《材料近代分析方法》课程教学大纲
一．课程基本信息
开课单位 材料科学与工程学院
课程编号：06010095b
英文名称：Modern Methods of Materials Testing
学时：总计40学时，其中理论授课36学时，实验4学时。
学分：2.5学分
面向对象：金属材料工程专业、 焊接技术与工程、材料成型与控制工程等本科专业
先修课程：《大学物理》、《电力电子技术》、《材料科学基础》等。
教材：《材料分析测试技术》，周玉，哈尔滨工业大学出版社，1998
主要教学参考书目或资料：
1、《金属电子显微分析》，陈世扑，北京：机械工业出版社，1982
2、《金属X射线衍射与电子显微分析技术》，李树堂，北京：冶金工业出版社，1980
3、《透射电子显微学》，孟庆昌，哈尔滨工业大学出版社，1998
二．教学目的和任务
本课程是金属材料工程专业的主要专业基础理论课，主要学习应用X射线衍射和电子显微镜分析材料微观组织结构的原理，使学生掌握实验设备的特性和试验方法，以便分析并解决材料研究与开发中的问题。
三．教学目标与要求
本门课程通过授课、实验等教学环节，使学生了解X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、电子探针等设备的作用和功能；掌握X射线衍射、电子衍射等技术领域中的基本理论、基本知识；初步掌握X射线衍射、电子衍射的分析方法。
四．教学内容、学时分配及其基本要求
第一章X射线的性质 （4学时。含绪论1学时）
（一）教学内容
1、绪论；
2、X射线的产生与X射线管；
3、X射线谱；
4、X射线与物质的相互作用。
（二）基本要求
1、了解材料分析方法在材料研究与开发中的作用；
2、了解材料分析手段的发展过程和现状，明确本课程的任务和要求；
3、掌握X射线谱和X射线与物质的相互作用；
4、掌握各种电磁谱的范围，X射线的产生过程。
第二章X射线衍射方向（2学时）
（一）教学内容
1、 晶体几何学基础；
2、 衍射的概念与布拉格方程；
3、 布拉格方程的讨论；
4、 衍射方法。
（二）基本要求
1、了解衍射的概念；
2、掌握布拉格方程，衍射方法。
第三章X射线衍射强度（4学时）
（一）教学内容
1、 结构因子；
2、 多晶体的衍射强度；
3、 积分强度计算举例。
（二）基本要求
1、了解X射线衍射强度的物理概念，粉末法中影响X射线强度的五个因素和积分强度计算方法；
2、掌握电子、原子和晶胞对X射线的散射。X射线谱和X射线与物质的相互作用。
第四章 多晶体分析方法（2学时）
（一）教学内容
1、 粉末照相法；
2、 X射线衍射仪；
3、 衍射仪的测量方法与实验参数；
4、 点阵常数的精确测定。
（二）基本要求
1、了解X射线衍射仪的构造；
2、了解X射线仪工作原理和实验方法；
3、掌握X射线与物质的相互作用；
4、掌握精确测定点阵常数的方法。
第五章X射线物相分析 （6学时。含讲授4学时，实验2学时）
（一）教学内容
1、定性分析的原理和分析思路；
2、粉末衍射卡片的组成；
3、PDF卡片的索引；
4、物相定性分析方法；
5、物相定量分析。
（二）基本要求
1、了解X射线物相定性分析的原理和分析思路，物相定性分析方法；
2、掌握PDF卡片的索引和物相定量分析的基本原理。
第六章 宏观应力测定（2学时）
（一）教学内容
1、单轴应力测定原理；
2、平面应力测定原理。
（二）基本要求
1、了解应力的测定原理和试验方法；
2、掌握试验精度的保证及测试原理的适用条件。
第七章 电子光学基础（1学时）
（一）教学内容
1、电子波与电磁透镜；
2、电磁透镜的像差与分辨本领；
3、电磁透镜的景深和焦长。
（二）基本要求
1、了解电子波与电磁透镜、电磁透镜的像差与分辨本领；
2、掌握电磁透镜的景深与焦长。
第八章 透射电子显微镜（2学时）
（一）教学内容
1、透射电子显微镜的结构与成像原理；
2、主要部件的结构与工作原理；
3、透射电子显微镜分辨本领和放大倍数的测定。
（二）基本要求
1、了解透射电子显微镜的结构与成像原理，主要部件的结构与工作原理，透射电子显微镜分辨本领和放大倍数的测定。
第十章 电子衍射（5学时）
（一）教学内容
1、电子衍射原理；
2、电子显微镜中的电子衍射；
3、单晶体电子衍射花样标定。
（二）基本要求
1、了解电子衍射原理；
2、了解复杂电子衍射花样；
3、掌握单晶体电子衍射花样标定。
第十一章 晶体薄膜衍射成像分析（4学时）
（一）教学内容
1、薄膜样品的制备；
2、衍射成像原理；
3、消光距离；
4、衍射运动学简介；
5、晶体缺陷分析。
（二）基本要求
1、了解衍衬成像原理和晶体缺陷分析；
2、了解消光距离和衍射运动学。
第十二章 扫描电子显微镜（3学时，含讲授2学时，实验1学时）
（一）教学内容
1、电子束与固体样品作用时产生的信号；
2、扫描电子显微镜的构造和工作原理；
3、扫描电子显微镜的主要性能；
4、表面形貌衬度原理及其应用；
5、原子序数衬度原理及其应用。
（二）基本要求
1、了解电子束与固体样品的作用；
2、了解扫描电子显微镜的构造、工作原理及主要性能指标；
3、掌握表面形貌衬度原理及其应用和原子序数衬度原理及其应用。
第十三章 电子探针显微分析（3学时，含讲授2学时，实验1学时）
（一）教学内容
1、电子探针仪的结构与工作原理；
2、电子探针仪的分析方法及应用。
（二）基本要求
1、了解电子探针仪的结构与工作原理；
2、掌握电子探针仪的分析方法及应用。
第十四章 其它显微分析方法简介（2学时）
（一）教学内容
1、离子探针；
2、低能电子衍射；
3、俄歇电子能谱仪；
4、场离子显微镜；
5、扫描隧道显微镜（STM）与原子力显微镜（AFM）；
6、X射线光电子能谱仪。
（二）基本要求
1、了解离子探针、低能电子衍射、俄歇电子能谱仪、场离子显微镜、扫描隧道显微镜（STM）与原子力显微镜（AFM）分析的基本原理和应用；
2、了解材料分析手段的发展过程和现状，明确本课程的任务和要求。
五．教学方法及手段
采用多媒体和板书相结合的方式。
六．考核方式及考核方法
本课程为必修考查课程，学生的成绩可根据平时成绩、出勤、实验成绩和课程考试成绩确定。
七．课内实验（上机）教学安排
序号 | 实验项目 | 学时 | 性质 | 类型 |
1 | X射线衍射仪的结构及物相分析 | 2 | 必做 | 综合 |
2 | 扫描电子显微镜结构、微观组织及断口分析 | 1 | 必做 | 演示 |
3 | 电子探针仪的结构与微区成分分析 | 1 | 必做 | 演示 |
制定人：喻利花 审定人：徐玉松