《现代分析测试技术》课程教学大纲

现代分析测试技术课程教学大纲课程英文名称：The techniques of Modern analytical and test课程编号： 课程类别：(公共基础课/学科基础课/专业课/素质类课程)课程性质：(必修课/选修课)学 分： 48学 时：（其中：讲课学时：48 实验学时： 上机学时: ）适用专业：化学、材料、地矿、环境、生物、食品等学科的相关专业开课部门：分析测试中心一、课程教学目的和课程性质（顶头，宋体加粗，小四号）现代分析测试技术是化学、材料、地矿、环境、生物、食品、制药等学科的相关专业的必修课之一，开设本课程的目的是通过学习本课程，使学生了解现代分析测试仪器方法和技术在物质结构与成分分析领域科学研究中的基本应用；了解并熟悉主要仪器的基本原理和实际应用，培养学生在科研工作过程中综合运用现代分析测试方法和技术解决实际问题的能力。二、本课程与相关课程的关系前修课程：化学、大学物理、固体物理等后续课程：仪器分析、毕业论文等。三、课程的主要内容及基本要求通过对本课程的学习，使学生在理论上掌握各种仪器分析方法的基本概念和基本原理，了解和熟悉各种仪器的基本结构，熟悉各种仪器分析方法在材料的组成、含量及结构鉴定分析中的应用，为后续课程奠定厚实的基础。第一单元 绪论知 识 点 介绍现代分析测试技术的发展历程，以及分析测试技术在材料研究中的主要作用及地位。介绍现代分析测试技术主要分类以及本课程的主要内容。第 二 单元 X 射线衍射分析知 识 点 晶体结构相关概念；X 射线谱；连续 X 射线谱，特征 X 射线谱；X 射线衍射的几何原理；X 射线衍射束的强度；X 射线衍射方法；布拉格定律；物相分析；衍射花样的指标化；X 射线衍射分析的应用重 点X 射线衍射的原理；布拉格定律；X 射线衍射分析的应用；物相分析难 点晶体学基础；X 射线与物质的相互作用；衍射花样的指标化基本要求1、识 记：特征 X 射线谱；布拉格定律2、领 会：X 射线衍射基本原理和 X 射线衍射的方法3、简单应用：X 射线的基本原理4、综合应用：多晶的物相分析第 三 单元 扫描电子显微分析知 识 点 电子光学基础；电子与物质的相互作用；扫描电镜工作基本原理，扫描电镜的结构，扫描电镜的主要性能，样品制备；扫描电镜在材料研究中的应用；表面形貌衬度及其应用，电子背散射衬度及其应用；X 射线能量色散谱仪的分析原理、实验方法和应用。能谱仪和波谱仪结构及工作原理重 点电子与物质的交互作用；扫描电镜工作基本原理；表面形貌衬度及其应用，电子背散射衬度及其应用；X 射线能量色散谱仪的分析原理难 点电子与物质的交互作用；X 射线能量色散谱仪的分析原理；电子背散射衬度及其应用基本要求1、识 记：高能电子与样品物质交互作用产生的电子信息； 2、领 会：扫描电镜的基本原理和实验方法；扫描样品的制备3、简单应用：扫描电镜主要应用；表面形貌的衬度原理；背散射程度原理。4、综合应用：扫描电镜在材料中应用第 四 单元 透射电子显微分析 知 识 点 透射电镜的结构，透射电镜成象原理；电子衍射基本公式，常见的几种电子衍射谱，电子衍射花样的标定；电子能量损失谱仪的分析原理、实验方法和应用；薄晶体样品的衬度成象原理。重 点透射电镜成象原理；电子衍射的基本原理及种类、基本公式，常见的几种电子衍射谱，电子衍射花样的标定；电子能量损失谱仪的分析原理、实验方法和应用；薄晶体样品的衬度成象原理。难 点电子衍射花样的标定；电子能量损失谱仪的分析原理基本要求1、识 记：电子衍射、衬度、电子能量损失谱2、领 会：电镜成像基本原理和方法，电子衍射的基本原理及标定方法。 3、简单应用：透射电镜分析主要有哪些功能 4、综合应用：如何利用透射电镜分析样品的成分及结构第 五 单元 扫描探针显微分析知 识 点 扫描探针显微镜的定义，隧道电流，范德华力，振幅及相位的特点。