李海东 副教授
单位：材料科学与工程学院
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个人介绍
材料研究方法与测试
李海东等
| 提供学校： | 青岛大学 |
| 课程编号： | 4461080406005 |
课程介绍
本课程是无机非金属材料与工程专业的一门重要的核心专业课程，将无机非金属材料工程领域的核心问题“组成-结构-性能”有机地联系在一起，是一门关于材料成分、结构、微观形貌与缺陷等的现代分析、测试技术及其有关理论基础的课程。本课程着重介绍无机非金属材料研究方法与测试的基本原理、实验技术和分析过程，力求内容深度适中、知识结构合理，有利于对学生能力的培养，使学生对无机非金属材料领域的研究方法与测试有一个初步和较全面的认识，从而在学习本课程之后能够系统地了解现代主要分析测试方法的基本原理、仪器设备、样品制备及应用，掌握常见测试技术所获信息的解释和分析方法，最终能够独立地进行材料的分析和研究工作，解决实际问题。
教师团队
纪绪强 副教授
单位：材料科学与工程学院
教学大纲
| 材料研究方法与测试（无机非） Methodologies for Research and Measurement of Materials | |
| 【课程编号】4461080406005 | 【课程类别】专业核心课 |
| 【总学时数】48 | 【周学时数】3 |
| 【学分数】3 | 【先修课程】无机化学，基础化学，材料科学与工程基础，材料结构与性能（无机非） |
| 【课程负责人】刘震 | 【适用专业】无机非金属材料与工程专业 |
一、课程简介
本课程是无机非金属材料与工程专业的一门重要的核心专业课程，将无机非金属材料工程领域的核心问题“组成-结构-性能”有机地联系在一起，是一门关于材料成分、结构、微观形貌与缺陷等的现代分析、测试技术及其有关理论基础的课程。本课程着重介绍无机非金属材料研究方法与测试的基本原理、实验技术和分析过程，力求内容深度适中、知识结构合理，有利于对学生能力的培养，使学生对无机非金属材料领域的研究方法与测试有一个初步和较全面的认识，从而在学习本课程之后能够系统地了解现代主要分析测试方法的基本原理、仪器设备、样品制备及应用，掌握常见测试技术所获信息的解释和分析方法，最终能够独立地进行材料的分析和研究工作，解决实际问题。
二、教学目标
本课程是无机非金属材料与工程专业基础课程和专业课程之间的桥梁，是材料类专业学生的必修课。本课程的教学任务是使学生掌握材料结构表征主要方法及相关测试技术的基本原理、仪器构造、制样技术和常见用途，从而为开展与专业有关的科研活动打下基础。（支撑毕业要求2、4）
三、教学内容、要求和学时分配
第一章 绪论 学时：2
1.1 材料结构与材料性能的关系
1.2 材料结构表征的基本方法
教学要求：了解材料结构与性能的关系，根据材料结构掌握材料分析的基本方法
重点：材料的分析的基本方法
难点：材料结构与材料性能的关系
第二章 X射线衍射和散射 学时：10
2.1 概述
2.2 X射线物理学基础
2.3 X射线晶体学基础
2.4 X射线的产生及其性质
2.5 X射线衍射原理
2.6 多晶衍射方法
2.7 粉晶X射线物相分析
2.8 一些X射线衍射分析方法的应用
教学要求：了解X射线衍射原理，掌握粉晶X射线物相分析。
重点：X射线衍射原理；
难点：一些X射线衍射分析方法的应用
第三章透射电子显微镜 学时：12
3.1电子光学基础
3.2电子与固体物质的相互作用
3.3透射电子显微镜(TEM )
3.4 电子衍射原理
3.5 电子衍射花样分析
3.6 扫描透射电子显微镜(STEM)
3.7电子探针X射线显微分析（EPMA,EDX\EBSD)
3.8 试样制备
3.9 TEM在无机非金属材料中的应用
教学要求：了解透射电子显微镜的构造与工作原理，掌握TEM在无机非金属材料中的应用。
重点：电子光学基础；电子与固体物质的相互作用；
难点：电子与固体物质的相互作用，电子衍射原理以及电子衍射花样分析。
第四章扫描电子显微镜 学时：6
4.1电子光学基础
4.2电子与固体物质的相互作用
4.3扫描电子显微镜(SEM )
4.4电子探针X射线显微分析(EPMA，又叫EDX)
4.5试样制备
4.6 SEM在无机非金属材料中的应用
教学要求：了解扫描电子显微镜，掌握SEM在无机非金属材料中的应用。
重点：电子光学基础；
难点：电子与固体物质的相互作用
第五章 X射线光电子能谱 学时：4
5.1 X射线光电子能谱仪结构
5.3 光电子能谱实验技术
5.4 X射线光电子能谱的应用
5.5 X射线光电子能谱数据分析
教学要求：X射线光电子能谱分析的基本原理，掌握X射线光电子能谱的应用。
重点：X射线光电子能谱分析的基本原理；
难点：X射线光电子能谱的应用
第六章光谱分析 学时：10
（一）概述
6.1光谱分析法及其分类
6.2原子、分子结构与光谱
