课程目标 At the conclusion of this course,students will be able to: -Characterize the structures and chemistries of materials using traditional analytical experimental techniques. Select the proper characterization techniques to solve problems in research and/or industry
课程目标 6
X射线衍射 X射线的强度 X射线的方向 X射线的性质 晶格常数 物相分析 2sin 0 晶体学基础 应力分析 2d sin 0 nA
2d sin n n 晶体学基础 2 sin d X射线的性质 X射线的方向 X射线的强度 物相分析 晶格常数 应力分析 X射线衍射
晶体学基础 X射线的性质 X射线的方向 X射线的强度 T业27分bacu教p 倒易点阵的性质 (=P✉EwfL,4e" “密他e直平江空响网 个原子对 Tii￥ e 1. Moocksi:2no2n Y Noe Mre 1重1如 0e2gn【 2海信y 20n 232fn Teeapoeal or Z Noneer mwa4气因 于#e4样n记. a女动扩 =1/a=1/b,=1/e 正位舞离 N时I e 33江知 入 a4别3x伽Z 9-2 241 1dt红 通射X射线/-6e其产如 了，相干蓉射 0 sin2y) a”b■agmb0=btw2■cbm0 不烟干射 a'-azh'.ber'-col 电子 质地子 电子 理论上的前提条件 2sin 0 d晶面间距 日入射（或反射）线与晶面之夹角即布拉格角， 2dsin0=nλ 章随机分右的多 理到单易点 n整数即反射的级，波长。 实验条件 H 妇情范围。速变 △d △2 △0cos0 No Lrtice sttein B.=Bpurticle +Brnin d sin 0 阝，= KA +ntan 外推法 Dcos0 c0s20外推法 .c hin'v ↓ △d Nelson-Rley外推法 10代an-6) 内标法 月c0s0=K +nsin 】 D 线对法 0=0 =90 21 =45 晶格常数 应力分析 晶粒尺寸 物相分析
晶体学基础 2d sin n d晶面间距， θ入射(或反射)线与晶面之夹角即布拉格角， n整数即反射的级，λ波长。 X射线的性质 X射线的方向 X射线的强度 • 理论上的前提条件 – 平行、单色X光 – 取向随机分布的多晶样品 – 理想倒易点 • 实验条件 – 样品状态 – 管压、管流、狭缝 – 扫描范围、速度 物相分析 sin cos d d 外推法 • cos2外推法 • Nelson-Riley外推法 内标法 线对法 晶格常数 应力分析 晶粒尺寸 n d 2 sin d M hkl hkl p c P F L A e V V I 2 2 2
光学显微镜 0.6121 △ro5M nsina 孔径光阑 相位衬度 偏振光 暗场 微分干涉 明场 像差 制样 共聚焦扫描 显微镜 人眼 ~0.2mm@25cm 颜色/光强 相位/偏振
光学显微镜 人眼 ~0.2 mm @ 25 cm 颜色/光强 X 相位/偏振 微分干涉 明场 暗场 相位衬度 偏振光 像差 制样 共聚焦扫描 显微镜 孔径光阑
像差(aberration) 孔径光果 色差(chromatic aberr) (aperture diaphragm) Bright-field (BF)and dark-field (DF)are the most 球差(pherical aberr..) ·解决方案 ,决方案 commonly used examination modes. Microscope ·在轴 单色光 减小孔怨 Polished 明场 像差 etched surface 象敏Astigmatism 0 surface groove 暗 grain boundary 像差 @⊕④中 相位衬度(Phase contrast) 场曲Field Curvature 藏变Oi城ortion 关键： ·骑变 1.S波与D波分离 2.使S波移相（超前或带后π/2） 3.降低S波振幅 Phase Contrast Microscope Optic Ro 0.612λ 人眼 拉大S波与 △ro- P泼的据 ~0.2mm@25cm M nsina nsina. 颜色/光强 数值f孔径(numerical aperture,NA) X 相位/偏振 Resolution of naked eye Effective magnification= Resolution of microscope 景深(Depth of field)D,=o15o30m 偏振光(Polarized light) 微分干涉(DIC) 制样 (N.A.)M (um) 目的：去除损伤层，得到表 共聚焦扫描显微镜 位向差 image 面光滑平整的磨面，是显示 材料真实组织的前提。 偏光 相位梯度 ②Object plane 衬度差 > (2 Front focsl 二涉 村度差 各向异性的 着色显示法是使试样表面形成一层等膜（覆盖 金属； 层)，其厚度与各相组成物的品体学取向威化 各向同性的 学成分有关，由于尊膜外表面反射光束与尊膜 和试样表面交界处反射光束之间的干，使各 ①Lamp filament 表面高低差 相的村度提高并呈现色彩
人眼 ~0.2 mm @ 25 cm 颜色/光强 X 相位/偏振 nsin: 数值孔径(numerical aperture, NA) 景深(Depth of field) 孔径光阑 (aperture diaphragm) 偏振光(Polarized light) 微分干涉(DIC) 各向异性的 金属； 各向同性的 表面高低差 明场 暗场 目的：去除损伤层，得到表 共聚焦扫描显微镜 面光滑平整的磨面，是显示 材料真实组织的前提。 制样 着色显示法是使试样表面形成一层薄膜（覆盖 层），其厚度与各相组成物的晶体学取向或化 学成分有关，由于薄膜外表面反射光束与薄膜 和试样表面交界处反射光束之间的干涉，使各 相的衬度提高并呈现色彩