【正文】 子顯微 固體試樣 電子束 透射電子 相干散射電子 背散射電子（成份） 二次電子（ SEM） 俄歇電子 陰極熒光 特征 X射線 nA 吸收電子 30 8/24/2022 4:00 AM 材料微觀分析技術(shù)的應(yīng)用 水晶 or 水晶玻璃？ 真，假鉆石？ 可口可樂配方？ “勇氣”號探測車的火星巖石分析？ 31 8/24/2022 4:00 AM 材料微觀分析技術(shù)的應(yīng)用 “勇氣”號 機(jī)械臂上的四大法寶 2. 顯微成像儀 3. 穆斯堡爾分光光度計(jì) 4. 阿爾法粒子Ｘ射線分光計(jì) 32 8/24/2022 4:00 AM 材料微觀分析技術(shù)的應(yīng)用 33 8/24/2022 4:00 AM 材料微觀分析技術(shù)的應(yīng)用 34 8/24/2022 4:00 AM 材料微觀分析技術(shù)的應(yīng)用 35 8/24/2022 4:00 AM 材料微觀分析技術(shù)的應(yīng)用 36 8/24/2022 4:00 AM 材料微觀分析技術(shù)的應(yīng)用 37 8/24/2022 4:00 AM 材料微觀分析技術(shù)的應(yīng)用 38 8/24/2022 4:00 AM 材料微觀分析技術(shù)的應(yīng)用 39 8/24/2022 4:00 AM 材料微觀分析技術(shù)的應(yīng)用 40 8/24/2022 4:00 AM 材料微觀分析技術(shù)的應(yīng)用 41 整理 ? 如何對材料進(jìn)行表征？ ? 表征要有目的性，不是全部的表征都要做 ? 要有選擇的去表征，以節(jié)省資源和時(shí)間 ? 表征要分順序，有急緩之分 ? 表征要跟合成和性能測試相結(jié)合 ? 基本順序是：先定物相、再定組成、然后是形貌和結(jié)構(gòu)分析。當(dāng)然性能測試也可能放在前面。 42 下面就較常用的幾種材料表征方法向大家介紹 ? 同步輻射光源 ? 熱分析 ? 透射電子顯微鏡 ? 掃描電子顯微鏡 ? X射線衍射儀 ? X射線光電子能譜 ? 衰減全反射 紅外光譜 43 第一節(jié) 熱分析技術(shù) 什么是熱分析技術(shù)？ 熱分析： 在 程序控制溫度 條件下，測量材料物理性質(zhì)與溫度之間關(guān)系的一種技術(shù)。從宏觀性能的測試來判斷材料結(jié)構(gòu)的方法。 熱分析的重要意義 ： 通過熱分析技術(shù)，了解合成過程中的材料及前驅(qū)體的物理性質(zhì)與溫度之間的關(guān)系。從而為材料合成提供必要的 溫度和時(shí)間參數(shù) 。 例如：高溫固相法合成磷酸鐵鋰電極材料，溫度對材料的結(jié)構(gòu)和形貌有重要的影響。 44 凡是與熱現(xiàn)象有關(guān)的任何物理和化學(xué)變化都可以采取熱分析方法進(jìn)行研究。 如材料的 固相轉(zhuǎn)變、 熔融 、 分解 甚至 材料的制備 等。 直接測量出這些變化過程中所吸收或放出的能量，如 熔融熱 、 結(jié)晶熱 、 反應(yīng)熱 、 分解熱 、 吸附或解吸熱 、比熱容 、活化能、 轉(zhuǎn)變熵 、固態(tài)轉(zhuǎn)變能等。 熱分析技術(shù)的應(yīng)用 45 ? 熱重法 (TG) ? 差熱分析（ DTA） ? 差示掃描量熱法（ DSC） 46 一、 熱重法 (TG) 在程序控制溫度條件下，測量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度關(guān)系的一種熱分析方法。 等溫?zé)嶂胤ǎ? 在恒溫下測量物質(zhì)質(zhì)量變化與時(shí)間的關(guān)系 非等溫?zé)嶂胤ǎ? 在程序升溫下測量質(zhì)量變化與溫度的關(guān)系 熱重法通常有下列兩種類型： 47 進(jìn)行熱重分析的基本儀器為熱天平，它包括天 平、爐子、程序控溫系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)等幾個(gè)部分。 48 由熱重法記錄的質(zhì)量變化對溫度的關(guān)系曲線稱為 熱重曲線 (TG曲線 )。 