
© 光学显微镜 R 0.6121 △ro M nsina 孔径光阑 相位衬度 偏振光 暗场 微分干涉 明场 像美 制样 共聚焦扫描 显微镜 人眼 ~0.2mm@25cm 颜色/光强 X 相位/偏振 材料科学与工程学院 9 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 人眼 ~0.2 mm @ 25 cm 颜色/光强 X 相位/偏振 微分干涉 明场 暗场 相位衬度 偏振光 像差 制样 共聚焦扫描 显微镜 孔径光阑 光学显微镜 9
光学显微镜 像差(aberration) 孔径光斓 (aperture diaphragm) Bright-field (BF)and dark-field (DF)are the most 色差(chromatic abem) 球差pherical aberr. commony used exammnauon modes. ·解决方案 ·解决方案 Microscope ·在轴 +单鱼光 果用射 Polished 明场 像差 etched surface 慧C0m3 -0 surface groove 暗 离轴 grain boundary 像差 @Φ电 相位衬度(Phase contrast) 场由Field Curvature 酶变Oi以oion 关键： ·畸变 1.S波与D波分离 2.使S波移相（超前或滞后π2） 3.降低S波振幅 Phase Contrast Microscope Optical Train Ro 0.612λ 人眼 拉大波与 P凌的 △ro- ~0.2mm@25cm 差距 M nsina nsina. 颜色/光强 数值孔径(numerical aperture,NA) X 相位/偏振 Resolution of naked eye Effective magnification= Resolution of microscope ④Ratina 景深(Depth of field)D=o15-o3on (um) 偏振光(Polarized light) 徽分干涉(DIC) 制样 (NA.)M 位向差 目的：去除损伤层，得到 共聚焦扫描显微镜 ■ 表面光滑平整的磨面，是 显示材料真实组织的前提。 ③Baca 偏光 相位梯度 jeet plan 衬度差 干涉 树度差 各向异性的 着色显示法是使试样表面形成一层薄膜（覆盖 金属： 层)，其厚废与各相组成物的品体季取向或化 各向同性的 季成分有关，由于薄膜外表而反射光束与薄颗 和试样表面交界处反射光束之问的干涉，使各 ①Lamp flam 表面高低差 相的村度提高并星现色彩。 材料科学与工程学院 10 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 人眼 ~0.2 mm @ 25 cm 颜色/光强 X 相位/偏振 nsin: 数值孔径(numerical aperture, NA) 景深(Depth of field) 孔径光阑 (aperture diaphragm) 光学显微镜 10 微分干涉(DIC) 各向异性的 金属； 各向同性的 表面高低差 明场 暗场 目的：去除损伤层，得到 共聚焦扫描显微镜 表面光滑平整的磨面，是 显示材料真实组织的前提。 制样 着色显示法是使试样表面形成一层薄膜（覆盖 层），其厚度与各相组成物的晶体学取向或化 学成分有关，由于薄膜外表面反射光束与薄膜 和试样表面交界处反射光束之间的干涉，使各 相的衬度提高并呈现色彩。 偏振光(Polarized light)