材料研究方法

（表格內(nèi)容參考資料）

（注：表格內(nèi)容參考資料）

（注：課程大綱排版從左到右列）

材料研究方法課程首先介紹晶體學(xué)基礎(chǔ)知識，然后介紹X射線的物理基礎(chǔ)、X射線衍射的方向與強(qiáng)度、多晶體X射線衍射分析的方法、X射線衍射儀及其在物相鑒定、宏微觀應(yīng)力與晶粒尺寸的測定、多晶體的織構(gòu)分析等方面的應(yīng)用；介紹了電子衍射的物理基礎(chǔ)、衍射成像、運(yùn)動學(xué)襯度理論、高分辨透射電子顯微技術(shù)及透射電子顯微鏡、掃描電鏡、掃描透射電鏡、電子探針、原子探針和背散射電子衍射儀的結(jié)構(gòu)原理與應(yīng)用；介紹了AES、XPS、XRF、STM、AFM、LEED等常用表面分析技術(shù)和TG、DTA、DSC等常用熱分析技術(shù)的原理、特點(diǎn)及其應(yīng)用；最后介紹了EBSD、紅外光譜、拉曼光譜和ICP等。書中研究和測試的材料包括金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料、非晶態(tài)材料、金屬間化合物、復(fù)合材料等。

材料研究方法課程背景

材料、信息和能源是中國國民經(jīng)濟(jì)的三大支柱，同時材料又制約著另兩支柱的發(fā)展，是21世紀(jì)科技發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。在此背景下，南京理工大學(xué)開設(shè)了材料研究方法課程。

材料研究方法課程定位

材料研究方法是材料專業(yè)的核心課程，也是全中國博士研究生入學(xué)考試的必考科目。

通過材料研究方法課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握X射線衍射分析和電子衍射顯微分析的基本概念、原理，掌握運(yùn)用X射線衍射和電子衍射進(jìn)行材料分析的基本方法，了解其它常見的材料研究方法如：SEM、APT、EDS、AES、LEED、STM、EBSD、DSC及光譜分析等。

2019年1月8日，該課程被中華人民共和國教育部認(rèn)定為“2018年國家精品在線開放課程”。

材料研究方法預(yù)備知識

學(xué)習(xí)材料研究方法課程，學(xué)習(xí)者需要掌握材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料物理、材料物理化學(xué)、力學(xué)性能等課程知識。

材料研究方法學(xué)習(xí)資料

（注：表格內(nèi)容參考資料）

朱和國，南京理工大學(xué)教授、博士、博士生導(dǎo)師。

尤澤升，博士、南京理工大學(xué)副教授，任職于南京理工大學(xué)格萊特納米科技研究所。

劉吉梓，博士，南京理工大學(xué)格萊特納米科技研究所副教授，主管球差矯正電鏡新技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用。

黃鳴，南京理工大學(xué)講師。

沙剛，南京理工大學(xué)教授。

胡蓉，南京理工大學(xué)副教授。

李建亮，南京理工大學(xué)副教授。 2100433B

1. 緒論

1.1 材料結(jié)構(gòu)及其層次

1.2 研究方法的種類

1.2.1 圖像分析法

1.2.2 非圖像分析法

2 光學(xué)顯微分析

2.1 晶體光學(xué)基礎(chǔ)

2.1.1 可見光的一般知識

2.1.2 光性均質(zhì)體和光性非均質(zhì)體

2.1.3 光率體

2.1.4 光性方位

2.2偏光顯微鏡及薄片的制備

2.2.1 偏光顯微鏡的構(gòu)造

2.2.2 偏光顯微鏡的調(diào)節(jié)和校正

2.2.3 偏光顯微鏡研究試樣的制備

2.3 偏光顯微鏡下礦物的光學(xué)性質(zhì)

2.3.1 單偏光系統(tǒng)下礦物的光學(xué)性質(zhì)

2.3.2 正交偏光系統(tǒng)下礦物的光學(xué)性質(zhì)

