Рекомендовано Минобразованием России для направления подготовки диплом
| Вид материала | Диплом |
- Рекомендовано Минобразованием России для направления подготовки диплом, 72.4kb.
- Рекомендовано Минобразованием России для направления подготовки диплом, 88.46kb.
- Рекомендовано Минобразованием России для направления подготовки диплом, 70.63kb.
- Рекомендовано Минобразованием России для направления подготовки диплом, 90.11kb.
- Рекомендовано Минобразованием России для направления подготовки диплом, 85.34kb.
- Рекомендовано Минобразованием России для направления подготовки диплом, 126.93kb.
- Рекомендовано Минобразованием России для направления подготовки диплом, 211.4kb.
- Рекомендовано Минобразованием России для направления подготовки диплом, 89.5kb.
- Рекомендовано Минобразованием России для направления подготовки диплом, 100.69kb.
- Рекомендовано Минобразованием России для направления подготовки диплом, 88.34kb.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
УТВЕРЖДАЮ
Руководитель Департамента
образовательных программ и стандартов
профессионального образования
______________Л.С.Гребнев
«_14_» _____мая_____2001г.
ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
КРИСТАЛЛОГРАФИЯ, РЕНТГЕНОГРАФИЯ И МИКРОСКОПИЯ
Рекомендовано Минобразованием России для направления подготовки
дипломированных специалистов 651800 Физическое материаловедение
Москва 2001 г.
1.Цели и задачи дисциплины
Научить геометрической и рентгеновской кристаллографии, кристаллохимии, основам теории групп, симметрии кристаллов, их свойств и превращений; сформировать знания о дифракции рентгеновских лучей, электронов и нейтронов; научить дифракционным методам исследования материалов; просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии, локального элементного анализа; дать представления о туннельной и атомно-силовой микроскопии и методах спектроскопии твердых тел.
2.Требования к уровню освоения содержания дисциплины
Знать основные закономерности геометрической кристаллографии и кристаллохимии; теорию дифракционных методов анализа вещества.
Уметь использовать методы кристаллографии, рентгеноструктурного и микроскопического анализов для изучения атомно-кристаллической и микроструктуры, фазового и элементного состава, кристаллографической текстуры и дефектов кристаллического строения.
Иметь навыки работы на установках рентгеноструктурного анализа, просвечивающем и растровом электронном микроскопе, расшифровки с помощью справочной литературы полнопрофильных дифракционных спектров.
3.Объем дисциплины и виды учебной работы (час)
| Вид занятий | Всего часов | Семестр | ||
| 5 | 6 | 7 | ||
| Общая трудоемкость | 260 | 50 | 105 | 105 |
| Аудиторные занятия | 170 | 34 | 68 | 68 |
| Лекции (Л) | 68 | 17 | 34 | 17 |
| Практические занятия (ПЗ) | 34 | - | 17 | 17 |
| Лабораторные работы (ЛР) | 68 | 17 | 17 | 34 |
| Самостоятельная работа | 90 | 16 | 37 | 37 |
| Вид итогового контроля | | Зачет | Экз. | Экз. |
4. Содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
| № п/п | Раздел дисциплины | Л | ПЗ | ЛР |
| 1 | Геометрическая кристаллография | * | - | * |
| 2 | Основы кристаллохимии и кристаллофизики | * | - | * |
| 3 | Дифракция на кристаллах | * | - | - |
| 4 | Физика рентгеновских лучей. Основные методы рентгеноструктурного анализа | * | * | * |
| 5 | Теория интенсивности дифракционного рассеяния кристаллами | * | * | * |
| 6 | Применение дифракции рентгеновских лучей для исследования материалов | * | * | * |
| 7 | Дифракционная электронная микроскопия | * | * | * |
| 8 | Электронно-оптические и другие микроскопические методы изучения структуры и состава | * | * | * |
| 9 | Специальные методы рентгеновского анализа строения вещества | * | - | - |
4.2 . Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Геометрическая кристаллография
Понятие о кристалле. Проекции кристалла. Элементарная ячейка, категории и сингонии. Индексы плоскостей и направлений. Элементы симметрии и их взаимодействие. Классы симметрии (точечные группы). Общее и частное положения. Симметрия дисконтинуума. Система трансляций Браве. Базис. Пространственные группы. Правильные системы точек.