（二）、红外光谱
6.1 红外光谱的基本原理
6.2 红外光谱与分子结构
6.3 红外光谱图的解析方法
6.4 红外光谱仪及制样技术
6.5 红外光谱在材料研究领域中的应用
6.6 红外光谱新技术及其应用
（三）、拉曼散射光谱
6.1 激光拉曼光谱原理
6.2 拉曼光谱在材料研究领域中的应用
（四）、吸收光谱
6.1 紫外-可见-近红外分光光谱
6.2 材料研究领域中的应用
教学要求：了解红外，拉曼，紫外可见吸收光谱原理，掌握所讲光谱在无机非金属材料中的应用。
重点：了解各种光谱分析原理；
难点：理清原子、分子结构与光谱作用关系，以及各光谱之间地联系与区别。
第七章热分析 学时：4
7.1 热分析技术的概述
7.2 热重分析法
7.3 差热分析法(DTA）
7.4 示差扫描量热分析法
7.5 动态热机械分析
7.6 热分析技术的发展趋势及一些先进技术介绍
教学要求：了解热分析方法，掌握热分析图谱解析。
重点：热分析图谱解析
难点：热分析方法
四、教材与学习资源
教材：
材料现代分析测试方法主编王富耻出版社：北京理工大学出版社
主要参考书：
无机非金属材料研究方法，张颖，任耘，刘民生主编，冶金工业出版社，2011。
现代仪器分析方法，杜一平主编，华东理工大学出版社，2015。
材料现代分析方法，.左演声，陈文哲，梁伟 主编，北京工业大学出版社，2000。
五、考核方式
考核方式：笔试（闭卷）。
考试成绩：平时成绩占20%（综合作业、出勤及课堂表现），期末成绩占80%。
六、教学策略与方法建议
本课程涉及到原理性的内容较多，老师需要结合实例加以说明，使学生更容易理解。有关分析仪器的介绍，可运用多种多媒体手段如图片、视频等，条件允许的情况下可带领学生现场观看仪器使用方法。
教案
青岛大学教案（理论教学用）
| 第 1 次课 学时：2 | 授课对象 | 无机非专业本科生 | |
| 章 节 | 第一章 绪论 | ||
| 教学目的和要求 | 了解材料结构与性能的关系，根据材料结构掌握材料相应分析测试的基本方法 | ||
| 讲授主要内 容 |
1.2 材料结构表征的基本方法
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| 重 点 难 点 |
重点：材料的分析的基本方法 难点：材料结构与材料性能的关系
| ||
| 要求掌握知识点和分析方法 |
材料结构表征近现代基本测试手段，区别于小型仪器分析。
| ||
| 教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等 | 采用的教学方法：以讲授为主，结合近现代研究分析测试仪器设备的图片、视频对学生进行教授，并采用启发式教学，引导学生对材料研究方法与测试的兴趣。 | ||
| 作业布置 | |||
| 主 要 参考资料 |
材料现代分析测试方法 主编 王富耻 出版社：北京理工大学出版社 无机非金属材料研究方法，张颖，任耘，刘民生 主编，冶金工业出版社，2011。 现代仪器分析方法，杜一平 主编，华东理工大学出版社，2015。 材料现代分析方法，.左演声，陈文哲，梁伟 主编，北京工业大学出版社，2000。
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| 备注 | |||
青岛大学教案（理论教学用）
| 第 2-6 次课 学时：10 | 授课对象 | 无机非专业本科生 | |
| 章 节 | 第二章 X射线衍射和散射 | ||
| 教学目的和要求 | 了解X射线衍射原理，掌握粉晶X射线物相分析。 | ||
| 讲授主要内 容 | 2.1 概述 2.2 X射线物理学基础 2.3 X射线晶体学基础 2.4 X射线的产生及其性质 2.5 X射线衍射原理 2.6 多晶衍射方法 2.7 粉晶X射线物相分析 2.8 一些X射线衍射分析方法的应用 | ||
| 重 点 难 点 | 重点：X射线衍射原理； 难点：一些X射线衍射分析方法的应用 | ||
| 要求掌握知识点和分析方法 | |||
| 教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等 | 采用的教学方法：以讲授为主，结合X射线产生，衍射相关的图片、视频对学生进行教授，并采用启发式教学，引导学生对X射线在材料研究方面的兴趣。 | ||
| 作业布置 |
课后题所划取相关题目。
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| 主 要 参考资料 |
材料现代分析测试方法 主编 王富耻 出版社：北京理工大学出版社 无机非金属材料研究方法，张颖，任耘，刘民生 主编，冶金工业出版社，2011。 现代仪器分析方法，杜一平 主编，华东理工大学出版社，2015。 材料现代分析方法，.左演声，陈文哲，梁伟 主编，北京工业大学出版社，2000。