2.3.3 聚斂偏光系統(tǒng)下礦物的光學(xué)性質(zhì)

2.4 反光顯微鏡光片研究

2.4.1 反射光學(xué)基礎(chǔ)

2.4.2 反光顯微鏡

2.4.3 反光顯微鏡試樣的制備

2.4.4 反射光下礦物的光學(xué)性質(zhì)

習(xí)題與思考題

3 X射線衍射分析

3.1 X射線的物理基礎(chǔ)

3.1.1 X射線的本質(zhì)

3.1.2 X射線的強(qiáng)度

3.1.3 X射線的產(chǎn)生

3.1.4 X射線的性質(zhì)

3.1.5 X射線譜

3.1.6 X射線與物質(zhì)的相互作用

3.2 X射線衍射的幾何條件

3.2.1 勞埃方程

3.2.2 布拉格方程

3.2.3 厄瓦爾德圖解

3.3 X射線衍射強(qiáng)度

3.3.1 一個電子對X射線的散射強(qiáng)度

3.3.2 一個原子對X射線的散射強(qiáng)度

3.3.3 一個晶胞對X射線的散射強(qiáng)度

3.3.4 一個小晶體對X射線的散射強(qiáng)度和衍射積分強(qiáng)度

3.3.5 粉末多晶的衍射積分強(qiáng)度

3.3.6 影響衍射強(qiáng)度的其它因素

3.4 X射線衍射方法

3.4.1單晶體衍射方法

3.4.2 多晶體衍射方法

3.5物相分析

3.5.1 物相定性分析

3.5.2物相定量分析

3.6 X射線衍射技術(shù)在其它方面的應(yīng)用

3.6.1 點(diǎn)陣常數(shù)的精確測定

3.6.2晶粒尺寸的測定

3.6.3 殘余應(yīng)力的測定

3.6.4 單晶取向的測定

習(xí)題與思考題

4 電子顯微分析

4.1電子光學(xué)基礎(chǔ)

4.1.1電子的波動性和電子波長

4.1.2電子透鏡

4.1.3電磁透鏡的像差和分辨率

4.1.4 電磁透鏡的場深和焦深

4.2 透射電子顯微分析

4.2.1 透射電鏡的工作原理

4.2.2 透射電鏡的結(jié)構(gòu)

4.2.3 電子衍射

4.2.4透射電鏡的成像操作

4.2.5透射電鏡的主要性能

4.2.6透射電鏡的像襯度

4.2.7 透射電鏡樣品的制備

4.3 掃描電子顯微鏡

4.3.1 掃描電鏡的工作原理

4.3.2 掃描電鏡成像的物理信號

4.3.3 掃描電鏡的結(jié)構(gòu)

4.3.4 掃描電鏡的主要性能

4.3.5 掃描電鏡的像襯度

4.3.6 掃描電鏡樣品的制備

4.4 電子探針X射線顯微分析

4.4.1 電子探針的工作原理和結(jié)構(gòu)

