1、材料研究方法重點1、光學顯微分析技術：光率體:什么是光率體？光率體的用途。定義：為了反映光波在晶體中傳播時，其偏振方向與折射率值之間的關系，所建立的抽象立體幾何 圖像的光性指示體。其做法是設想自晶體中心起，沿光波的各個振動方向，按比例截取相應 的折射率值，在把各個線段的端點聯系起來。實際上光率體是利用晶體各個不同方向上的切 片，在折光儀上測出各個光波振動方向上的相應折射率值所作的立體圖。應用：反應了晶體光學性質的最本質特點，形狀簡單，應用方便，是一切光學現象的基礎。偏光顯 微鏡鑒別晶體礦物都是以光率體在礦物中的方位為依據的。光性方位：p19。光學方位是什么，有什么作用？各中晶體的光學方位特點？

2、.光率體的主軸與晶體的晶面、結晶軸以及晶楞之間的關系稱之為光性方位。作用：不同的晶體的光性方位不同， 而同一晶體的光性方位基本固定，故確定光性方位可以鑒定晶體的類型。.三方、四方和六方晶系 （中級晶軸）晶體的光率均屬于一軸光率體。其光率體為旋轉橢球體，其旋轉軸（光軸）與結晶軸（ c軸）相當，也與晶系的高次對稱軸重合，光率體 的中心與晶體中心重合。.二軸晶光率體為三軸橢球體，具有三個相互垂直的二次對稱軸（主軸），三個對稱面（主 軸面）和一個對稱中心。其對稱要素3L23PC與斜方晶系的最高對稱性相當。故，斜方晶系的光性方位特點是：光率體的三根主軸與晶體的三根結晶軸重合，但至于哪一根主軸與那一根結晶

3、軸重合，因晶體不同而不同。光率體的三個主軸面與晶體的三個對稱面 重合。.單斜晶系的光性方位與斜方晶系不同，單斜晶系的最高對稱型為 L2PC.其光性方位的特點是：光率體主軸之一與晶體的二次對稱軸重合，光率體的三個主軸面之一與晶體的對稱面重合，光率體的另外兩個主軸與晶體的另外兩個晶軸斜交（即相交一定角度）。.三斜晶系晶體中，僅有一個對稱中心 c可與光率體的對稱中心 c重合，其晶體的光學方 位特點：光率體的三個主軸與晶體的三根結晶軸斜交，其斜交角度因礦物不同而不同。單偏光與正交偏光下的晶體光學性質：單偏光下晶體光學性質：晶體形態：自行晶，半自行晶，他形晶，突起，貝克線，貝克線移動規律，糙面，顏色：多

4、色性，吸收性正交偏光下晶體學性質：消光，四次消光，干涉，干涉色及色譜表，補色法則和補色器（石英楔的使用方法） ，消光類型，延性符號。正交偏光下的干涉現象及光率體性質鑒定、晶體光學與軸性的鑒定：光率體鑒定即軸性、光型、切片類型的鑒定：要熟悉各種光率體在錐光鏡下的的干涉圖樣。P33-37。錐光鏡的特點：錐光鏡的特點，什么是干涉圖，有什么作用？1）聚光鏡的作用:使平行偏光變成錐形偏光。2） 勃氏鏡或取去目鏡作用 : 放大干涉圖。3）高倍物鏡作用: 使圖象更清晰。加入勃氏鏡或去掉目鏡的作用錐光鏡下觀察到的干涉圖，其成象位置在物鏡的后焦平面上，去掉目鏡，能直接觀察鏡筒內物鏡的后焦平面上的干涉圖實象，其圖

5、形雖小，卻很清晰。不去掉目鏡，則必須推入勃氏鏡才能看到干涉圖 .此時，勃氏鏡與目鏡聯合組成一個寬角度望遠鏡式的放大系統，其物鏡前焦平面恰在干涉圖的成象位置，可看到放大的干涉圖圖象。其圖形雖大，但較模糊。在錐光鏡下觀察到的是錐形偏光束中 , 各個不同方向的入射光波， 通過晶體到達上偏光鏡后產生的消光和干涉現象的總和,它們構成一種特殊的圖形, 稱為干涉圖（干涉象）.觀察干涉圖應注意的問題：（ 1 ） 首先使用低倍或者中倍物鏡找到所需觀察的礦物顆粒， 置于視域中心后， 換用高 倍物鏡。2）換用高倍物鏡后，檢查是否已準焦，準焦應注意物鏡不要與薄片相碰。3）加上載物臺下的聚光鏡后，要把聚光鏡上升到最高位