重 点 扫描探针显微镜的基本组合及探测原理，原子力显微镜的距离探测信号，扫描隧道显微镜距离探测型号，动态力显微的距离探测方式。难 点 隧穿现象、PSD 原理，光杠杆放大原理，扫描探针显微镜的反馈机制。基本要求1、识 记：扫描探针显微镜的分类，扫描隧道显微镜在表面探测的信号，原子力显微镜的工作原理，扫描探针显微镜与其他显微分析手段在分析样品方面的共同与不同之处。2、领 会：扫描探针显微镜对样品的要求，扫描探针显微镜对样品表面力学、导电，静电，磁性，压电特性的分析功能。3、简单应用：不同扫描探针显微镜在形貌以及表面分析方面的特点，分析扫描探针显微镜的结果。 扫描探针显微镜的制样方法。4、综合应用：原子力显微镜、扫描隧道显微镜，动态力显微镜对样品表面要求不同之处。通过扫描探针显微镜的形貌数据对表面的高度、粗糙度分析。第 六 单元 气相色谱分析知 识 点色谱分离的基本理论，色谱法的分离机制，色谱法的分类、发展趋势。色谱分离的基本理论：分配系数与保留行为的关系，塔板理论，速率理论，影响分离度的因素。气相色谱仪的一般流程、结构原理，气相色谱法的基本原理，色谱柱(分离系统)，各类检测器的检测原理及操作，分离操作条件的选择，定性与定量分析方法。衍生化气相色谱法。重 点色谱分离的基本术语、基本理论、气相色谱仪的结构原理、分离原理、检测器、定性与定量分析。难 点色谱分离的基本术语、基本理论、气相色谱仪的结构原理、分离原理、检测器、定性与定量分析。基本要求1、识 记： 色谱分离的基本理论，色谱法的分离机制，色谱法的分类、发展趋势。色谱分离的基本理论：分配系数与保留行为的关系，塔板理论，速率理论，影响分离度的因素。2、领 会： 气相色谱仪的一般流程、结构原理，掌握气相色谱法的基本原理，色谱柱(分离系统)，各类检测器的检测原理及操作，分离操作条件的选择，定性与定量分析方法。3、简单应用：分离操作条件的选择，定性与定量分析方法。4、综合应用：气相色谱在有机化合物测定中的应用及定性、定量分析中的应用。第 七 单元 高效液相色谱分析知 识 点高效液相色谱法的基本原理，化学键合相色谱法及相应固定相与流动相的选择。高效液相色谱仪的主要部件及定性定量分析方法。高效液相色谱法的分类及其他色谱法，以及溶剂系统的分类与优化。重 点各类高效液相色谱法的分离原理，固定相与流动相的选择。难 点各类高效液相色谱法的分离原理，固定相与流动相的选择。基本要求 1、识 记： 高效液相色谱法的基本原理，化学键合相色谱法及相应固定相与流动相的选择。2、领 会： 熟悉高效液相色谱仪的主要部件及定性定量分析方法。了解高效液相色谱法的分类及其他色谱法，以及溶剂系统的分类与优化。3、简单应用：分离操作条件的选择，定性与定量分析方法。4、综合应用：高效液相色谱在有机化合物测定中的应用及定性、定量分析中的应用。第 八 单元 原子吸收光谱分析知 识 点原子吸收光谱分析基本原理，原子能级及电磁波谱的产生过程，发射光谱与吸收光谱区别，原子吸收光谱分析法的特点、特征谱线、灵敏线、共振线和吸收线等基本概念。光谱法的分类及仪器的基本组成以及原子吸收光谱法的一般分析步骤。重 点原子吸收光谱分析特点，原子吸收光谱法的一般分析步骤，光源的作用，原子化的过程，干扰的来源与消除，分析条件的选择与应用。难 点原子吸收光谱分析特点，原子吸收光谱法的一般分析步骤，光源的作用，原子化的过程，干扰的来源与消除，分析条件的选择与应用。基本要求 1、识 记：原子吸收光谱分析基本原理，特征谱线、灵敏线、共振线和吸收线等基本概念。2、领 会：原子吸收光谱分析仪器的基本组成及其组件作用。3、简单应用：操作条件的选择，定量分析方法。