1、材料現代分析與測試技術課程教學大綱果程名稱：材料現代分析與測試技術課程編碼：0630031夬文名稱：Modern Materials Analysis and Testing Technology學時：72其中實驗學時：24學分：3.75開課學期5適用專業無機非金屬材料工程材料化學材料物理電子科學與技術新能源材料與器件果程類別必修果程性質專業基礎課先修課程高等數學大學物理固體物理材料科學基礎一、課程性質、教學目的及教學任務1 .課程性質本課程是材料類專業的專業基礎課，必修課程。2 .教學目的學習有關材料組成、結構、形貌狀態等分析測試的基本理論和技術，為后續專業課學習 及將來材料研究工作打基礎。

2、3 .教學任務課程任務包括基本分析測試技術模塊X射線衍射分析、電子顯微分析、熱分析；擴充分析測試技術模塊振動光譜分析和光電子能譜分析。在各模塊中相應引入新發展的分 析測試技術：X射線衍射分析X射線衍射圖譜計算機分析處理；電子顯微分析引入掃描探 針顯微分析（掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡）；熱分析引入DSC分析。二、教學內容的結構、模塊緒論了解材料現代分析與測試技術在無機非金屬材料中的應用、發展趨勢，明確本課程學習 的目的和要求。1 .本課程學習內容2 .本課程在無機非金屬材料中的應用3 .本課程的要求（一）X射線衍射分析理解掌握特征X射線、X射線與物質的相互作用、布拉格方程等X射線衍射分析的基本

3、理論，掌握X射線衍射圖譜的分析處理和物相分析方法，掌握 X射線衍射分析在無機非金 屬材料中的應用，了解 X射線衍射研究晶體的方法和 X射線衍射儀的結構，了解晶胞參數 測定方法。1. X射線物理基礎（ 1） X 射線的性質（ 2） X 射線的獲得（ 3）特征X 射線和單色X 射線2. X 射線與物質的相互作用3. X 射線衍射幾何條件4. X 射線衍射研究晶體的方法（ 1） X 射線衍射研究晶體的方法（ 2）粉末衍射儀的構造及衍射幾何5. X 射線衍射數據基本處理6. X 射線衍射分析應用（ 1 ）物相分析（ 2） X 射線衍射分析技術在測定晶粒大小方面的應用（二）電子顯微分析理解掌握電子光學基

4、礎、電子與固體物質的相互作用、襯度理論等電子顯微分析的基本理論，掌握透射電鏡分析、掃描電鏡分析、電子探針分析的應用和特點，掌握用各種襯度理論解釋電子顯微像，掌握電子顯微分析樣品的制備方法，了解透射電鏡、掃描電鏡、電子探針的結構。1. 電子光學基礎（ 1 ）電子的波長和波性（ 2）電子在電磁場中的運動和電磁透鏡（ 3）電磁透鏡的像差和理論分辨率（ 4）電磁透鏡的場深和焦深2. 電子與固體物質的相互作用（ 1 ）電子散射、內層電子激發后的馳豫過程、自由載流子（ 2）各種電子信號（ 3）相互作用體積與信號產生的深度和廣度3. 透射電子顯微分析（ 1 ）透射電子顯微鏡（ 2）透射電鏡樣品制備（ 3）電

5、子衍射（ 4）透射電子顯微像及襯度（ 5）透射電子顯微分析的應用4. 掃描電子顯微分析（ 1 ）掃描電子顯微鏡（ 2）掃描電鏡圖像及襯度（ 3）掃描電鏡樣品制備5. 電子探針X 射線顯微分析（ 1 ）電子探針儀的構造和工作原理（ 2） X 射線譜儀的類型及比較（ 3）電子探針分析方法及其應用6. 掃描探針顯微分析（ 1 ）掃描隧道顯微鏡（ 2）原子力顯微鏡（三）熱分析理解掌握差熱分析、熱釋光譜分析的基本原理，掌握差熱曲線的判讀及影響因素，掌握熱釋光譜分析，了解差熱分析儀的結構，了解熱重分析和示差掃描量熱分析。7. 差熱分析（ 1 ）差熱分析的基本原理、差熱分析分析儀（ 2）差熱分析方法（ 3）

6、差熱曲線的判讀及影響因素（ 4）差熱分析的應用8. 示差掃描量熱分析（DSC）3、熱重分析4、熱釋光譜分析5、熱膨脹分析（四）振動光譜分析理解掌握振動光譜分析的基本理論，掌握紅外光譜圖的分析處理，了解紅外光譜實驗技術。1. 基礎知識分子內部運動與分子光譜2. 紅外與拉曼光譜（ 1 ）分子振動模型（ 2）振動吸收的條件（ 3）紅外光和紅外光譜（ 4）紅外分光光度計（ 5）紅外光譜實驗中的樣品制備（ 6） Raman 光譜（ 7）化學鍵的特征振動頻率與譜圖解析方法(8)譜圖解析方法(9)譜圖解析基本步驟3.核磁共振譜(1)物質的磁性(2)弛豫(3)化學位移(五)光電子能譜分析理解掌握光電子能譜分析

