材料结构分析测试

课程编码：280230085601P5002 英文名称：Materials Structure Testing Technology 课时：30 学分：1.00 课程属性：实验课 主讲教师：陈国新

《材料结构分析测试》是先进无机材料研究、开发及产业化不可缺少的技术支撑和工作基础。X射线、电子束与无机材料相互作用的信号丰富，是现代仪器分析最常用的信号激发源。本课程主要围绕X射线衍射、电子显微分析有关的仪器设备，包括XRD（2D-XRD）、TEM及附件（STEM、EDS、EELS）、SEM及附件（EBSD），讲授设备的仪器原理、构成、上机操作及有关的软件使用。本课程是材料物理与化学、材料加工工程、材料与化工以及物理化学等专业研究生的实验课程。
该课程的重要目的是掌握X射线与电子与固体无机材料发生衍射的物理规律，掌握从衍射角度获取、分析材料结构的实验方法，尤其是掌握材料显微结构的分析手段。本课程包括X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能谱仪、电子能量损失谱仪的原理、应用及实验操作；X射线衍射以及有关实验的样品前处理方法。通过本课程的学习，希望学生可以掌握X射线及电镜技术实验方法，为无机材料研究中涉及到的结构分析尤其是显微结构分析提供实验基础。同时介绍主要的材料结构表征前沿实验技术国内外尚存在不少差距，尤其在高端、先进的表征设备及关键部件研发方面，技术被国外垄断。但近年来也有些国内公司在入门级产品方面取得了突破，引导学生树立投身科学研究和技术创新的远大理想，激发学生强烈的使命感和责任心。

大学物理、晶体学基础

第一章 X射线衍射仪（8学时） 8.0学时 陈国新
第1节 了解X射线衍射仪的组成、结构、工作原理、基本操作步骤和注意事项；掌握X射线衍射分析的样品制备方法。
第2节 实验课1：多晶粉体材料的XRD测试，包含样品制备、仪器参数设置、控制软件、数据采集处理。
第3节 实验课2：二维衍射：高分子取向度，金属残余应力和织构。
第4节 实验课3：单晶材料的高分辨XRD测试，结晶完整性分析、组分、厚度、弛豫度等参数的测定，晶格失配及应变状态分析。均匀性分析，倒易空间mapping (RSM)，双轴晶和三轴晶X射线衍射。
第二章 扫描电子显微镜及附件（8学时） 8.0学时 陈国新
第1节 了解扫描电镜及其附件（EDS、EBSD）的组成、结构、工作原理、基本操作步骤和注意事项；掌握扫描电镜的样品制备方法。
第2节 实验课1：扫描电镜样品的制备，包含粉体材料样品制备、不导电样品的镀膜、离子束切割法制备块体样品截面样品、ESSD试样。
第3节 实验课2：掌握扫描电镜的基本操作，可以获取扫描电镜图像及能谱分析。包含样品进出、软件界面，二次电子探头/背散射电子探头的使用。
第4节 实验课3：电子背散射衍射（EBSD）分析晶体取向。
第三章 透射电子显微镜及附件（14学时） 14.0学时 陈国新
第1节 了解透射电镜及其附件（EDS、EELS）的组成、结构、工作原理、基本操作步骤和注意事项；掌握透射电镜的样品制备方法。
第2节 实验课1：透射电镜样品的制备，包含粉体材料、陶瓷等块体材料、薄膜材料截面样品的制样方法。
第3节 实验课2：透射电镜的基本操作，以粉体样为例，可以完成TEM明场像、电子衍射、高分辨像以及能谱的操作。
第4节 实验课3：透射电镜表征晶体材料，以Si或SrTiO3为例，讲授单晶衍射的样品倾转、高分辨像、TEM暗场像以及STEM模式的操作。
第5节 实验课4：电子能量损失谱仪（EELS）设备的使用及数据采集。

研究球差电镜测试新方法开发及应用，原位透射电镜技术开发，电池材料显微结构表征技术