6、置，但不要與薄片相碰。4）檢查高倍物鏡是否需要校正中心。5）干涉圖是消光和干涉效應的總和。1.5 一軸晶干涉圖：垂直光軸切面的干涉圖 圖像特點 由黑十字和同心圓狀的干涉色色圈組成，黑十字交點位于十字絲中心。干涉色色圈以黑十字交點為中心， 成同心環狀。 干涉色圈的多少， 取決于礦物雙折率的大小及礦片厚度。 轉動物臺360。，干涉圖不發生變化。應用1、確定軸性和切面方向根據圖像特點 ,可確定為一軸晶垂直光軸的切面。測定光性符號Ne=Ng ， NeNo ：正光性Ne=Np ， NeNo ：負光性3、加入試板判斷光性正負：鑒定光型正負時，插入試板即補光器時，正光性一三象限干涉色升高；二四象限干涉色降低

7、負光性 一三象限干涉色降低； 二四象限干涉色升。2、斜交光州切片干涉圖：光軸在切片平面的出露點不在視野中心。 因此轉動載物臺時， 黑十字繞是與中心做圓周運動。 當光率體光軸與鏡筒中心軸夾角較大時， 光軸出露點落在視域之外， 只能看見黑十字中的黑壁平行移動并交替出現在視域中。3、平行光軸干涉圖：平行光軸切片干涉圖完全不同于前兩者。當光軸與上下偏光鏡振動方向之一平行時，視域中大部分光率體橢圓半徑與上下偏光鏡振動方向平行或近似平行。 視域中為一粗大而模糊的黑十字，幾乎占滿視域，只在四個象限邊緣出現干涉色.稍轉物臺（ 12o-15o） ，黑十字從中心分裂，并沿光軸方向迅速逸出視域,因變化迅速,故稱為瞬

8、變干涉圖或閃圖 .1.6 二軸晶干涉圖：1、垂直銳角等分線（LBxa）切面的干涉圖圖像特點當光軸面與上下偏光鏡振動方向之一平行時，干涉圖由黑十字和“8”干涉色圈組成，干涉色圈的多少，取決于礦物雙折率的大小及礦片厚度轉動載物臺，黑十字從中心分裂形成兩個彎曲的黑帶，當光軸面與上下偏光鏡振動方向成45夾角時，兩個彎曲的黑帶頂點之間距離最遠。 轉動載物臺90。時，彎曲黑帶又合成黑十字，但其粗細黑帶已更換了位置。 （ 4 ）二軸晶垂直Bxa 切面干涉圖在45o 位時光率體橢圓半徑的分布及光性符號的測定。 （ 5）估計光軸角的大小；當光軸面與上下偏光鏡振動方向成45 夾角時，黑帶的彎曲程度與光軸角大小成反

9、比，光軸角愈大，黑帶的彎曲程度愈小。2 垂直鈍角等分線 Bxo 切面的干涉圖：當光軸面與上、下偏光鏡振動方向之一平行時，為一粗大的黑十字，黑十字交點為 Bxo 出露點， 光軸出露點在視域之外。 轉動物臺，黑十字很快地分裂成兩個彎曲黑帶，沿光軸面方向退出視域。當光軸面與上、下偏鏡振動方向成45o 夾角時，彎曲黑帶頂點間的距離最遠，但頂點仍為光軸出露點。在確定為垂直Bxo 切面干涉圖后，可用于確定礦物的切面方向和測定光性符號。、垂直于一個光軸切片干涉圖： 圖像特點相當于垂直銳角等分線（，Bxa）切面的干涉圖的一半。 當光軸面與上下偏光鏡振動方向之一平行時， 干涉圖由一條直的黑臂和 8 形干涉色圈的

10、一部分組成。 轉動載物臺， 黑帶發生彎曲， 黑壁與彎臂交替出現，這是與一軸晶垂直光軸切面干涉圖的區別之一。 （ 4） 光軸面與上下偏光鏡振動方向成45度時，彎曲度最大，其頂點為光軸出露點，位于視野中心，彎曲臂凸向銳角區。斜交光軸切片干涉圖 ：旋轉物臺，黑直臂與彎曲臂交替出現，其形狀近似垂直光軸切片，但光軸出露點不在視域中心，甚至會出現彎臂逸出視野。平行于光軸的切片干涉圖：與一軸晶平行切片干涉圖相同。作用 ： （ 1 ）干涉圖像差異較為明顯，易于區分，可鑒定晶體的軸性，光性，切片類型，光軸角等。（ 2）一軸晶，轉動物臺出現的是黑十字或黑直臂，不出現黑彎臂。而二軸晶，則是黑直臂與彎臂交替出現的干涉

