材料近代分析测试方法课程教学大纲
课程名称：材料近代分析分析测试方法 课程编号：02100060 英文名称：Methods of Analysis and Measurement for Materials 学 时：64学时 开课学期：第六学期
适用专业：金属材料工程，无机非金属材料，材料物理 课程类别：必修课 课程性质：专业基础课
先修课程：普通物理，材料科学基础
教 材：《材料近代分析测试方法》 常铁军等主编 哈尔滨工程大学出版社
学 分：4学分
一、课程的性质及任务
本课程是针对材料类专业本科生而开设专业基础课。目的是使学生掌握材料主要分析技术方法的基本原理和应用，了解较先进的材料分析方法和应用。培养学生的材料微观组织结构分析测试及研究的能力。通过学习使学生掌握X射线衍射和电子显微技术的基础理论，试验方法及基本技能；掌握X射线衍射仪、透射电镜、扫描电镜和电子探针等现代测试设备的结构及其在材料分析测试技术中的原理及试验方法。应用X射线衍射方法进行晶体结构的测定、物相分析、宏观应力测定；掌握透射电镜的复型和薄膜制备技术及电子衍射的原理，应用电子衍射对材料进行微观组织结构的分析，应用扫描电镜和电子探针对材料进行表面形貌和微观结构及成分进行分析。
二、课程内容及学习方法
1、绪论
2、X射线物理学基础
X射线的本质；X射线谱；连续X射线谱，特征ZX射线谱；X射线与物质相互作用；经典散射与经典散射强度；二次特征辐射；X射线的衰减。
3、X射线衍射的几何原理
X射线衍射方向；布拉格定律；倒易点阵；倒易点阵的定义，倒易点阵的某些关系式，倒易点阵的性质倒易空间中表示衍射条件的矢量方程，埃瓦尔德图解；X射线衍射强度；一个晶胞的散射振幅；结构因数的计算；粉末多晶的积分强度公式。
4、X射线衍射束的强度
一个电子对X射线的散射；一个原子对X射线的散射；单胞对X射线的散射；一个小晶体对X射线的散射；一个小晶体衍射的积分强度；粉末多晶体衍射的积分强度。
5、X射线衍射方法
类型和发展；粉末照相法；粉末法成象原理，德拜－谢乐法；劳厄实验方法：劳厄法成象原理和衍射斑点分布规律；劳厄衍射花样指数化；多晶衍射仪法；测角器，探测器，计数电路，实验条件选择及试样制备。
6、多晶体的物相分析
基本原理：PDF卡片，PDF卡片索引，分析方法，计算机自动检索；物相的定量分析原理和方法。 7、点阵常数的精确测定
粉末衍射花样的指标化：立方晶体衍射花样的指标化，非立方晶体粉末衍射花样的指标化；点阵常数测量中误差的来源；照相法中θ测量误差的来源，衍射仪法中的测量误差；点阵常数精确测定的方法；标定物质的使用（内标法），精确的试验技术（straumanis法），试验结果的数学处理方法。
8、X射线应力测定
X射线应力测定的基本原理；X射线应力测定方法；X射线应力测定仪法，常规衍射仪法。 9、电子光学基础
10、电子与物质的交互作用
散射：原子核对电子的弹性散射，原子核对电子的非弹性散射，核外电子对入射电子的非弹性散射；高能电子与样品物质交互作用产生的电子信息
二次电子（SE），背散射电子（BE），吸收电子（AE），特征X射线及俄歇电子，自由载流子形成所伴生效应，入射电子和晶体中电子云相互作用，入射电子和晶格相互作用，周期脉冲电子入射的电声效应，透射电子（TE）。
11、透射电子显微分析
透射电镜的结构及应用：透射电镜的结构，透射电镜成象原理透射电镜的复型技术；电子衍射；电子衍射基本公式和相机常数，选区电子衍射，常见的几种电子衍射谱，电子衍射花样的标定；金属薄膜的透射电子显微分析，
金属薄膜样品的制备，薄晶体样品的衍衬成象原理。
12、扫描电子显微分析
扫描电镜工作基本原理，扫描电镜的结构，扫描电镜的主要性能，样品制备；扫描电镜在材料研究中的应用；表面形貌衬度及其应用，电子背散射衬度及其应用。
13、X射线能量色散谱分析
X射线能量色散谱仪的分析原理、实验方法和应用。
14、电子能量损失谱分析
电子能量损失谱仪的分析原理、实验方法和应用。 15、电子显微分析技术的新进展
三、课程的教学要求
1、绪论
2、X射线物理学基础
掌握X射线的本质、连续X射线谱，特征X射线谱、X射线与物质相互作用、经典散射与经典散射强度；二次特征辐射；X射线的衰减。
3、X射线衍射的几何原理
掌握布拉格定律、倒易点阵的定义，了解倒易点阵的某些关系式，倒易点阵的性质倒易空间中表示衍射条件的矢量方程，掌握埃瓦尔德图解。
4、X射线衍射束的强度
理解一个电子对X射线的散射、一个原子对X射线的散射、单胞对X射线的散射；掌握结构因子计算；理解一个小晶体对X射线的散射；一个小晶体衍射的积分强度；粉末多晶体衍射的积分强度。
5、X射线衍射方法
了解类型和发展；粉末照相法；粉末法成象原理，德拜－谢乐法；劳厄实验方法：劳厄法成象原理和衍射斑点分布规律；劳厄衍射花样指数化；掌握多晶衍射仪法；了解测角器，探测器，计数电路，实验条件选择及试样制备。
6、多晶体的物相分析
掌握基本原理，了解PDF卡片，PDF卡片索引，掌握物相的定性和定量分析原理和方法。 7、点阵常数的精确测定
掌握立方晶体衍射花样的指标化；理解点阵常数测量中误差的来源；照相法中θ测量误差的来源，衍射仪法中的测量误差；掌握点阵常数精确测定的方法
8、X射线应力测定
理解X射线应力测定的基本原理；掌握X射线应力测定方法。 9、电子光学基础 理解电子光学的原理。
10、电子与物质的交互作用
理解原子核对电子的弹性散射，原子核对电子的非弹性散射，核外电子对入射电子的非弹性散射；高能电子与样品物质交互作用产生的电子信息。二次电子（SE），背散射电子（BE），吸收电子（AE），特征X射线及俄歇电子，自由载流子形成所伴生效应，入射电子和晶体中电子云相互作用，入射电子和晶格相互作用，周期脉冲电子入射的电声效应，透射电子（TE）。
11、透射电子显微分析
了解透射电镜的结构、成象原理透射；掌握电子衍射和电子衍射花样的标定；理解薄膜的透射电子显微分析，薄晶体样品的衍衬成象原理。
12、扫描电子显微分析
理解扫描电镜工作基本原理，扫描电镜的结构，扫描电镜的主要性能，样品制备；扫描电镜在材料研究中的应用；掌握表面形貌衬度及其应用。
13、X射线能量色散谱分析
了解X射线能量色散谱仪的分析原理、实验方法和应用。 14、电子能量损失谱分析
了解X射线电子能量损失谱仪的分析原理、实验方法和应用。 15、电子显微分析技术的新进展 了解电子显微分析技术的新进展。