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《各種材料分析儀器原理與比較》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、材料分析的方法及原理一般材料的分析技術(shù)可以概分為結(jié)構(gòu)分析(物性)與成份分析(化性)兩大類。其分析方法多利用一入射粒子束（Source）如電子束、離子束、光束（含可見光及X光射線）及微探針（Probe）等，與試片作用產(chǎn)生各種二次粒子後，偵測其作用後產(chǎn)生的訊號，來分析材料各項材料特性。一般常見的材料分析技術(shù)，不外乎想要得知試片的（1）表面或材料內(nèi)部的顯微結(jié)構(gòu)影像，此類的代表儀器包括掃描式電子顯微鏡（SEM）、穿透式電子顯微鏡（TEM）及原子力顯微鏡（AFM）等；（2）材料成份分析，此類的代表儀器包括X光能量散佈分析儀（EDS）、表面化
2、學分析儀（ESCA）、歐傑電子顯微鏡（AES）及二次離子質(zhì)譜儀（SIMS）等；（3）材料結(jié)晶結(jié)構(gòu)鑑定與分析，此類的代表儀器包括X光繞射分析儀（XRD）及穿透式電子顯微鏡（TEM）等。常見的儀器有(1)光學顯微鏡(OpticalMicroscope,OM)；(2)掃描式電子顯微鏡(ScanningElectronMicroscope,SEM)；(3)X光能譜分析儀(X-raySpectrometry)；(4)穿透式電子顯微鏡(TransmissionElectronMicroscope,TEM)；(5)聚焦式離子束顯微鏡(Focus
3、edIonbeam,FIB)；(6)X光繞射分析儀(X-rayDiffractometer,XRD)；(7)掃描式歐傑電子顯微鏡(ScanningAugerMicroscope,SAM)；(8)二次離子質(zhì)譜儀(SecondaryionMassSpectrometry,SIMS)；(9)拉塞福背向散射質(zhì)譜儀(RutherfordBackscatteringSpectrometry,RBS)；(10)全反射式X-光螢光分析儀(TotalReflectionX-rayFluorescence,TXRF)；(11)掃描穿隧顯微鏡(Scan
4、ningTunnelingMicroscope,STM)；(12)原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscope,AFM)等。各種分析儀器的基本原理一般顯微鏡的系統(tǒng)，大多利用光學鏡片或電磁透靜（電磁場）來偏折或聚焦帶能量的粒子束（例如：可見光、電子、離子、X光）。再藉著粒子束與試片物質(zhì)的作用，激發(fā)出各類二次粒子（例如：可見光、二次電子、背向散射電子、穿透式電子、繞射電子、二次離子、特性X光、繞射X光、歐傑電子、光電子、背向散射離子、螢光等），偵測其二次粒子的能譜、質(zhì)譜、光譜、或成像，即可分析材料的結(jié)構(gòu)和各種特性。XRD-
5、工作原理X射線是原子內(nèi)層電子在高速運動電子的轟擊下躍遷而產(chǎn)生的光輻射，主要有連續(xù)X射線和特征X射線兩種。晶體可被用作X光的光柵，這些很大數(shù)目的原子或離子/分子所產(chǎn)生的相干散射將會發(fā)生光的干涉作用，從而影響散射的X射線的強度增強或減弱。由于大量原子散射波的疊加，互相干涉而產(chǎn)生最大強度的光束稱為X射線的衍射線。滿足衍射條件，可應(yīng)用布拉格公式：2dsinθ=λ應(yīng)用已知波長的X射線來測量θ角，從而計算出晶面間距d，這是用于X射線結(jié)構(gòu)分析；另一個是應(yīng)用已知d的晶體來測量θ角，從而計算出特征X射線的波長，進而可在已有資料查出試樣中所含的元素。
6、光學顯微鏡(OM)原理：利用可見光照射在試片表面造成局部散射或反射來形成不同的對比，因為可見光的波長高達4000-7000埃，在解析度(或謂鑑別率、解像能，係指兩點能被分辨的最近距離)的考量上，自然是最差的。STM原理：TEM原理：AFM（原子力顯微鏡）原理：將一個對微弱力極敏感的微懸臂一端固定，另一端有一微小的針尖，針尖與樣品表面輕輕接觸，由于針尖尖端原子與樣品表面原子間存在極微弱的排斥力，通過在掃描時控制這種力的恒定，帶有針尖的微懸臂將對應(yīng)于針尖與樣品表面原子間作用力的等位面而在垂直于樣品的表面方向起伏運動。利用光學檢測法或隧
7、道電流檢測法，可測得微懸臂對應(yīng)于掃描各點的位置變化，從而可以獲得樣品表面形貌的信息。SIMS原理：利用帶電粒子束撞擊物質(zhì)表面，利用離子束之動能與能量轉(zhuǎn)移至物質(zhì)裡面之原子與分子，經(jīng)由多次於固態(tài)晶格裡面之原子碰撞，原子與分子如果獲得充分之能量,脫離固態(tài)表面之束縛能（bindingenergy），離開物質(zhì)表面進入真空，再被引入質(zhì)譜儀進行質(zhì)量分離，分辨出不同元素，最後經(jīng)電場引至偵測器做計量。RBS原理：
