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现代地学实验分析技术  071M5002H

学期:2016-2017学年秋 | 课程属性:专业普及课 | 任课教师:姜能等
课程编号: 071M5002H 课时: 50 学分: 3.0
课程属性: 专业普及课 主讲教师:姜能等
英文名称: Modern Experimental Analytical Techniques (Geoscience)

教学目的、要求

本课程为固体地球物理学,地球化学,矿物学和岩石学等专业研究生的专业普及课,同时也可做为大气、海洋和环境科学等相关专业研究生的选修课。
当前固体地球科学的发展已经越来越离不开现代实验分析技术,无论是固体地球物理学对地球深部物质和结构的认识,还是地球化学等对岩石、矿物成分的分析鉴定,都需要现代实验分析技术提供客观和精确的实验数据。本课程主要讲授光谱法、质谱法、电子显微分析法、同步辐射和高温高压实验技术,以及在固体地球科学研究中的应用。要求学生能够掌握多种现代实验分析技术的基本原理和基本方法,了解其在现代地球科学发展中的作用,为进入科学研究阶段提供必要的实验分析技术基础。

预修课程

普通物理,普通化学,结晶学与矿物学

教 材

暂无

主要内容

第一章	绪论(3学时)
教学重点:现代实验分析技术与地球科学的关系,光分析法及其特点,光分析仪器的基本组件,光分析仪器的性能指标,定量分析方法的校正。
1.1 课程简介(1学时),
什么是现代实验分析技术,现代实验分析技术与地球科学的关系
1.2 光分析法基础(2学时)
光分析法及其特点,光分析法与光谱法的联系与区别,电磁辐射的波动性与粒子性,光分析仪器的基本组件,典型光谱仪的组成,光分析仪器的性能指标,定量分析方法的校正
第二章光谱法(18学时)
教学重点:原子光谱基础,原子发射、吸收和荧光光谱的原理及应用,X射线光谱的原理及应用,分子光谱基础,红外吸收光谱、激光-拉曼光谱和核磁共振波谱
2.1 原子光谱基础(3学时)
原子光谱基本原理,元素光谱化学性质的规律性,原子化方法及试样的引入,原子光谱样品处理
2.2 原子发射和吸收光谱(2学时)
原子发射光谱的基本原理、优缺点、光谱仪器及应用,原子吸收光谱的基本原理、优缺点、光谱仪器及应用
2.3原子荧光光谱(1学时)
原子荧光光谱的基本原理、优缺点、光谱仪器及应用
2.4	X射线光谱(3学时)
X射线的基本性质,X射线的产生,连续光谱和特征光谱,X射线的吸收、散射和衍射,内层电子的弛豫过程
2.5 分子光谱基础(1学时)
分子运动方程,分子光谱的分布特征,光吸收定律
2.6红外吸收光谱(4学时)
红外光谱基本原理,红外光谱仪,红外样品的制备,特征吸收峰,红外光谱的应用
2.7 激光-拉曼光谱(2学时)
拉曼散射和拉曼位移,拉曼光谱与红外光谱的互补性,拉曼光谱的应用
2.8 核磁共振波谱(2学时)
核磁共振基本原理,核磁共振波谱仪,1H核磁共振及其在地学中的应用
第三章电子显微分析法(6学时)
教学重点:电子波与电磁透镜的概念,TEM的原理与样品制备,SEM的原理与样品制备,EPMA的原理与定量分析方法, X射线荧光分析方法。
4.1 透射电镜(2学时)
透射电镜的结构及工作原理,透射电镜的特点,TEM样品的制备
4.2 扫描电镜(2学时)
扫描电镜的特点,扫描电镜的工作原理,扫描电镜成像的物理信号,扫描电镜的构造,扫描电镜的主要性能指标,SEM样品的制备
4.3 电子探针(2学时)
电子探针的构造与工作原理,特征X射线的检测,电子探针的实验方法,电子探针定量分析
第四章质谱法(6学时)
教学重点:质谱法的原理,质谱仪的主要构成,质量分析器,电感耦合等离子体质谱法,有机质谱的图谱解析,二次离子质谱
3.1 原子质谱(3学时)
什么是质谱,质谱法的原理和分类,原子质谱的基本原理,质谱仪的结构与类型,电感耦合等离子体质谱法
3.2 分子质谱(2学时)
单聚焦和双聚焦质量分析器,有机化合物的碎裂,有机质谱的图谱解析
3.3 二次离子质谱(1学时)
二次离子质谱原理,二次离子质谱仪,二次离子质谱的应用
第五章同步辐射和高温高压实验(6学时)
教学重点:同步辐射的概念,地学中常用的高温高压实验装置,同步辐射与高温高压实验装置相结合在地学中的应用
5.1 同步辐射的概念(1学时)
什么是同步辐射,同步辐射装置
5.2 高温高压实验装置与技术(2学时)
岩石实验装置的基本组成,基本的加压、加温技术,高压腔体内温度和压力的标定与测量,地学中常用的高温高压实验装置及应用
5.3 同步辐射红外(1学时)
DAC技术与同步辐射红外相结合在地学中的应用
5.4 同步辐射X射线衍射(2学时)
大压机、DAC与同步辐射X射线衍射相结合在地学中的应用
第六章应用实例(9学时)
教学重点:以专题报告形式讲解现代实验分析技术在地学研究中的作用和意义
实例一,实例二,实例三
考试(2学时)

参考文献

屠一峰等编著. 现代仪器分析, 科学出版社, 2011
廖立兵等编著. 矿物材料现代测试技术, 化学工业出版社, 2010
武汉大学化学系编. 仪器分析, 高等教育出版社, 2001
章晓中编著. 电子显微分析, 清华大学出版社, 2006
祁景玉主编. 现代分析测试技术, 同济大学出版社, 2006
陈培榕等著. 现代仪器分析实验与技术, 第二版, 清华大学出版社, 2006
范康年主编. 谱学导论, 高等教育出版社, 2001
谢鸿森等著. 地球深部物质科学导论, 科学出版社, 1997
陈丰等著. 矿物物理学概论, 科学出版社, 1995
梁敬魁编著. 粉末衍射法测定晶体结构(第二版).上下册, 科学出版社, 2011
马礼敦著. 近代X射线多晶体衍射-实验技术与数据分析, 化学工业出版社, 2004
马科斯•波恩, 埃米尔•沃耳夫著. 光学原理(第七版), 杨葭荪译, 电子工业出版社, 2012

授课时间: 星期一, 第5、6、7节
授课地点: 教2-419
授课周次: 2、3、4、5、7、9、10、11、12

授课时间: 星期三, 第5、6、7节
授课地点: 教2-419
授课周次: 2、3、4、5、7、9、10、11、12

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