1— 熱重曲線 TG 2— 微分熱重曲線 DTG 表征了試樣在不同的溫度范圍內(nèi)發(fā)生的揮發(fā)性組分的揮發(fā)以及發(fā)生的分解產(chǎn)物的揮發(fā) 從而可以得到 試樣的組成、熱穩(wěn)定性、熱分解溫度、熱分解產(chǎn)物和熱分解動(dòng)力學(xué) 等有關(guān)數(shù)據(jù)。 49 同時(shí)還可獲得試樣的質(zhì)量變化率與溫度關(guān)系曲線，即微分熱重曲線 (DTG曲線 )，它是 TG曲線對溫度的一階導(dǎo)數(shù)。以物質(zhì)的質(zhì)量變化速率 dm/dt對溫度 T作圖，所得的曲線。 50 DTG曲線的 峰頂即失重速率的最大值 ，它與 TG曲線的拐點(diǎn)相對應(yīng)，即樣品失重在 TG曲線形成的每一個(gè)拐點(diǎn)，在 DTG曲線上都有對應(yīng)的峰。并且 DTG曲線上的峰數(shù)目和 TG曲線的臺階數(shù)目相等。由于 DTG曲線上的峰面積與樣品的失重成正比，因此可以從 DTG的峰面積計(jì)算出樣品的失重量 。 51 參比物： 在測定條件下不產(chǎn)生任何熱效應(yīng)的惰性物質(zhì)。如 α Al2O石英、硅油等。 二、差熱分析 （ DTA） 在程序控制溫度下測定物質(zhì)和參比物之間的溫 度差和溫度關(guān)系的一種熱分析技術(shù)。 52 1. 加熱爐， 2. 試樣， 3. 參比物， 4. 測溫?zé)犭娕迹? 5. 溫差熱電偶， 6. 測溫元件， 7. 溫控元件。 53 當(dāng)試樣發(fā)生任何物理或化學(xué)變化時(shí)，所釋放或吸收的熱量使樣品溫度高于或低于參比物的溫度，從而在相應(yīng)的差熱曲線上得到放熱或吸熱峰。 吸熱峰向下，放熱峰向上。 54 應(yīng)用： ? 材料的鑒別和成分分析 ? 材料相態(tài)結(jié)構(gòu)的變化 ? 材料的篩選 ? 玻璃微晶化熱處理 ? 玻璃的析晶活化能的測定 ? 聚合物熱降解分析 55 應(yīng)用 DTA對材料進(jìn)行鑒別 : 根據(jù)物質(zhì)的相變（包括熔融、升華和晶型轉(zhuǎn)變）和化學(xué)反應(yīng)（包括脫水、分解和氧化還原等）所產(chǎn)生的特征吸熱和放熱峰。有些材料常具有比較復(fù)雜的DTA曲線，雖然有時(shí)不能對 DTA曲線上所有的峰作出解釋，但是它們像 “ 指紋 ” 一樣表征著材料的種類。 例如：根據(jù)石英的相態(tài)轉(zhuǎn)變的 DTA峰溫可用于檢 測天然石英和人造石英之間的差異 56 三、差示掃描量熱法 （ DSC） 在程序控制溫度下，測量輸給試樣與參比物的功率差與溫度之間關(guān)系的一種技術(shù)。 根據(jù)測量方法的不同，又分為 功率補(bǔ)償型 DSC和 熱流型 DSC兩種類型。 DSC主要特點(diǎn)：使用的溫度范圍 (175℃ 725℃ )比較寬，分辨能力高，靈敏度高。 應(yīng)用范圍：除不能測量腐蝕性材料外， DSC不僅可以涵蓋 DTA的一般功能，而且還可定量測定各種熱力學(xué)參數(shù)，如熱焓、熵和比熱等。 57 差示掃描量熱儀 58 典型的 DSC曲線 差示掃描量熱測定時(shí)記錄的譜圖稱之為 DSC曲線， 其縱坐標(biāo)是試樣與參比物的功率差 dH/dt， 也稱作熱 流率，單位為毫瓦 (mW)， 代表試樣放熱或吸熱的速度。 橫坐標(biāo)為溫度 (T)或時(shí)間 (t)。 59 ? 當(dāng)樣品無變化時(shí)，它與參比物之間的溫差為零， DSC曲線顯示水平線段，稱為基線。 ? 曲線離開基線的位移，代表樣品吸熱或放熱的速率，正峰為放熱，負(fù)峰為吸熱 。 ? DSC曲線上的 峰數(shù)目：發(fā)生相變或化學(xué)變化的次數(shù) 。 ? 峰的位置對應(yīng)著樣品發(fā)生變化的溫度，曲線中的 峰或谷所包圍的面積，代表熱量的變化 。 ? DSC可以 直接可以測量 試樣在發(fā)生變化時(shí)的 熱效應(yīng) 。 60 下圖是 CaC2O4?H2O的 TG曲線 ， 由圖可以發(fā)現(xiàn) CaC2O4?H2O的熱分解過程： CaC2O4?H2O CaC2O4 CaCO3