Раздел 2. Основы кристаллохимии и кристаллофизики
Атомный (ионный) радиус. Плотные упаковки, их поры. Представление структуры через плотные упаковки, координационные полиэдры и сетки. Понятие структурного типа. Стандартная информация о структурном типе. Основные структурные типы элементов и соединений.
Элементы кристаллофизики. Принцип Кюри-Неймана. Предельные группы симметрии. Принцип тензорного описания физических свойств кристалла.
Раздел 3. Дифракция на кристаллах
Рассеяние кристаллами малого размера. Интерференционная функция. Уравнение Лауэ. Уравнение Вульфа-Брегга. Индексы интерференции. Обратная решетка как периодическое распределение интерференционных максимумов.
Радиус-вектор обратной решетки и его свойства. Связь обратной решетки с структурой, размером и формой кристалла.
Геометрическая интерпретация уравнения Лауэ (построение Эваль-да). Принципы основных методов рентгеноструктурного анализа.
Раздел 4. Физика рентгеновских лучей. Основные методы рентгеноструктурного анализа.
Получение и свойства рентгеновских лучей. Рентгеновские спектры. Взаимодействие рентгеновских лучей с веществом. Способы регистрации рентгеновского излучения. Методы исследования монокристаллов (метод Лауэ, метод вращения). Понятие дифракционного класса симметрии. Метод поликристалла. Получение и расчет рентгенограмм. Индицирование рентгенограмм. Рентгеновская дифрактометрия. Монохроматизация рентгеновского излучения.
Раздел 5. Теория интенсивности дифракционного рассеяния кристаллами.
Рассеяние рентгеновских лучей электроном и атомом. Атомная функция рассеяния. Рассеяние непримитивной ячейкой. Структурная амплитуда. Интегральные, зональные и сериальные погасания. Влияние поглощения и тепловых колебаний на интенсивность интерференционных максимумов. Формулы для расчета интегральной интенсивности в кинематической теории.
Вывод интегральной интенсивности (мощности) рассеяния моно- и поликристаллом. Основные положения динамической теории рассеяния рентгеновских лучей. Экстинкция. Особенности рассеяния быстрых электронов и тепловых нейтронов кристаллами. Получение дифракционных спектров рассеяния электронов и нейтронов. Применение электронограмм и нейтронограмм для анализа кристаллической структуры вещества.
Раздел 6. Применение дифракции рентгеновских лучей для исследования материалов
Рентгеновский фазовый анализ. Точность и чувствительность анализа. Влияние текстуры и дисперсности фаз. Принципы автоматизированного фазового анализа. Основные этапы определения атомно-кристаллической структуры. Прецизионное измерение периодов кристаллической решетки.
Рентгеновский анализ аксиальной и ограниченной текстуры с помощью прямых и обратных полюсных фигур. Понятие о функции распределения ориентировок. Рентгеновский анализ остаточных напряжений. Рентгеновский анализ процессов пластической деформации по ширине линий.
Рентгеновский анализ процессов возврата и рекристаллизации. Рентгеновский анализ твердых растворов. Определение типа раствора и степени дальнего порядка. Изучение диаграмм фазового равновесия. Рентгеновский анализ процессов распада пересыщенных твердых растворов. Анализ закалки и отпуска сталей.
Семестр 7
Раздел 7. Дифракционная электронная микроскопия.
Оптическая схема просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ). Аберрации линз и разрешение микроскопа. Типы контраста в ПЭМ.
Определение дифракционных условий формирования изображения кристаллов в ПЭМ. Основы кинематической теории контраста. Амплитудно-фазовые диаграммы.
Контраст на кристаллах с дефектами (дислокации, дефекты упаковки, включения). Специальные методы создания контраста (темное поле, слабый пучок, фазовый контраст, микроскопия высокого разрешения. Высоковольтная электронная микроскопия. Наблюдение магнитных доменов в ПЭМ.
Раздел 8.Электронно-оптические и другие микроскопические методы изучения состава и структуры.
Эмиссионная электронная микроскопия. Электронный и ионный проекторы. Растровая электронная микроскопия (принцип формирования изображения, контраст и разрешение). Принципы некоторых специальных методов микроскопии: туннельная, атомно-силовая, рентгеновская дифракционная и абсорбционная микроскопия.