4、综合应用：原子吸收光谱法在定量分析中的应用第 九 单元 原子发射光谱分析知 识 点电磁波波长与能量的相互关系，原子能级及电磁波谱的产生过程。光谱分析法与非光谱分析法，光谱法的分类及仪器的基本组成。原子发射光谱的产生基本原理、原子发射光谱分析法的特点。发射光谱与吸收光谱区别，原子发射光谱法的一般分析步骤，定性与定量分析。重 点电磁辐射及其与物质的相互作用，原子发射光谱分析法的特点。熟悉发射光谱与吸收光谱区别、原子发射光谱法的一般分析步骤，定性与定量分析。难 点电磁辐射及其与物质的相互作用，原子发射光谱分析法的特点。熟悉发射光谱与吸收光谱区别、原子发射光谱法的一般分析步骤，定性与定量分析。基本要求 1、识 记： 电磁辐射及其与物质的相互作用，原子发射光谱分析基本原理。原子发射光谱分析装置与仪器。2、领 会：原子发射光谱分析仪器的基本组成及其组件作用。3、简单应用：操作条件的选择，定量分析方法。4、综合应用：原子发射光谱法在定量分析中的应用。第 十 单元 紫外光谱分析知 识 点吸收光谱学基础知识；紫外光谱中电子跃迁的类型；朗伯-比尔定律；引起紫外吸收的电子跃迁；共轭体系与吸收峰波长的关系；常见的术语；溶剂效应对吸收峰的影响；吸收带及其与结构的关系；紫外光谱与有机结构之间的关系； 紫外光谱在有机化合物结构分析中的应用。重 点电子跃迁的类型；朗伯-比尔定律及应用；生色基、助色基、红移、紫移、增色效应、减色效应、 K 带、 R 带、 E1、E 2 带及 B 带的概念及含义；含共轭体系和芳香族化合物的紫外光谱吸收规律；共轭体系极大吸收波长的计算。难 点常见的术语；含共轭体系和芳香族化合物的紫外光谱吸收规律；共轭体系极大吸收波长的计算。基本要求1、识 记：电子跃迁的类型；朗伯-比尔定律及应用；生色基、助色基、红移、紫移、增色效应、减色效应、 K 带、 R 带、 E1、E 2 带及 B 带的概念及含义；溶剂效应对吸收峰的影响。2、领 会：紫外光谱仪的原理；紫外光谱产生的原理。3、简单应用：紫外光谱在有机化合物结构测定中的应用及定性、定量分析中的应用。4、综合应用：含共轭体系和芳香族化合物的紫外光谱吸收规律；共轭体系极大吸收波长的计算。第 十一 单元 红外光谱分析知 识 点红外光谱的特点、红外光谱图；分子的振动能级与振动定律；分子的振动的基本形式和分子的振动自由度、峰数；影响吸收谱带位置和强度的因素；各种官能团的特征吸收；分子结构与吸收带之间的关系；红外光谱在结构分析中的应用。重 点影响吸收谱带位置和强度的因素；分子结构与吸收带之间的关系；各种官能团的特征吸收；红外光谱在结构分析中的应用。难 点各种官能团的特征吸收；红外光谱在结构分析中的应用。基本要求1、识 记：红外光谱的特点、红外光谱图；分子的振动能级与振动定律；分子的振动的基本形式和分子的振动自由度、峰数。2、领 会：指纹区与官能团区的划分；分子结构与吸收带之间的关系；各种官能团的特征吸收；红外光谱在结构分析中的应用。3、简单应用：要求学生学习后能掌握化学键的振动形式，并会判断其是否为红外活性振动，熟知烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、醇、酚、醛、酮、羧酸、酯、酸酐、酰卤、酰胺、胺与胺盐、硝基化合物吸收带位置、个数、强弱及特征。4、综合应用：要求学生学习后能掌握红外光谱解析的一般步骤，能够结合元素分析或已知分子式推测分子结构，确定谱带归属；懂得应用标准谱图验证结构解析的结果。第 十二 单元 核磁共振波谱分析知 识 点核磁共振基本原理；化学位移；自旋偶合及自旋裂分；自旋体系及核磁共振谱图分类；偶合常数及与分子结构关系； 1H NMR 谱； 13C NMR 谱； 1H NMR 和 13C NMR 的综合解析。重 点化学位移；影响化学位移的因素；自旋偶合及自旋裂分；自旋体系及核磁共振谱图分类；偶合常