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| 备注 | |||
青岛大学教案（理论教学用）
| 第 7-12 次课 学时：12 | 授课对象 | 无机非专业本科生 | |
| 章 节 | 第三章 透射电子显微镜 | ||
| 教学目的和要求 | 了解透射电子显微镜的构造与工作原理，掌握TEM在无机非金属材料中的应用。 | ||
| 讲授主要内 容 | 3.1电子光学基础 3.2电子与固体物质的相互作用 3.3透射电子显微镜(TEM ) 3.4 电子衍射原理 3.5 电子衍射花样分析 3.6 扫描透射电子显微镜(STEM) 3.8 试样制备 3.9 TEM在无机非金属材料中的应用 | ||
| 重 点 难 点 | 重点：电子光学基础；电子与固体物质的相互作用； 难点：电子与固体物质的相互作用，电子衍射原理以及电子衍射花样分析。 | ||
| 要求掌握知识点和分析方法 | |||
| 教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等 | 采用的教学方法：以讲授为主，结合透射电镜(TEM)结构相关的图片、视频对学生进行教授，并采用启发式教学，引导学生对TEM在材料研究方面的兴趣。 | ||
| 作业布置 | 课后题所划取相关题目。 | ||
| 主 要 参考资料 |
材料现代分析测试方法 主编 王富耻 出版社：北京理工大学出版社 无机非金属材料研究方法，张颖，任耘，刘民生 主编，冶金工业出版社，2011。 现代仪器分析方法，杜一平 主编，华东理工大学出版社，2015。 材料现代分析方法，.左演声，陈文哲，梁伟 主编，北京工业大学出版社，2000。
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| 备注 | |||
青岛大学教案（理论教学用）
| 第 13-15 次课 学时：6 | 授课对象 | 无机非专业本科生 | |
| 章 节 | 第四章 扫描电子显微镜 | ||
| 教学目的和要求 | 了解扫描电子显微镜，掌握SEM在无机非金属材料中的应用。 | ||
| 讲授主要内 容 | 4.1电子光学基础 4.2电子与固体物质的相互作用 4.3扫描电子显微镜(SEM ) 4.4电子探针X射线显微分析(EPMA,EDX与EBSD) 4.5试样制备 4.6 SEM在无机非金属材料中的应用 | ||
| 重 点 难 点 | 重点：电子光学基础； 难点：电子与固体物质的相互作用 | ||
| 要求掌握知识点和分析方法 | |||
| 教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等 | 采用的教学方法：以讲授为主，结合扫描电镜(SEM)结构相关的图片、视频对学生进行教授，并采用启发式教学，引导学生对SEM在材料研究方面的兴趣。 | ||
| 作业布置 |
课后题所划取相关题目。
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| 主 要 参考资料 |
材料现代分析测试方法 主编 王富耻 出版社：北京理工大学出版社 无机非金属材料研究方法，张颖，任耘，刘民生 主编，冶金工业出版社，2011。 现代仪器分析方法，杜一平 主编，华东理工大学出版社，2015。 材料现代分析方法，.左演声，陈文哲，梁伟 主编，北京工业大学出版社，2000。
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| 备注 | |||
青岛大学教案（理论教学用）
| 第 16-17 次课 学时：4 | 授课对象 | 无机非专业本科生 | |
| 章 节 | 第五章 X射线光电子能谱 | ||
| 教学目的和要求 | X射线光电子能谱分析的基本原理，掌握X射线光电子能谱的应用。 | ||
| 讲授主要内 容 | 5.1 X射线光电子能谱仪结构 5.2 X射线光电子能谱分析的基本原理 5.3光电子能谱实验技术 5.4 X射线光电子能谱的应用 5.5 X射线光电子能谱数据分析 | ||
| 重 点 难 点 | 重点：X射线光电子能谱分析的基本原理； 难点：X射线光电子能谱的应用 | ||
| 要求掌握知识点和分析方法 | |||
| 教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等 | 采用的教学方法：以讲授为主，结合X射线光电子能谱仪(XPS)结构相关的图片、视频对学生进行教授，并采用启发式教学，引导学生对XPS在材料研究方面的兴趣。 | ||
| 作业布置 |
课后题所划取相关题目。
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| 主 要 参考资料 |
