材料分析归纳

光学显微镜

分辨率：透镜能分辨的最小距离，也就是透镜的分辨本领。 显微镜总的放大率Γ：是物镜放大率β和目镜放大率Γ1的乘积 有效放大倍率：显微镜放大倍率的极限

扫描电子显微镜sem

扫描电镜的优点:1高的分辨率 2有较高的放大倍数 3有很大的景深 4试样制备简单

景深:是指一个透镜对高低不平的试样各部位能同时聚焦成像的一个能力范围。 SEM中的三种主要信号:背散射电子 二次电子 X射线

扫描电镜衬度像:二次电子像 背散射电子像(可以用来显示形貌衬度，也可以用来显示成分衬度) x射线元素分布图

扫描电镜的工作原理:可以简单地归纳为“光栅扫描，逐点成像”。

扫描电镜应用:断口形貌分析 纳米材料形貌分析 在微电子工业方面的应用

扫描探针显微分析技术spm (探针probe)

扫描隧道显微镜stm(隧道tube)是所有扫描探针显微镜的祖先 一种能够在实空间获得表面原子结构图像的仪器

X射线衍射xrd

衍射:入射的电磁波（x射线）和物质波（电子波）与周期性的晶体物质发生作用，在空间某些方向上发生相干增强，而在其他方向上发生相干抵消，这种现象称为衍射。

衍射是入射波受晶体内周期性排列的原子的作用，产生相干散射的结果。 X射线衍射产生的物理原因:X射线光子与外层弱束缚电子作用后，这些电子将被撞离原运行方向，同时携带光子的一部分能量而成为反冲电子，入射的X光子损失部分能量，造成在空间各个方向的X射线光子的波长不同，位相也不存在确定的关系，因此是一种非相干散射。 而X射线与内层电子相互作用后却可以产生相干增强的衍射。

晶体对X射线的相干衍射

由于原子在晶体中是周期排列的，使得在某些方向的散射波的位相差等于波长的整数倍，散射波之间干涉加强，形成相干散射，从而出现衍射现象。

X射线的产生: 当具有高能量的电子、X射线光子或质子等与原子或分子碰撞时，可能会将原子或分子的一个内层电子轰击出，致使内电子层出现空穴，使之称为受激离子，这种受激离子很不稳定，其较外层的电子向缺电子的内层跃迁，发射出X射线光子，这时在郊外层出现新的空穴，随之又产生响应的X射线发射。这样可得到一系列的特征X射线。

XRD的应用:1物相分析 2精密测定点阵参数 3取向分析 4晶粒（嵌镶块）大小和微观应力的测定 5宏观应力的测定 X射线与物质的相互作用 :吸收 散射

吸收是由于X射线转换成被逐出电子(如光电子、俄歇电子)的动能、荧光X射

线以及热效应等各种能量.

xrd三种常用的实验方法:劳埃法 粉末法 转动晶体法

光电效应：当一束能量为hν的单色光与原子发生相互作用，而入射光量子的能量大于原子某一能级电子的结合能时，发生电离： M + hν= M*+ + e- 光电效应过程同时满足能量守恒和动量守恒

弛豫效应：子从内壳层出射，结果使原来体系中的平衡势场被破坏，形成的离子处于激发态，其余轨道电子结构将作出重新调整。原子轨道半径会发生变化。这种电子结构的重新调整叫电子弛豫。弛豫的结果使离子回到基态，同时释放出弛豫能。

相干散射：入射线光子与原子内层电子发生弹性碰撞， 仅运动方向改变而没有能量改变的散射。

非相下散射：入射线光子与原子外层电子发生非弹性碰撞，不仅运动方向改变而且有能量损失的散射。

热分析（thermal analysis）：在程序控制温度条件下，测量物质的物理性质随温度变化的函数关系的技术。

差热分析(DTA)：在程序控制温度条件下，测量样品与参比物之间的温度差与温度关系的一种热分析方法。

差热分析(DTA)原理：在实验过程中，将样品与参比物的温差作为温度或时间的函数连续记录下来，就得到了差热分析曲线。依据差热分析曲线特征，如各种吸热与放热峰的个数、形状及相应的温度等，可定性分析物质的物理或化学变化过程，还可依据峰面积半定量地测定反应热。

差热分析(DTA)应用：依据峰温、形状和峰数目定性表征和鉴别物质 因为峰面积反映了物质的热效应，依据峰面积定量计算参与反应的物质的量或测定热化学参数