11、圖。 （ 3）光性正負的鑒別：一軸晶：用相應的補色器，通過確定黑十字所劃分的四個象限光率體干涉分布形式來確定。二軸晶：黑十字旋轉物臺 45 度時，出現出露點，此時與兩出露點垂直方向即為 Nm 。再利用補色器補色法則觀測象限內干涉色變化，確定兩出露點連線平行于Ng 或 Np 來確定 Bxa 方向是哪根主軸。（ 3）一般不用平行光軸切片鑒定晶體軸性和光性。制樣步驟與要求;1,取樣 : 代表性，完整性，不可改變試樣的晶體特征，方面性；2，鑲嵌：3，磨光：除去取樣時引起的樣品表面損傷：粗磨，細磨。 4 ；拋光：去除細磨痕以獲得平整無瑕疵的鏡面，并除去變形層，得以觀察樣品的顯微組織。 5 ；浸蝕：采取適

12、當的方法，使不同組織、不同位向的晶粒及晶粒內部與晶界各處受到不同程度的浸蝕， 形成差別， 從而清晰顯示材料的內部組織。另一個作用是去除拋光引起的變形層，防止出現偽組織，確保顯微組織的真實性。此外，浸蝕可以是樣品表面的某些晶體著色，便于分辨。2、X射線衍射分析：X射線與物質之間的相互作用，p65圖。（比較高速電子與物質間作用比較）X射線譜與特征x射線的區別，以及特征 x射線的產生（p63）及其作用（p68）;x射線的產生：具有足夠能量的高能電子與物質作用時，高能電子會將陽極靶物質中的 k層電子撞出，使原子系統的能量升高，體系處于不穩定的激發態，按能量最低原理，L、M、N層的電子會躍遷入 k層的空

13、位，為保持體系的能量平衡，在躍遷的同時，這些電子會將多余的能量以x射線的光量子形式釋放出來，從而產生頻率恒定的特征x射線。當x射線的能量恰好與原子電子層的結合能相等會出現，吸收系數突增現象。作用：1、特點元素的特征x射線頻率固定，不會隨實驗條件而改變可以用來鑒別物質元素。 電子x射線探針已就是據此而設計的；2、高能電子轟擊陽極靶所產生的特征x射線，可以用來反推高能電子的最小加速電壓。3、X射線可以測出物質的吸收限，進而推知看、該物質原子的能級圖。5、同一 X射線穿過不同物質時，物質對其吸收不同，從而可以鑒別物質 中存在的缺陷、氣泡、裂紋或雜質。6、根據吸收限兩側系數差別大對x射線進行濾光。X射

14、線衍射及布拉格方程，方程的作用和參數意義和范圍。X射線衍射原理：x射線作為一種電磁波投射到晶體中時，會受到晶體中原子的散射，而散 射波好像是從原子中心發出，每一個原子中心發出的散射波好比一個圓球面波。由于原子在晶體中時周期排列，這些散射球面波之間存在固定的位相關系，它們之間會相互干涉， 在特定方向的位置上某些球面波相互加強，在另些特定方向相會抵消，從而出現衍射現象。即在偏離原入射線方向上，只有有特定的方向上出現散射加強而存在衍射斑，而其余方向無衍射斑點。布喇格布喇格方程討論！!！散射線、入射線與原子面法線共面，且散射線與原子面的夾角等于人射線與原子面夾角，方向上的散射線滿足 “光學鏡面反射 ”

15、條件。2產生衍射的極限條件：因為入射角sin 1 , 所以：入n=d ,對衍射而言 n的最小值為1 ,所以在任何可觀測的衍射角下產生衍射 的極限條件是；。也就是說，能被晶體衍射的電磁波的波長必須小于晶面中最大面間距的二倍。但是波長過短會導致衍射角過小，使衍射現象難以觀察，也不宜使用。因此實際衍射分析用的X射線波長應 與晶體的晶格常數較接近。常用 X射線衍射的波長為：2.50.5 ?。3、晶體中有可能參加反射的晶面族也是有限的，X 射線衍射分析方法：粉末法，勞厄法，轉晶法。粉末法照相法：德拜- 謝樂照相法；聚焦法，回轉晶體法。粉末衍射儀法：兩種掃描模式比較： 1 連續掃描： （勻速圓周運動） ：

16、優點：工作效率高，具有一定分辨率、靈敏度和精確度， 適合大量日常樣品無相分析。 缺點： 由于儀器本身的機械設備和電子線路的滯后、平滑效應，使衍射峰偏移、分辨率降低、線性畸變等缺點，衍射譜的形狀往往受實驗條件的影響。 2 步進掃描：轉動一定角度即停止，開始測量記錄。優點：無平滑和滯后效應，所以其衍射峰位正確，分辨率好，特別衍射強度弱且背低高的下更好。 可延長停留時間 減小因統計漲落對實驗強度的影響。樣品要求： p91（ 與德拜法要求比較p79， 右下角） ： 德拜法： 粉末試樣制成直徑0.3-0.6mm ，長度為1cm的細圓柱狀粉末集合體。顆粒通常在 10-5-10-3cm （過250-300目

