材料現(xiàn)代研究方法教學大綱

1、材料現(xiàn)代研究方法Modernresearchmethodsformaterials課程編碼：05410801學位課程/非學位課程：學位課程學時/學分：60/4先修課程：材料科學概論、材料科學基礎、材料物理、無機材料工學一、課程在人才培養(yǎng)中的地位和作用材料現(xiàn)代研究方法是材料科學與工程專業(yè)必修的一門技術基礎課。其主要內容包括:X射線衍射分析技術、電子顯微鏡分析技術、熱分析技術、紅外光譜分析等。通過本課程的學習，使學生掌握材料研究的基本方法，學會進行材料微觀組織結構分析和物理性能分析的常用儀器設備的原理及使用方法，為學生今后從事材料科學與工程領域打下基礎。二、課程教學目標（一）知識目標理論課主要掌握

2、各種分析方法的原理，儀器的構造及原理，分析結果的解釋。實驗課主要掌握常見儀器操作，實際結果分析、著重動手能力的培養(yǎng)和常見材料顯微結構的感性認識。（二）能力目標掌握各種材料的研究方法和實驗技術，注重理論與實踐緊密結合，使學生對各類測試方法的原理和應用有深刻的理解，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。（三）素質目標通過本課程教學，應注重培養(yǎng)學生以下素質：（1）求實精神通過本課程教學，培養(yǎng)學生追求真理的勇氣、嚴謹求實的科學態(tài)度和刻苦鉆研的作風。（2）創(chuàng)新意識通過學習，引導學生樹立科學的世界觀，激發(fā)學生的求知熱情、探索精神、創(chuàng)新欲望，以及敢于向舊觀念挑戰(zhàn)的精神。（3）科學態(tài)度培養(yǎng)學生的科學研究態(tài)度，使學

3、生學會借助儀器發(fā)掘科學的內在規(guī)律，逐步增強認識和掌握科學規(guī)律的自主能力。樹立愛國主義、社會主義與共產主義的思想，形成科學的世界觀、人生觀與價值觀。三、課程教學內容（一）課程的知識體系知識領域A：X射線衍射分析技術知識單元A1：X射線物理學基礎知識單元A2:X射線衍射方向知識單元A3:X射線衍射強度知識單元A4:多晶體分析方法知識單元A5:物相分析及點陣參數精確測定知識單元A6:宏觀殘余應力的測定知識領域B:電子顯微鏡分析技術知識單元B1:電子光學基礎知識單元B2:透射電子顯微鏡知識單元B3:電子衍射知識單元B4:晶體薄膜衍襯成像分析知識單元B5:掃描電子顯微鏡知識單元B6:電子探針顯微分析知識

4、單元B7:其它顯微分析方法簡介知識領域C:熱分析技術知識單元01:差熱分析知識單元02:差熱掃描量熱分析知識領域D:紅外光譜分析知識單元D1:紅外光譜分析基本原理知識單元D2:紅外分光光度計的構造和工作原理知識單元D3:紅外光譜分析方法和應用（二）課程涵蓋的知識單元序號知識領域核心知識單元（參考學時）選修知識單元（參考學時）1X射線衍射分析技術A2、A3、A4、A5（16學時）A1、A6（6學時）2電子顯微鏡分析技術B2、B3、B5（18學時）B1、B4、B6、B7（8學時）3熱分析技術01、02（4學時）4紅外光譜分析D1、D3（6學時）D2（2學時）（三）知識單元的描述知識單元A1:X射線

5、物理學基礎參考學時：4學時知識點：X射線的本質，X射線的產生，X射線譜產生的實質，X射線譜的實驗規(guī)律，X射線與物質的相互作用，X射線衰減規(guī)律及其在實際中的應用。學習目標：1 .理解X射線與物質的相互作用機制、X射線的產生機制。2 .了解X射線譜的實驗規(guī)律、X射線的產生裝置、x射線防護知識。3 .掌握X射線的本質、X射線譜產生的實質。知識單元A2:X射線衍射方向參考學時：3學時知識點：晶體幾何學基礎、衍射的概念、布拉格方程以及衍射方法；倒易點陣；結構因子、多晶體的衍射強度和積分強度計算學習目標：1. 理解布拉格方程、衍射的概念。2. 了解晶體幾何學基礎。3. 掌握衍射的概念、布拉格方程以及衍射方