Методы изучения элементного состава микрообъемов: микрорентге-носпектральный анализ, Оже-спектроскопия, рентген-электронная спектроскопия, масс-спектроскопия вторичных ионов.
Раздел 9.Специальные методы рентгеновского анализа структуры.
Диффузное рассеяние рентгеновских лучей. Изучение структуры аморфных твердых и жидких сплавов. Анализ ближнего порядка в твердых растворах. Изучение микронеоднородности вещества с помощью малоуглового рассеяния рентгеновских лучей и нейтронов.
5. Лабораторный практикум
| № п/п | № раздела | Название лабораторных работ |
| 1 | 1 | Построение проекций кристалла |
| 2 | 1 | Определение индексов направлений и плоскостей |
| 3 | 1 | Анализ класса симметрии по моделям многогранников |
| 4,5 | 1 | Определение пространственной группы по модели кристаллической структуры |
| 6,7 | 2 | Кристаллохимический анализ по модели кристалла |
| 8 | 2 | Определение структурного типа кристалла |
| 9 | 4 | Рентгенотехника. Изучение устройства рентгеновских трубок и аппаратов |
| 10 | 4 | Определение толщины фольги по ослаблению интенсивности рентгеновского излучения |
| 11 | 4 | Приготовление образца и съемка рентгенограммы в камере Дебая |
| 12 | 6 | Идентификация фазы по рентгенограмме поликристалла |
| 13 | 1и6 | Определение периода решетки и системы трансляций Браве по рентгенограмме поликристалла |
| 14, 15 | 4 | Изучение устройства рентгеновского дифрактометра, приготовление образца и съемка дифрактограммы |
| 16 | 5 | Первичная обработка профиля рентгеновской линии на персональном компьютере (программа PROFILE) |
| 17 | 6 | Определение структуры кристалла по дифрактограмме |
| 18 | 6 | Рентгеновский анализ текстуры волочения |
| 19,20 | 6 | Построение прямой полюсной фигуры и анализ по ней текстуры прокатки |
| 21, 22 | 6 | Определение характера распределения и плотности дислокации по уширению линий дифрактограммы |
| 23, 24 | 6 | Определение содержания углерода в мартенсите и количества остаточного аустенита по дифрактограмме закаленной стали |
| 25 | 7 | Изучение устройства электронографа. Получение и расчет электронограммы поликристалла |
| 26 | 7 | Приготовление объектов для просвечивающей электронной микроскопии |
| 27 | 7 | Изучение устройства просвечивающего электронного микроскопа и анализ в нем тонкой фольги металлического сплава |
| 28 | 8 | Изучение устройства растрового электронного микроскопа и просмотр в нем изломов и микроструктуры |
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
6.1. Рекомендуемая литература
Основная:
1.Уманский Я.С., Скаков Ю.А., Иванов А.Н., Расторгуев Л.Н. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. - М.: Металлургия, 982.-632с.
2.Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев Л.Н. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. - М.: МИСиС,1994.-328с.
Дополнительная:
1.Шаскольская М.П. Кристаллография.- М.: Высшая школа,1984,-376с..
2.Утевский Л.М. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении.-М.:Металлургия,1973.-584с.
3.Нахмансон М.С., Фекличев В.Г. Диагностика состава материалов рентгендифракционными и спектральными методами,- Л.: Машиностроение, 1990,-ЗбОс.
6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины
6.2.1. Наборы контрольных работ по разделам 1,4,5,6,7
6.2.2. Модели многогранников и кристаллических структур.
6.2.3. Компьютерная программа первичной обработки профиля дифракционной линии (PROFILE).
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
7.1. Лаборатория рентгеноструктурного анализа
7.2. Лаборатория электронной микроскопии
7.3. Компьютерный класс
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированных специалистов 651800 Физическое материаловедение.
Программу составили:
профессор Московского государственного института стали и сплавов (технологического университета) д.ф.-м.н. Иванов А.Н. и доцент того же института к.ф.-м.н. Дьяконова Н.П.
Программа одобрена на заседании Совета учебно-методического объединения по образованию в области металлургии от 22 марта 2001г., протокол № 37.
Зам. председателя Совета УМО В.П.Соловьев