17、篩）粉末顆 粒大則可能參與衍射的晶體數目太少而影響衍射強度； 顆粒太小， 則容易破壞晶體結構而是 衍射出現彌散增寬。粉末衍射儀法：通常粉末平均粒徑控制在5um左右，即過320目篩，而且加工過程中應防止外加物理或化學因素而影響樣品原有性質。（防止擇優取向）1）粉末衍射定性分析X射線物相定性分析：p97支定性物相分析的目的是判定物質中的物相組成 ;X 射線衍射線的位置取決于晶胞形狀、大小，也取決于各晶面間距； 衍射線的相對強度則取決于晶胞內原子的種類、數目及排列方式；當物質中包含有兩種或兩種以上的晶體物質時，它們的衍射花樣也不會相互干涉; 根據這些表征各自晶體的衍射花樣，我們就能來確定物質中的晶體

18、。4. 4. 物相定性分析過程 物相定性分析過程常規物相定性分析的步驟如下：（ 1 ） 實驗 : 用粉末照相法或粉末衍射儀法獲取用粉末照相法或粉末衍射儀法獲取被測試樣物相的衍射花樣或圖譜。 被測試樣物相的衍射花樣或圖譜。（2）通過對所獲衍射圖譜或花樣的分析和計算，獲得各衍射線條的2 9,d及相對強度大小。在這幾個數據中，要求對 2。和d值進行高精度的測量計算，而 I / I 1相對精度要求不高。目前，一般的衍射儀均由計算機直接給出所測物相衍射線條的 d 值。（ 3 ） 使用檢索手冊， 查尋物相 使用檢索手冊， 查尋物相 PDF 卡片號 . 根據需要使用字母檢索、 根據需要使用字母檢索、 Han

19、awalt 檢索或 Fink 檢索手冊，查尋物相 檢索手冊， 查尋物相 PDF 卡片號。（ 4 ） 若是多物相分析，則在（ 若是多物相分析，則在（ 3）步完成后， 對剩余的衍射線重新根據相對強度排序，重復對剩余的衍射線重新根據相對強度排序，重復（3 步驟，直至全部衍射線能基本得到解釋。物相定性分析所應注意問題物相定性分析所應注意問題（ 1 ） 一般在對試樣分析前，應盡可能詳一般在對試樣分析前，應盡可能詳細地了解樣品的來源、化學成分、工藝細地了解樣品的來源、化學成分、工藝狀況，仔細觀察其外形、顏色等性質， 狀況， 仔細觀察其外形、 顏色等性質， 為其物相分析的檢索工作提供線索。 （ 2）盡可能地

20、根據試樣的各種性能，在盡可能地根據試樣的各種性能，在許可的條件下將其分離成單一物相后進許可的條件下將其分離成單一物相后進行衍射分析。 5 5 物相定性分析所應注意問題 物相定性分析所應注意問題（ 3 ） 由于試樣為多物相化合物，為盡可能地 由于試樣為多物相化合物， 為盡可能地避免衍射線的重疊， 應提高粉末照相或衍射避免衍射線的重疊，應提高粉末照相或衍射儀的分辨率。 （ 4）對于數據 對于數據 d 值，由于檢索主要利用該數值， 由于檢索主要利用該數據， 因此處理時精度要求高， 而且在檢索據，因此處理時精度要求高，而且在檢索時，只允許小數點后第二位才能出現偏差。 （ 5 ） 特別要重視低角度區域的

21、衍射實驗數據因為在低角度區域，衍射所對應d d 值較大的晶面，不值較大的晶面， 不同晶體差別較大， 衍射線相互重疊機會較小 （ 6 ）在進行多物相混合試樣檢驗時，應耐心細致 在進行多物相混合試樣檢驗時，應耐心細致地進行檢索，力求全部數據能合理解釋，但有時也地進行檢索，力求全部數據能合理解釋，但有時也會出現少數衍射線不能解釋的情況，這可能由于混會出現少數衍射線不能解釋的情況，這可能由于混合物相中，某物相含量太少，只出現一、二級較強 合物相中，某物相含量太少，只出現一、二級較強線，以致無法鑒定。 （ 7 ）在物相定性分析過程中，盡可能地與其它的相分在物相定性分析過程中，盡可能地與其它的相分析結合起