7、的基本原理，掌握光電子能譜實驗技術，了解光電子能譜儀，了解俄歇電子能譜分析。1 .概述一表面分析技術2 .光電子能譜分析基本原理3 .光電子能譜儀4 .光電子能譜測定技術5 .光電子能譜分析的應用6 .俄歇電子能譜分析(六)材料光學性能分析理解并掌握各光學性能、光譜的概念，掌握各光譜儀的測試方法和光譜分析方法。 了解光譜儀的結構和測試原理。1 .光的折射、吸收與透過(1)折射(2)色散(3)折射率、色散測試(4)吸收與透過2 .材料發光性能測試(1)熒光光譜(2)亮度、顏色與余輝特性(3)發光效率三、課程學時分配章節(或內谷)學時緒論2X射線衍射分析12“子顯微分析12熱分析6振動光譜分析6光

8、電子能譜分析4X學性能分析6“識體系整合課程實驗24合計72四、課程的實驗要求與內容通過實驗，鞏固所學理論課程的基本概念、基本理論；掌握 X射線、電子顯微分析等材 料組成結構等分析測試技術、分析測試結果的分析處理等基本技能； 學習各種分析測試技術 在科研等方面的實際應用。從而培養學生的實踐能力和分析問題、解決問題的能力。本課程實驗的主要內容包括：X射線衍射技術及物相分析、電子顯微分析及試樣電子顯 微圖象觀察、原子力顯微鏡分析、綜合熱分析、紅外光譜分析和發光材料熒光光譜分析。序號實驗題目實驗內容提要學時性質要求1X射線衍射 技術及物相 分析立方晶系XRD分析選做 一項1 .X射線衍射儀工作原理和

9、結 構2 .XRD圖譜測試3 .物相分析4 .晶胞參數計算（選做）4驗證必做四方晶系XRD分析六方晶系XRD分析單斜晶系XRD#析斜方晶系XRD分析晶胞參數計算選做2透射電鏡及 試樣電子顯 微圖像觀察復型膜試樣TEM圖像選做 一項1 .TEM原理和結構2 .TEM試樣制備及測試3 .TEM圖像觀察4 .電子衍射譜圖分析4驗證必做粉末t樣TEM圖像電子衍射必做3掃描電鏡及 試樣電子顯 微圖像觀察薄膜樣品SEM圖像選做 一項1.SEM原理和結構2.SEM試樣制備及測試3 . SEM形貌觀察4 .定點定性分析、線掃描分 析、面掃描分析4驗證必做陶瓷樣品SEM圖像電子探針成分分析必做4綜合熱分析含水化

10、合物TG-DTA分析選做 一項1 .熱分析技術及綜合熱分析儀2 .差熱曲線測定及分析3 .熱重曲線測定及分析4驗證必做微晶玻璃TG-DTA分析碳酸鹽TG-DTA分析干凝膠TG-DTA分析5紅外吸收光 譜測試及分 析光學玻璃紫外-可見吸收 光譜選做 一項1 .光譜儀工作原理和結構2 .制樣方法3 .光譜測試4 .譜圖分析2驗證必做有機化合物IR光譜有機化合物核磁共振譜6熒光光譜分 析激發、發射光譜測試（氤 燈光源）選做 一項1 .熒光分光光度計工作原理和 結構2 .發射光譜測試及分析3 .激發光譜測試及分析4 .余輝衰減曲線測試4驗證必做激發、發射光譜測試（鴇 燈光源）余輝衰減曲線必做7原子力顯

11、微 鏡分析固體材料表面形貌分析必做1. AFM顯微鏡原理和結構2. AFM試樣制備及測試3. AFM圖像觀察2驗證必做注：項目性質：演示、驗證、綜合、設計、創新項目要求：必做、選做五、考核與成績評定1. 考核方式：閉卷、機考2. 考核標準與比例：平時：10%，實驗：10% ，期末考試：80%。注：實驗考核成績達不到60%，不允許參加理論考試。六、主要教材、參考書1 王曉春 張希艷主編. 材料現代分析與測試技術M. 北京：國防工業出版社20122 楊南如主編. 無機非金屬材料測試方法M. 武漢： 武漢理工學大出版社，1990 年第一版，2007 年第 14 次印刷3 杜希文等. 材料分析方法M.