4.4.2 X射線譜儀

4.4.3 電子探針的分析方法

4.5 電鏡的近期發(fā)展

4.5.1 高分辨電鏡

4.5.2 超高壓電鏡

4.5.3 掃描透射電鏡

4.5.4 分析電鏡

4.5.5 低真空掃描電鏡

4.5.6低電壓掃描電鏡

習(xí)題與思考題

5 熱分析

5.1 概述

5.1.1 熱分析的術(shù)語定義與分類

5.1.2. 熱分析的測定方法

5.1.3 熱分析的應(yīng)用

5.2 差熱分析

5.2.1差熱分析的基本原理

5.2.2 差熱分析儀

5.2.3 差熱曲線的分析及影響因素

5.2.4 差熱分析的應(yīng)用

5.3 差示掃描量熱分析

5.3.1 基本原理與差示掃描量熱儀

5.3.2 差示掃描量熱曲線

5.3.3 影響差示掃描量熱曲線的因素

5.3.4差示掃描量熱法的應(yīng)用

5.4 熱重分析

5.4.1熱重分析儀

5.4.2 熱重曲線

5.4.3影響熱重曲線的因素

5.4.4 熱重分析的應(yīng)用

5.5 熱膨脹分析法

5.5.1 熱膨脹的基本原理

5.5.2 熱膨脹儀

5.5.3 熱膨脹的應(yīng)用

5.6 綜合熱分析

5.6.1 綜合熱分析原理

5.6.2 綜合熱分析的應(yīng)用實例

習(xí)題與思考題

6 光譜分析簡介

6.1 概述

6.1.1 物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與能態(tài)

6.1.2 電磁輻射與物質(zhì)的相互作用

6.1.3 光譜的分類

6.1.4 光譜分析

6.2 紅外吸收光譜分析

6.2.1 紅外光譜

6.2.2 紅外吸收光譜法的基本原理

6.2.3紅外吸收光譜分析的特點(diǎn)

6.2.4 紅外吸收光譜圖

6.2.5 紅外光譜儀

6.2.6 紅外光譜樣品的制備

6.2.7 紅外光譜的應(yīng)用

6.3 激光拉曼光譜

6.3.1 拉曼光譜的基本原理

6.3.2 拉曼光譜圖

6.3.3 拉曼光譜的實驗裝置

6.3.4 拉曼光譜樣品的制備

6.3.5 拉曼光譜與紅外光譜的比較

6.3.6 拉曼光譜在無機(jī)材料中的應(yīng)用

習(xí)題與思考題

7 其他分析方法

7.1色譜分析

7.1.1色譜圖及色譜基本參數(shù)

7.1.2 色譜法基本理論

7.1.3 色譜定性和定量分析

7.1.4 氣相色譜法

7.1.5 高效液相色譜法

7.2掃描隧道顯微鏡

7.2.1掃描隧道顯微鏡的工作原理

7.2.2掃描隧道顯微鏡的結(jié)構(gòu)和工作方法

7.2.3掃描隧道顯微鏡的應(yīng)用

7.3原子力顯微鏡

7.3.1原子力顯微鏡的工作原理

7.3.2原子力顯微鏡的結(jié)構(gòu)和工作方法

7.3.3原子力顯微鏡的應(yīng)用

7.4 X射線光電子能譜分析

7.4.1 X射線光電子能譜的基本原理

7.4.2 X射線光電子能譜儀的結(jié)構(gòu)

7.4.3 X射線光電子能譜分析的特點(diǎn)

7.4.4 X射線光電子能譜分析的應(yīng)用

7.5穆斯堡爾譜分析

7.5.1穆斯堡爾效應(yīng)

7.5.2穆斯堡爾儀的結(jié)構(gòu)與工作方法

7.5.3穆斯堡爾譜分析的原理及應(yīng)用

7.6核磁共振譜分析

7.6.1核磁共振譜法基本原理

7.6.2核磁共振譜儀的基本結(jié)構(gòu)和測量方法

7.6.3核磁共振譜分析的應(yīng)用

習(xí)題與思考題

附錄

附錄1 常用分析方法符號與縮略語

附錄2 常用物理參數(shù)

附錄3 元素的物理性質(zhì)

附錄4 K系標(biāo)識譜線的波長、吸收限和激發(fā)電壓2100433B

地質(zhì)學(xué)研究方法和試驗研究方法是工程巖土學(xué)的基本研究方法。強(qiáng)調(diào)對巖體﹑土體自然產(chǎn)出條件﹐地質(zhì)成因﹑結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征的現(xiàn)場宏觀研究和宏觀﹑微觀研究密切相結(jié)合。

與其他學(xué)科的關(guān)系

巖體和土體是一切地質(zhì)作用發(fā)育的環(huán)境﹐也是形成地區(qū)工程地質(zhì)條件的主要因素。因此﹐工程巖土學(xué)是開展整個工程地質(zhì)學(xué)研究的理論基礎(chǔ)。2100433B