22、來，互相配合，互相印證。 析結合起來，互相配合，互相印證。從目前所應用的粉末衍射儀看， 絕大部分儀器均從目前所應用的粉末衍射儀看， 絕大部分儀器均是由計算機進行自動物相檢索過程，但其結果必須結是由計算機進行自動物相檢索過程，但其結果必須結合專業人員的豐富專業知識，判斷物相，給出正確的 合專業人員的豐富專業知識，判斷物相，給出正確的結論。結晶高分子衍射注意點！拿到一個未知的高分子材料X 射線衍射很快可以做出如下判斷：1） 晶態還是非晶態，非晶態衍射是漫散的 “ 暈 環 ”晶態為有確定 晶態為有確定d 值的銳衍射峰； 2） 如果是晶態也可以初步判斷一下是有機類還是無機類， 一般有機材料晶胞都比較大

23、，衍射線條是無機類，一般有機材料晶胞都比較大，衍射線條多在低衍射角區出現，由于晶體對稱性比較低，使多在低衍射角區出現，由于晶體對稱性比較低，使衍射線條較少； 衍射線條較少； 3） 高聚物材料一般是晶態和非晶態共存（高聚物材料一般是晶態和非晶態共存（兩相模型）既有非晶漫散射，也有銳衍射峰，強相模型）既有非晶漫散射，也有銳衍射峰， 強衍射峰總鄰近非晶漫散射極大強度處附近出衍射峰總鄰近非晶漫散射極大強度處附近出現4） 也可以是某種程度的有序，如纖維也可以是某種程度的有序，如纖維素，具有一定銳度的漫散射; 也可以是完全的素，具有一定銳度的漫散射；也可以是完全的非晶態，如 非晶態，如PS散射強度分布相當

24、漫散。散射強度分布相當漫散。塑料添加劑判定：塑料中添加劑的物相分析1，當添加劑為無機材料時，衍射峰都比較尖銳，容易區別；添加劑含量較少時，要結合其他方法來分析； 2）可把有機部分燒掉，分析燒過的 “ 灰 ” ,得到灰的物相作為添加劑物相參考； 3。研究添加劑與聚合物在結構上因相互影響而產生的變化，例如可能改變聚合物的結晶度、有序度、甚至引起某些新相的產生。X 射線衍射分析的應用 ：晶體參數測定，晶體結構的判定，原子間距的測定（玻璃） p113，高分子取向的測定。 重點，看 ppt 中關于德拜照相法的圖片，判定取向方向和結晶性能。三、電子顯微分析:透射電鏡的工作原理比較部分光學顯旅快國射電儻光

25、可見光日光或電燈光）電子源（電子槍）照明控制玻值聚光鑲電子聚光依樣 本1皿厚的載成片妁1。皿厚的薄腺及其他放大成健事就皴璃透鑲電子透鏡介質空氣和玻璃高度真空/像的觀察直接用眼（按目梳）利用熒光屏聚離方法移動逶鎮改變線電流或電壓分辨本領200nm0. 2F 3nm有效放大倍數1Q410如衣孔徑角的70-1*素深較小焦花較短較長像的記錄照相底板照相底板電子與物質的相互作用p170, 透射電鏡; 成像原理：衍射成像;分辨率決定因素：衍射和像差因素。 成像過程；大致了解。 （小孔徑成像，光學顯微鏡大孔徑成像；）透射電鏡小孔徑角成像為了確保透射電鏡的分辨本領，物鏡的孔徑半角必須很小，即采用小孔徑角成像。

26、一般是在物鏡的背焦平面上放一稱為物鏡光闌的小孔徑光闌來達到這個目的。由于物鏡放大倍數較大，其物平面接近焦點，若物鏡光闌的直徑為D ,則物鏡孔徑半角a=D/2f 襯度原理（質厚襯度 p139）包=_2&/7M積分得加=吊口（-7M當其它條件相同時，像的質量決定于襯度，即像中各部分的亮度差異。衍射程度p156,由了槍 透鐐樣品照相底板Rd=入 L若將未發生衍射的 A晶粒的像強度IA作為象的背景像強度，則B晶粒的像襯度為這就是衍射襯度明場成像原理的最簡單表式達。若仍以A晶粒的像強度為背景強度，則暗場衍射像襯衍射襯度為。顯而易見，暗場成像比明場成像襯度大得多。位相襯度p198）選取電子衍射：p147樣

27、品的制備。TEM羊品要求：厚度要薄：100-200nm；大致有支持膜法；復型法，晶體薄膜法、超薄切片。 對高分子樣，必要時要進行染色和刻蝕處理。1支持膜材料必須具備下列條件： 本身沒有結構，對電子束的吸收不大，以免影響對試樣結構的觀察；本身顆粒度要小，以提高樣品分辨率；本身有一定的力學強度和剛度, 能忍受電子束的照射而不致畸變或破裂。散方法：包藏法、撒布法、懸浮法、糊狀法、噴霧法。2復型法 碳一級復型分辨本領最高， 可達2nm（直接取決于復型本身的顆粒度），但剝離較難；塑料一級復型操作最簡單，但其分辨本領和像的反差均比較低，且在電子束轟擊下易發生分解和燒蝕； 塑料 一碳二級復型操作復雜一些，其