材料现代分析测试方法 主编 王富耻 出版社：北京理工大学出版社 无机非金属材料研究方法，张颖，任耘，刘民生 主编，冶金工业出版社，2011。 现代仪器分析方法，杜一平 主编，华东理工大学出版社，2015。 材料现代分析方法，.左演声，陈文哲，梁伟 主编，北京工业大学出版社，2000。
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| 备注 | |||
青岛大学教案（理论教学用）
| 第 18-22 次课 学时：10 | 授课对象 | 无机非专业本科生 | ||
| 章 节 | 第六章 光谱分析 | |||
| 教学目的和要求 | 了解红外，拉曼，紫外可见吸收光谱原理，掌握所讲光谱在无机非金属材料中的应用。 | |||
| 讲授主要内 容 | （一）概述 6.1光谱分析法及其分类 6.2原子、分子结构与光谱 （二）、红外光谱 6.1 红外光谱的基本原理 6.2 红外光谱与分子结构 6.3 红外光谱图的解析方法 6.4 红外光谱仪及制样技术 | 6.5 红外光谱在材料研究领域中的应用 6.6 红外光谱新技术及其应用 （三）、拉曼散射光谱 6.1 激光拉曼光谱原理 6.2 拉曼光谱在材料研究领域中的应用 （四）、吸收光谱 6.1 紫外-可见-近红外分光光谱 6.2 材料研究领域中的应用 | ||
| 重 点 难 点 | 重点：了解各种光谱分析原理； 难点：理清原子、分子结构与光谱作用关系，以及各光谱之间地联系与区别。 | |||
| 要求掌握知识点和分析方法 | ||||
| 教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等 | 采用的教学方法：以讲授为主，结合光谱分析仪器 相关的图片、视频对学生进行教授，并采用启发式教学，引导学生对光谱分析在材料研究方面的兴趣。 | |||
| 作业布置 | 课后题所划取相关题目。 | |||
| 主 要 参考资料 |
材料现代分析测试方法 主编 王富耻 出版社：北京理工大学出版社 无机非金属材料研究方法，张颖，任耘，刘民生 主编，冶金工业出版社，2011。 现代仪器分析方法，杜一平 主编，华东理工大学出版社，2015。 材料现代分析方法，.左演声，陈文哲，梁伟 主编，北京工业大学出版社，2000。
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| 备注 | ||||
青岛大学教案（理论教学用）
| 第 23-24 次课 学时：4 | 授课对象 | 无机非专业本科生 | |
| 章 节 | 第七章 热分析 | ||
| 教学目的和要求 | 了解热分析方法，掌握热分析图谱解析。 | ||
| 讲授主要内 容 | 7.1 热分析技术的概述 7.2 热重分析法 7.3 差热分析法（DTA） 7.4 示差扫描量热分析法 7.5 动态热机械分析 7.6 热分析技术的发展趋势及一些先进技术介绍 | ||
| 重 点 难 点 | 重点：X射线光电子能谱分析的基本原理； 难点：X射线光电子能谱的应用 | ||
| 要求掌握知识点和分析方法 | |||
| 教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等 | 采用的教学方法：以讲授为主，结合热分析仪结构相关的图片、视频对学生进行教授，并采用启发式教学，引导学生对热分析在材料研究方面的兴趣。 | ||
| 作业布置 |
课后题所划取相关题目。
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| 主 要 参考资料 |
材料现代分析测试方法 主编 王富耻 出版社：北京理工大学出版社 无机非金属材料研究方法，张颖，任耘，刘民生 主编，冶金工业出版社，2011。 现代仪器分析方法，杜一平 主编，华东理工大学出版社，2015。 材料现代分析方法，.左演声，陈文哲，梁伟 主编，北京工业大学出版社，2000。
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| 备注 | |||
教学方法
本课程涉及到原理性的内容较多，老师需要结合实例加以说明，使学生更容易理解。有关分析仪器的介绍，可运用多种多媒体手段如图片、视频等，条件允许的情况下可带领学生现场观看仪器使用方法。采用的教学方法：以讲授为主，结合近现代研究分析测试仪器设备的图片、视频对学生采用启发式教学，引导学生对材料研究方法与测试的兴趣。
参考教材
教材：
材料现代分析测试方法主编王富耻出版社：北京理工大学出版社
主要参考书：
无机非金属材料研究方法，张颖，任耘，刘民生主编，冶金工业出版社，2011。
现代仪器分析方法，杜一平主编，华东理工大学出版社，2015。
材料现代分析方法，.左演声，陈文哲，梁伟 主编，北京工业大学出版社，2000。
文档