《现代分析测试方法实验》课程教学大纲

《现代分析测试方法实验》课程教学大纲

一、课程基本信息

1. 课程编码：U04M21188

2. 课程名称（中/英文）：现代分析测试方法实验/Experiments of Advanced Analysis and Test Methods

3. 学时/学分：8/0.5

4. 实验项目数：4

5. 先修课程：《材料科学基础》(上)、《晶体学与晶体结构》

6. 开课单位：材料学院

7. 开课学期：秋

8. 课程类别：学科基础课程

9. 课程简介（中/英文）：

本课程是材料与化工大类本科生学科基础课《现代分析测试方法》的实验课程，与该课程仪器提供一个完整的材料分析研究方法知识体系。课程以材料表征技术为主线，通过对X射线衍射、透射电子显微、扫描电子显微的理论介绍与实验实践，使学生掌握相应的基础知识和分析原理，能够设计实验、进行材料结构、成分、物相的分析研究。

This course is the experiments section of core technical modules “Advanced Analysis and Test Methods”. In the practical section, students will conduct the X-ray diffractometers, the transmission electron microscopes, the scanning electron microscopes and the thermal analyzer with certain samples. Investigation strategies are considered for characterising the structure, composition and bonding of engineering materials.

二、教学目标

通过本课程的学习，要求学生达到以下的目标：

课程目标1：掌握Ｘ射线衍射仪、透射样品制备、透射电子显微镜镜以及扫描电子显微镜的工作原理。能够通过这些基本原理，正确表达复杂工程问题，设计材料分析实验方案开展研究、提出研究方案并进行实验设计。

课程目标2：能够结合材料科学基础、现代分析测试方法等课程所学知识，对材料分析测试领域的复杂问题进行独立分析，开展实验研究并获取相关成分、结构数据。

课程目标3：能够科学的整理实验数据，正确标定X射线衍射谱和电子衍射花样，利用衬度原理解释扫描电子显微及透射电子显微图像，发现关键点，获得有效结论。

课程目标4：能够掌握X射线衍射、透射电子显微及扫描电子显微等分析技术的原理及实验方法，并能够针对工程问题选择恰当的工具进行分析。

课程目标5：通过继续学习掌握材料分析测试的新方法、新技术，能够正确选用现代分析测试方法研究材料成分、工艺、结构与性能之间的关系，并能够理解其局限性。

三、教学内容及教学要求

第一章 X射线衍射物相分析 （支撑课程目标1、2和4）

内容： 1) X射线衍射仪工作原理

2) X射线衍射样品制备及实验操作

3) X射线衍射谱标定

要求： 1) 了解X射线衍射仪工作原理及实验参数调整对衍射谱的影响

2) 掌握X射线衍射样品制备

3) 掌握X射线衍射谱标定及定量分析

第二章 透射电镜样品制备 （支撑课程目标1和2）

内容： 1) 透射电镜样品制备要求

2) 透射电镜块体样品制备

3) 透射电镜粉末样品制备

要求： 1) 掌握各类材料制备透射电镜样品要求

2) 掌握离子减薄、电解双喷制备透射电镜样品原理及应用

第三章 透射电子显微镜的结构原理、图像观察和电子衍射分析（支撑课程目标3、4和5）

内容： 1) 透射电子显微镜的基本构造

2) 透射电子显微镜明暗场像观察及衬度分析

3) 透射电子显微镜电子衍射分析

要求： 1) 掌握透射电子显微镜基本构造

2) 掌握透射电子显微镜衬度类型及缺陷衬度类型

3) 掌握单晶电子衍射花样标定及取向关系确定

4) 了解透射电镜结构分析局限性

第四章 扫描电子显微镜的结构原理及图像衬度观察（支撑课程目标1、2和4）

内容： 1) 扫描电子显微镜的基本构造

2) 扫描电子显微镜样品制备

3) 扫描电子显微镜衬度像观察

4) 扫描电子显微镜-能谱仪成分分析

要求： 1) 掌握扫描电子显微镜基本构造

2) 掌握扫描电子显微镜衬度原理及其主要应用

3) 掌握能谱仪、波谱仪成分分析原理及局限性

四、 思政育人

1.教学目标：要教育引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观，坚定共产主义理想和信念，认清时代责任和历史使命，并能将所学知识转化为内外德行，充分发挥课堂育人主渠道的功能。

2.教学内容：将现代分析测试方法原理知识与先进材料设计开发、失效分析相结合，强调关键基础材料开发对于国家“制造强国”战略重要性，培养学生创新意识和科学分析精神，强化学生价值塑造。

3.教学设计：现有知识体系基础上，结合现代分析测试方法在前沿材料的应用进展，创新采用在线课堂+理论教学+虚拟仿真实验+上机操作的教学方法，改革传统“填鸭式”教学模式，强调学生课堂主导作用。

五、实验项目内容及学时分配

注:实验类型分为验证、综合、设计、创新。实验要求分为必修、选修。

六、实验安全事项

1、学生在样品制备过程中需按规程操作试样切割机、磨抛机，避免误伤。

2、学生在X射线衍射实验过程中需注意不可破坏铅玻璃门，防止X射线辐射。

3、学生在实验过程中不可碰触设备高压发生器部分，注意保护人身安全。

4、一旦发生紧急事件，立即告知上课老师。

七、主要教材及教学参考书（包括实验指导书）

八、实验报告要求

1) 实验以分组的形式进行，每组5名学生，确定一位同学为小组长。小组长负责协调各部分实验人员分工。

2) 每组分配一组样品，通过X射线衍射分析物相、透射电镜样品制备、透射电镜分析缺陷衬度与晶体结构、扫描电镜分析形貌及成分，标定衍射花样、分析成分及形貌数据，进而对样品进行综合判断。

3) 小组成员共同进行实验，数据共享，但每位同学需独立完成实验报告。实验报告中包括实验目的及方法、样品制备、实验操作、数据获取及分析。

九、使用的主要仪器设备说明

十、主要消耗材料

1) 钢、高温合金、钛合金、高温结构陶瓷、钙钛矿陶瓷等块体及粉末材料约50组；

2) X射线衍射样品制备所需金相砂纸、抛光机等；

3) 扫描电子显微样品所需研磨膏、导电胶等；

4) 透射电子显微样品所需切割刀片、极细研磨膏、铜微栅等。

十一、考核方式及成绩评定