28、分辨本領與塑料一級復型基本相同，但其剝離起來容易，不破壞原有試樣，尤其適應于斷口類試樣。3.晶體薄膜制備法薄膜樣品制備方法要求：制備過程中不引起材料組織的變化； 薄膜應做得薄些.否則 將引起薄膜內不同層次圖象的重迭，干擾分析；薄膜應具有一定的強度，具有較大面積的透明區域； 制備過程應易于控制，有一定的重復性，可靠性。薄膜樣品制備 有許多方法，樣品的處理，如沉淀法、塑性變形法和分解法等。投影和染色 是通過把重金屬引入到試樣表面或內部，使聚合物的多相體系或半晶聚合物的不同微區之間的質量差別加大。蝕刻的目的在于通過選擇性的化學作用、物理作用或物化作用，加大上述聚合物試祥表面的起伏程度。蝕刻的方法有好

29、幾種。常用的有化學試劑蝕刻和離子蝕刻。如沉淀法、塑性變形法和分解法等。透射電橫掃描電鍍優點缺點優點缺點分荊高02nn 放大倍殺大1伊樣品制備要求很 高直接森家大塊試樣，樣品制備非 常方便，除放大成像外還能進行結構分析樣品被支撐它的的網蔽住一部分，不能進行樣品欲濡區域的連續觀察景深大.放大倍數連續調節拖圍 大、分辨本領比校高等特點，所 以它成為固體材料樣品表面分析 有效工具，尤其適合于觀察比校 粗糙表面，如材料斷口和顯微蛆 統三雉形右，SEM不僅能做表面 形貌分析，而且能配置各種附 件，做表面成分分析及表層晶體 學位向分析.掃描電鏡原理：掃描電鏡的成像原理與透射電鏡大不相同。它不用透鏡來進行放大

30、成像，而是像閉路電視系統那樣， 逐點逐行掃描成像。 首先，由三級電子槍發射出電子束，在加速電壓作 用下，經電透鏡聚焦后，在樣品表面掃描，激發各種物理信號，如二次電子等。他們分別被 相應的收集器接受，經放大系統按順序、成比例的放大后，送到陰極射線顯像管的柵極上，并用同步調制顯像管的電子束強度即顯像管熒光屏亮度,在同步掃描電壓的控制下，樣品上電子束位置與顯像管熒光屏上的電子束的位置一一對應。如此，在熒光屏上形成一幅與樣品表面特征相對應的畫面-某種信息圖，如二次電子像、背散射電子像等。電子成像的過程分辨率的決定因素：電子束直徑；各類電子的擴展效應；信噪比，雜磁場，機械振動等。襯度；掃描電鏡的像襯度.

31、表面形貌襯度：利用與樣品表面形貌比較敏感的物理信號作為顯像管的調制信號， 所得到的像襯度稱為表面形貌襯度。二次電子信號與樣品表面變化比較敏感，但與原子序數沒有明確的關系，其像分辨本領也比較高，所以通常用它來獲得表面形貌圖像。.二次電子的角分布；二次電子產額與入射電子束角度的關系.原子序數襯度又稱為化學成分襯度，它是利用對樣品微區原子序數或化學成分變化敏感的物理信號作為調制信號得到的一種顯示微區化學成分差別的像襯度。這些信號主要有背散射電子、吸收電子和特征 x射線等。電子探針： 利用被聚焦成小于1um的高速電子束轟擊樣品表面，由 X射線波譜儀或能 譜儀檢測從試樣表面有限深度和側向擴展的微區體積內

32、產生的特征X射線的波長和強度，從而得到體積約為 1um3微區的定性或定量分析。波譜儀與能譜儀：定義，特點，兩種探針的比較。電子探針電子求相對于樣品衣面的入射 用蕈固定.電子束相對于樣品表面的入 射用不固定掃描電鏡入射電子束沛煙度整荏F 一股 為工O 工。樂入對電子束諒隔度較低，一 般為這樣才能使入射電井如再宜往小于 IQOnm. 以確保形函圖像 有較高的分辨本領-4、熱分析技術:熱分析法 種類測量物理 參數溫度范圍 r）應用范困差熱分析法（DTA ）溫度2(16加馀化及結晶轉變一氧化坯原反應.裂端 反應等的分析也門、主要用于定性分忻差示主描量熱1 法（DSC）我總* _ 卜 11-176725