6、法；掌握結構因子、多晶體的衍射強度和積分強度計算。4. 應用布拉格方程求算晶面間距。知識單元A3：X射線衍射強度參考學時：3學時知識點：電子、原子、晶胞的衍射強度與結構因子；多晶體衍射強度，多重性因子，羅侖茲因子，吸收因子，溫度因子，粉末衍射強度；積分強度學習目標：1. 理解X射線衍射強度的含義2. 了解多重性因子，羅侖茲因子，吸收因子，溫度因子等概論3. 掌握結構因子、多晶體的衍射強度和積分強度計算知識單元A4：多晶體分析方法參考學時：6學時知識點：定性分析的原理和分析思路；粉末衍射卡片的組成與PDF卡片的索引；物相的定性分析和定量分析。學習目標：1. 理解x射線衍射儀的結構；2. 了解點陣

7、常數的精確測定；3. 掌握掌握粉末照相法、衍射儀的測量方法與實驗參數；知識單元A5：物相分析及點陣參數精確測定參考學時：4學時知識點：粉末照相法；x射線衍射儀的結構；衍射儀的測量方法與實驗參數；點陣常數的精確測定；學習目標：1. 理解PDF卡片的內容及含義2. 了解物相定量分析方法、點陣常數的精確測定3. 掌握多晶體的物相分析原理、物相定性分析方法。4. 應用物相定性分析方法分析物質。知識單元A6：宏觀殘余應力的測定參考學時：2學時知識點：宏觀應力；微觀應力學習目標：1. 理解三類應力的實質、試驗精度的保證及測試原理的使用條件2. 了解試驗方法3. 掌握X射線應力測定的基本原理4. 應用基本原

8、理測試應力知識單元B1：電子光學基礎參考學時：2學時知識點：電子波與電磁透鏡、電磁透鏡的像差與分辨本領、電磁透鏡的景深和焦長學習目標：1. 理解高能電子與樣品物質交互作用產生的電子信息2. 了解高能電子與樣品物質交互作用產生的電子信息的應用范圍3. 掌握原子核對電子的彈性散射和非彈性散射及核外電子對入射電子的非彈性散射基本概念4. 應用電子信息版別物質類型知識單元B2：透射電子顯微鏡參考學時：6學時知識點：透射電子顯微鏡的結構與成像原理、主要部件的結構與工作原理；透射電子顯微鏡分辨本領和放大倍數的測定學習目標：1. 理解透射電鏡的結構2. 了解透射電鏡的應用3. 掌握透射電鏡成像原理,掌握透射

9、電鏡的復型技術和方法,4. 應用：能夠進行透射電子顯微鏡的樣品知識單元B3：電子衍射參考學時：6學時知識點：電子衍射原理、電子顯微鏡中的電子衍射、單晶體電子衍射花樣標定以及復雜電子衍射花樣。學習目標：1. 理解電子衍射原理2. 了解復雜電子衍射花樣3. 掌握電子顯微鏡中的電子衍射、單晶體電子衍射花樣標定4. 應用電子衍射分析晶體知識單元B4：晶體薄膜衍襯成像分析參考學時：2學時知識點：晶體薄膜衍襯成像學習目標：1. 理解晶體薄膜衍襯成像原理2. 了解晶體薄膜衍襯成像技術3. 掌握晶體薄膜衍襯成像分析原理和方法4. 應用進行薄膜樣品制備知識單元B5：掃描電子顯微鏡參考學時：6學時知識點：電子束與