12、 天津：天津大學出版社，20064 周玉等 . 材料分析測試技術M. 哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，19985 王培銘等. 材料研究方法M. 北京：科學出版社，20056 章曉中 . 電子顯微分析M. 北京：清華大學出版社，20067 左演聲等. 材料現代分析方法M. 北京：北京工業大學出版社，20008Josephh Goldstein, et al. Scanning Electron Microscopy and X-ray MicroanalysisM. Kluwer Academic / Plenum Publishers, 20039Reimer L. Transmission E

13、lectron Microscopy M. Springer, 200410 張希艷等.稀土發光材料M.北京：國防工業出版社，200411 張希艷等.無機材料性能M.北京：兵器工業出版社，200712 楊于興等. X- 射線衍射分析M. 上海：上海交通大學出版社, 199413 王英華 . X 光衍射技術基礎M. 北京：原子能出版社, 198714 余琨等 . 材料結構分析基礎M. 北京：科學出版社, 200015 劉文西等. 材料結構電子顯微分析M. 天津：天津大學出版社，199816 朱宜等 . 掃描電鏡圖像的形成處理和顯微分析M. 北京 : 北京大學出版社,199117 徐卒章 . 電子

14、探針分析原理M. 北京：科學出版社，199018 陳鏡泓等. 熱分析及其應用M, 北京：科學出版社，1985制定人：王曉春審定人：盧利平2008 年 09 月材料現代分析與測試技術綜合測試教學大綱名 稱：材料現代分析與測試技術綜合測試課程編碼：英文名稱：Innovative experiment實習周數：2其中實驗學時：學 分：2安排學期：7適用專業：無機非金屬材料工程、材料化學、材料物理、光電子材料與器件、新能源材料與器件課程類別：必修先修課程：高等數學大學物理固體物理一、綜合測試目的及任務綜合測試是材料類專業培養方案中設置的實踐教學環節，排在本課程開設學期理論課結束后，為期2周，2學分。綜

15、合測試是在學生掌握材料現代分析測試方法和技術的基本理論、基本實驗技能的基礎上，重點通過對所制備樣品的組成、結構、制備過程發生的物理化學變化等分析測試和表征，將所學的各種分析測試方法和技術綜合運用，達到掌握并熟練運用各種現代分析測試方法和技術。二、綜合測試題目依據開課學生數的不同，平均每年設置60個題目，其中綜合性題目占 30%,設計性題目占30%,創新性題目占 40%。綜合、設計性題目由實驗教師制定。創新性題目來源于兩 部分，一是教師結合科研課題設定，每年更新；二是學生結合參加的創新活動等自帶。三、實施過程本實踐環節實行期間， 實驗室全面開放，學生5人一組自由選題，每天工作時間內學生 可隨時到

16、實驗室完成樣品的合成，并在教師指導下選擇相應的分析測試方法和技術，對所制備樣品進行組成、晶體結構、顯微結構、制備過程發生的物理化學變化及物理化學性能等分 析測試和表征。通過多次反復的測試訓練和結果分析，達到較為熟練掌握的目的，最終完成一篇綜合實驗測試分析報告。四、綜合測試的基本要求1獨立文獻查閱與檢索學生依據選定題目，與相應教師溝通，了解綜合測試題目背景和目的及基本內容后，學習和掌握文獻資料的查閱、檢索和應用，獨立進行文獻查閱與檢索工作，完成綜合測試題目的實施方案的設計。2自主研究在鞏固理論知識的基礎上，學習實驗研究技術。在指導教師的輔助與引導下，自主完成樣品的合成、分析測試過程；記錄數據整理

17、與分析的方法；在指導教師的督導下，學習相關大型分析儀器的分析操作。3科學分析推導要求學生學習和掌握對試驗數據的科學分析。掌握依據實驗結果推演到結論的思維過程，鞏固所學的基礎知識和相關專業知識，培養和提高科學研究能力。4指導教師的輔助下，將綜合測試內容總結成報告，并予以提交。5實踐能力、創新思維和能力的提高通過整個綜合測試題目實施的過程，培養和鍛煉學生發現問題、分析問題和解決問題的綜合能力，主觀能動性、實踐能力、創新思維和能力得到啟發和提高。五、綜合測試地點及要求依據綜合測試題目的內容，選擇實驗地點，以保證學生能夠順利進行綜合測試。六、綜合測試的內容1查閱資料、提出實施方案這一過程要求學生通過查

18、閱有關書籍、文獻資料，了解和掌握與課題有關的國內外技術狀況、發展動態，并在此基礎上，根據題目要求和實驗室條件，提出具體的書面實施方案，包括實驗工藝技術路線、測試條件要求、實驗計劃進度等。2方案的討論與確定指導教師在對實施方案審議的基礎上，與學生開展討論。由學生介紹實施方案，指導教師根據實驗方案的可行性、實驗室條件等因素對方案進行完善修正，使之具有可操作性，滿足實驗目的要求，在尊重學生思路和實驗要求的前提下，確定實施方案。3實驗室實驗按確定的實施方案后，在實驗室由學生自己動手預備必要的實驗材料、搭置實驗裝置，8開展具體的試驗和測試工作。指導教師負責現場指導，解答學生試驗中遇到的難題，啟發學生深入思考，創造必要的試驗條件，如分析條件、必要的設備材料等。4.總結由學生自主對實驗結果數據進行進行分析、總結，教師負責指導和答疑，這一過程使學生分析問題的能力得到鍛煉和提高，最終按要求編寫出綜合實驗測試分析報告。七、綜合測試 的具體日程安排序號內容地點時間安排1查閱資料實驗樓2天2綜合測試題目的方案設計實驗樓1天3實驗實驗樓一周4總結，提交創新實驗報告實驗樓3天八、