33、分析研究范圍與口TA大致相同.但能定 量調定多神熱力學和動力學參數，如比 熱、反虛熱、轉變熱、反應連度和高聚 物結晶度等熱重法n （TG）質量20-1000沸點、熱分解反應由呈分析與脫水量38 定等,卜破揮發性物質的固相反應分 折、固體與氣體反應分析等,熱機械分析金/7 7T*此外要有d-d*躍遷、電子轉移躍遷。紫外譜圖主要是用n-n*, n-n*紫外光譜譜帶的 產生原理及種類、助色團和生色團，藍移、紅移，增色減色效應的概念； 末端吸收：在紫外吸收曲線短波末端吸收增強，但未成峰形，是由 n - b*躍遷引起的。紫外光譜的譜帶類型： 將譜帶分成四種類型，即 R吸收帶、K吸收帶、B吸收帶和E吸收帶

34、。紫外光譜的分析要點：紫外光譜是由于電子躍遷產生的光譜，在電子躍遷過程中， 會伴隨著分子、原子的振動和轉動能級的躍遷，與電子躍遷疊加在一起，使得紫外吸收譜帶一般比較 寬，所以在分析紫外光譜時，除注意譜帶的數目、波長及強度外，還注意其形狀、最大值和 最小值。 一般，單靠紫外吸收光譜，無法推定官能團，但對測定共軻結構還是很有利。它與其他儀器配合使用就能發揮很大的作用。1）從譜帶的分類、電子躍遷方式來判別。注意吸收帶的波長范 圍、吸收系數以及是否有精細結構等：（2）從溶劑極性大小引起譜帶移動的方向判別：（3）從溶劑的酸堿性的變化引起譜帶移動的方向來判別。在測定 化合物的紫外吸收光譜時，一般均配成溶液

35、，故選擇合適的溶 劑很重要，不同溶劑（含不同的PH溶劑）紫外吸收譜帶或吸收 光譜不同，被吸收物質的濃度不能太大，一般要小于lO-mol/L紅外光譜的產生條件及分子震：對稱、非對稱伸縮振動；剪式振動，面內搖擺振動；面外搖擺振動，扭曲變形振動。物質能吸收電磁輻射應滿足兩個條件，即：輻射應具有剛好能滿足物質躍遷時所需的能量；輻射與物質之間有相互作用。IR光譜的產生條件：只有發生偶極距變化的振動才能引起可觀測的紅外吸收譜帶，我們稱 這種振動活性為紅外活性的，反之為非紅外活性的.當一定頻率的紅外光照射分子時，如果分子中某個基團的振動頻率和它一樣，二者就會產生共振，此時光的能量通過分子偶極距的變化而傳遞給

36、分子，這個基團就吸收一定頻率的紅外光，產生振動躍遷；反之，紅外光就不會被吸收。紅外分區：近紅外區是可見光紅色末端的一段，只有X-H或多鍵振動的倍頻和合頻出現在該區，在研究含氫原子的官能團如O-H, N-H和C-H的化合物。特別是醇、酚、胺和碳氫化合物上，以及研究末端亞甲基、環氧基和順反雙鍵等時比較重要。（2）中紅外區是紅外光譜中應用最早和最廣的一個區.該區吸收峰數據的收集、整理和歸納已臻于完善.由于40001000厘米-1區內的吸收峰為化合物中各個鍵的伸縮和彎曲振動，故為雙原子構成的官能團的特征吸收.1400650厘米-1區的吸收蜂大多是整個分子中多個原子間鍵的復雜振動，可以得到官能團周圍環境

37、的信 息，用于化合物的鑒定， 因此中紅外區是我們討論的重點。（3）遠紅外區應是200-10厘米，含重原子的化學鍵伸縮振動和彎曲振動的基頻在遠紅外光區，如C-X鍵的伸縮振動頻率為 650-450厘米-1 ,彎曲振動頻率為 350-250厘米-1 ,均是強峰.曲分子中 O-H的扭曲振動也在 375-350 厘米-1 ,為一極強的吸收.有氫鍵的化合物，X-H, X的伸縮振動在200-50厘米-1 ;彎曲振動在50厘米-1 以下.紅外光譜的作用及特點：光譜在化學領域中的應用：IR測定分子的鍵長、鍵角，以此推斷出分子的立體構型；根據所得的力常數可以知道化學鍵的強弱，由簡正頻率來計算熱力學函數等。化學組成

38、分析：根據光譜中吸收峰的位置和形狀來推斷未知物結構，依照特征吸收峰的強度來測定混合物中各組分的含量。IR光譜分析的特點：快速？高靈敏度？試樣用量少?能分析各種狀態的試樣等特點？材料分析中最常用的工具。紅外光譜譜帶強度及位置影響因素-J勺一2tic m4m/（wA + /）（I式中方為力常數，/%、須分別為A、B原子的質量，孫定義為簡化質量，的光速，v為振動頻率.胡克定律的討論：k, m的變化對振動頻率的影響。影響因素：（1）外部因素：試樣狀態，測試條件，溶劑極性。（2）內部因素：電效應-誘導效應；共軻效應；偶極場效應。另有氫鍵效應。紅外光譜中的吸收峰有時會增會減原因：1,出基頻峰外，還有倍頻峰