10、固體樣品作用、掃描電子顯微鏡的構造和工作原理、掃描電子顯微鏡的主要性能、表面形貌襯度原理及其應用、原子序數襯度原理及其應用學習目標：1. 理解掃描電子顯微鏡的構造和工作原理2. 了解電子束與固體樣品作用時產生的信號3. 掌握掃描電子顯微鏡的主要性能、表面形貌襯度原理及其應用4. 應用SEM®像分析物質知識單元B6：電子探針顯微分析參考學時：2學時知識點：電子探針分析構造及應用、電子探針分析原理、微區(qū)成分分析技術學習目標：1. 理解電子探針分析構造2. 了解電子探針分析應用3. 掌握電子探針分析方法及微區(qū)成分分析技術4. 應用微區(qū)分析技術分析物質成分和結構知識單元B7：其它顯微分析方法

11、簡介參考學時：2學時知識點：離子探針、低能電子衍射、俄歇電子能譜儀、場離子顯微鏡、掃描隧道顯微鏡(STM)與原于力顯微鏡(AFM)以及X射線光電子能譜儀學習目標：1. 理解原于力顯微鏡(AFM)以及X射線光電子能譜儀構造2. 了解離子探針、低能電子衍射、俄歇電子能譜儀、場離子顯微鏡、掃描隧道顯微鏡(STM)與原于力顯微鏡(AFM)以及X射線光電子能譜儀測試儀的應用3. 掌握原于力顯微鏡(AFM)以及X射線光電子能譜儀的測試原理4. 應用AFM析物質形貌、XPS分析物質表面特性知識單元C1：差熱分析參考學時：2學時知識點：儀器構造、差熱分析基本原理、主要應用、應用實例學習目標：1. 理解差熱分析

12、儀器構造及分析過程2. 了解差熱分析主要應用3. 掌握差熱分析基本原理4. 應用差熱分析結構分析物質的穩(wěn)定性知識單元C2：差熱掃描量熱分析參考學時：2學時知識點：儀器構造、差熱掃描量熱分析基本原理、主要應用、應用實例學習目標：1. 理解差熱掃描量熱分析儀器構造及分析過程2. 了解分析儀器構造及分析過程應用領域3. 掌握差示掃描量熱法基本原理4. 應用差示掃描量熱法分析物質的熱性能知識單元D1：紅外光譜分析基本原理參考學時：2學時知識點：紅外吸收本質、基本原理學習目標：1. 理解紅外吸收光譜特征2. 了解紅外吸收光譜與物質結構特征的關系3. 掌握紅外吸收光譜分析的基本原理知識單元D2：紅外分光光

13、度計的構造和工作原理參考學時：2學時知識點：紅外分光光度計的構造、紅外分光光度計的工作原理學習目標：1. 理解紅外分光光度計的構造2. 了解紅外分光光度計的主要用途3. 掌握紅外分光光度計的工作原理知識單元D3：紅外光譜分析方法和應用參考學時：4學時知識點：紅外光譜分析方法、紅外光譜分析過程學習目標：1. 理解紅外光譜譜圖和物質結構的關系2. 了解紅外光譜分析法的優(yōu)缺點3. 掌握紅外光譜分析方法和分析過程4. 應用紅外光譜法分析物質的結構狀態(tài)四、教學方法與手段1教學方法與教學手段以教師講授為主，有重點的講授，采用課堂提問和討論等多種形式，查閱文獻資料，寫文獻綜述，提高學生的交流和自我表達能力。2.課程主要教學方式的學時分配學X：付教j拿學時講授討論課習題課實驗X射線衍射分析技術22184電子顯微鏡分析技術26224熱分析技術44紅外光譜分析862合計（60）605010五、作業(yè)要求1 .課外作業(yè)：教材習題或教師選定聯(lián)系。2 .閱讀與自學：六、教材和主要參考書（一）教材【1】周玉編著.2005.材料分析方法.機械工業(yè)出版社【2】杜希文原續(xù)波主編.2006.材料分析方法.天津大學出版社（二）主要參考書【1】左演聲主編.2005.材料現(xiàn)代分析