孙继兵课件X射线物理学基础.ppt

材料的显微组织结构所涉及的内容包括:1、显微化学成分(不同相的成分,基体与析出相的成分,偏析等);2、晶体结构与晶体缺陷(面心立方、体心立方、位错、层错等);3、晶粒大小与形态(等轴晶、柱状晶、枝晶等);4、相的成分、结构、形态、含量及分布(球、片、棒、沿晶界聚集或均匀分布等);5、界面(表面、相界与晶界);6、位向关系(惯****面、孪生面、新相与母相);7、夹杂物;8、内应力(喷丸表面,焊缝影响区等)。1教师:孙继兵传统的分析显微组织结构方法只能给出所测定材料的一块试样的平均成分(所含每种元素的平均含量),并达到很高的精度。不能给出所含元素的分布情况(如偏析,同一元素在不同相种的含量不同等)。光谱分析给出的结果也是样品的平均成分。显微组织结构依靠光学显微镜成分分析依靠化学分析光学显微镜的放大倍数一般小于1000倍,只能观察到100nm尺寸级别的组织结构只能观察表面形态而不能观察材料内部的组织结构更不能对所观察的显微组织进行同位微区成分分析。2教师:孙继兵现代分析方法-本课程主要内容这门课程主要包括两部分的内容,即:X射线衍射和电子显微分析。X射线衍射(XRD,X-RayDiffraction)电子显微镜(EM,ElectronMicroscope)透射电子显微镜(TEM,TransmissionElectronMicroscope)扫描电子显微镜(SEM,ScanningElectronMicroscope)电子探针显微分析(EPMA,ElectronProbeMicro-Analysis)扫描透射电子显微镜(STEM,ScanningTransmissionElectronMicroscope)3教师:孙继兵XRDXRD是利用X射线在晶体中的衍射现象来分析材料的晶体结构、晶格参数、晶体缺陷(位错等)、不同结构相的含量及内应力的方法。这种方法是建立在一定晶体结构模型基础上的间接方法,即根据与晶体样品产生衍射后的X射线信号的特征去分析计算出样品的晶体结构与晶格参数,并可以达到很高的精度。缺点:然而由于它不是像显微镜那样直观可见的观察,因此也无法把形貌观察与晶体结构分析微观同位地结合起来。由于X射线聚焦的困难、所能分析样品的最小区域(光斑)在毫米数量级,因此对微米及纳米级的微观区域进行单独选择性分析也是无能为力的。4教师:孙继兵电子显微镜(1)透射电子显微镜:是采用透过薄膜样品的电子束成像来显示样品内部组织形态与结构的同时,对所观察的区域进行晶体结构鉴定(同位分析)。,放大倍数可达106(一百万)倍。扫描电子显微镜:是利用电子束在样品表面扫描激发出来代表样品表面特征的信号成像的。最常用来:1)观察样品微观组织表面形貌(断口等)。分辨率可达到1nm,放大倍数可达2×105(20万)倍。2)还可以观察样品表面的成分分布情况。5教师:孙继兵电子显微镜(2)电子探针显微分析:是利用聚焦得很细的电子束打在样品的微观区域,激发出样品该区域的特征X射线,分析其X射线的波长或能量和强度来确定样品微观区域的化学成分。将扫描电镜与电子探针结合起来,则可以在观察微观形貌的同时对该微观区域进行化学成分同位分析。扫描透射电子显微镜:是同时具有SEM和TEM的双重功能,如配上电子探针附件(分析电镜),则可实现对微观区域的组织形貌观察、晶体结构鉴定及化学成分测试三位一体的同位分析。6教师:孙继兵参考书1、:***出版社,2000(27元)2、周玉,—:哈尔滨工业大学出版社,1998.()3、.***出版社,1980.()4、左演声,陈文哲,,2000.(28元)5、.***出版社,1987()6、刘文西,黄孝瑛,,1989。()—研究生用。7、:上海***,1987.()—研究生用。7教师:孙继兵第一篇X射线衍射第一章X射线的物理学基础第二章X射线衍射方向第三章X射线衍射强度第四章多晶体分析方法第五章X射线物相分析8教师:孙继兵第一章X射线的物理学基础第一节X射线线的介绍第二节X射线的产生及X射线管第三节X射线谱第四节X射线与物质相互作用第五节X射线的探测与防护本章思考与作业题9教师:孙继兵第一节X射线线的介绍一、X射线的应用1895年,德国物理学家伦琴(),在研究真空管中的高压放电现象时,发现了一种不可见的射线,这种射线的穿透力很强,能穿透木块、玻璃甚至金属,因为对它了解还甚少,故命名为X射线。后人为了纪念发现者,也称它