39、；2,不是所有的分子振動都可以觀察到；3,振動形式不同，但可頻率相同，而產生間并。4,儀器分辨率不高。 40002500cmTXH伸縮振動區，X可以是O、H、C和S原子.在這個 區域內主要包括O,H, Nl-H, CH和SH鍵的伸縮振動;2500-1900cm-1叁鍵和累積雙鍵區，主要包括煥鍵三席基c三n、丙二烯基ccc，烯酮基cco、異概酸酯基N=C=O等的反對稱伸縮振動；1900-1200cm-1雙鍵伸縮振動區，主要包括C=C、C=O、C=N. .N02等的伸縮振動，芳環的骨架振動等;1650cm-1XY伸縮振動及X-H變形振動區，這個區域的光譜比較復雜，主要包括N-H變形振動，C-O.

40、C-X （鹵素）等伸縮振動，以及CQ單鍵骨架振動等口4000-1350cm-1為特征頻率區；1350-650cm-1為指紋區。基團頻率，特征峰與相關峰。紅外的應用：1分析鑒別物質；2定量測定高聚物的鏈結構；3;高聚物取向的研究；4無機材料組分的鑒定；5表面吸附性能研究。拉曼光譜的基本概念（拉曼與瑞利散射；斯托克斯線；去偏光度與紅外中的紅 外二向色性p283）及特點：激光拉曼散射光譜法拉曼散射光譜的基本概念：拉曼散射：拉曼光譜為散射光譜。當一束頻率為V0的入射光照射到氣體、液體或透明晶體樣品上時，絕大部分可以透過，大約有0.1 %的入射光與樣品分子之間發生非彈性碰撞，即在碰撞時有能量交換， 這種

41、光散射稱為拉曼散射；瑞利散射：若入射光與樣品分子之間發生彈性碰撞，即兩者之間沒有能量交換，這種光散射，稱為瑞利散射。斯托克斯（Stokes）線：在拉曼散射中，若光子把一部分能量給樣品分子，得到的散射光能量 減少，在垂直方向測量到的散射光中，可以檢測頻率為（v-/E/H）的線，稱為斯托克斯線。拉曼位移：斯托克斯線或反斯托克斯線與入射光頻率之差稱為拉曼位移。拉曼位移的大小與入射光的頻率無關，只與分子的能級結構有關，其范圍254000cm -1。因此入射光的能量應大于分子振動躍遷所需能量，小于電子能躍遷的能量。同樣，在拉鞋光譜中，分子振動要產生位移也要服從一 定的選擇定則，也就是說只有伴隨分子極化度

42、口發生變化的分 于振動模式才能具有拉曼活性，產生拉曼散射。極化度是指分 子在電場的作用下，分子中電子云變形的難易程度，因此只有 分子極化度發生變化的振動才能與入射光的電場E相互作用， 產生誘導偶極矩4:N OLE （6-16）激光拉曼光譜與紅外光譜比較激光拉曼光譜紅外光譜拉曼效應產生于入射光子與分子振動能 級的能量交換.紅外光譜是入射光子引起分子中成鍵原子 振動能級的躍比而產生的光譜.拉曼頻率位移的程度正好相當于缸外吸 收頻率.因此紅外測量能修得到的信息 同樣也出現在拉曼光譜中.互補紅外光譜解析中的定性三要素（即吸收 頻率,強度和峰形）對拉曼光譜解析也 適用。但拉曼光譜中還有退偏振比P.紅外光譜解析中的定性三要素（即吸收頻率、 強度和峰形）非極性官能團的拉曼散射譜帶較為強 烈，因為非極性對稱分子價電子振動時 偶極矩變化較小，例如，許多情況下 8c仲縮振動的拉曼漕帶比相應的紅外 譜帶較為強烈.極性官能團的紅外譜帶較為強烈，D的伸 縮振動的紅外譜帶比相應的拉曼譜帶更為顯著,而襟鏈的振動用拉曼光譜表征更為方便對于犍狀聚合物來說，碳鏈上的取代基用 紅外光譜較易檢測出來與FTIR相比，Raman具有如下優點：拉曼光譜是一個散射過程，因而任何尺寸、形狀、透明度的樣品，只要能被激光照射到，就 可直接用來測量。由于激光束的直徑較小， 且可進一步聚焦，因而極微量樣品都可測