Характеристика , когда она используется в материаловедении , относится к широкому и общему процессу, с помощью которого исследуется и измеряется структура и свойства материала. Это фундаментальный процесс в области материаловедения, без которого невозможно достичь научного понимания технических материалов. [1] [2] Объем этого термина часто различается; некоторые определения ограничивают использование этого термина методами, изучающими микроскопическую структуру и свойства материалов, [2] в то время как другие используют этот термин для обозначения любого процесса анализа материалов, включая макроскопические методы, такие как механические испытания, термический анализ и расчет плотности. [3] Масштаб структур, наблюдаемых при характеристике материалов, варьируется от ангстрем , например, при визуализации отдельных атомов и химических связей, до сантиметров, например, при визуализации крупнозернистых структур в металлах.
Хотя многие методы определения характеристик, такие как базовая оптическая микроскопия, практиковались на протяжении веков, постоянно появляются новые методы и методологии. В частности, появление электронного микроскопа и вторичной ионной масс-спектрометрии в 20-м веке произвело революцию в этой области, позволив получать изображения и анализировать структуры и композиции в гораздо меньших масштабах, чем это было возможно раньше, что привело к огромному повышению уровня понимания. относительно того, почему разные материалы демонстрируют разные свойства и поведение. [4] Совсем недавно атомно-силовая микроскопия еще больше увеличила максимально возможное разрешение для анализа некоторых образцов за последние 30 лет. [5]
микроскопия
Изображение алюминия, полученное оптической микроскопиейИзображение поверхности графита на атомном уровне, полученное с помощью СТМ.
Микроскопия — это категория методов определения характеристик, которые исследуют и отображают поверхностную и подповерхностную структуру материала. Эти методы могут использовать фотоны , электроны , ионы или физические кантилеверы для сбора данных о структуре образца в диапазоне масштабов длины. Некоторые распространенные примеры методов микроскопии включают:
Спектроскопия — это категория методов определения характеристик, в которых используется ряд принципов для выявления химического состава, изменений состава, кристаллической структуры и фотоэлектрических свойств материалов. Некоторые распространенные примеры методов спектроскопии включают:
Первое рентгеновское дифракционное изображение марсианской почвы: анализ CheMin выявил полевой шпат, пироксены, оливин и многое другое (марсоход Curiosity в «Рокнесте», 17 октября 2012 г.). [6]Рентгеновская порошковая дифракция Y 2 Cu 2 O 5 и уточнение по Ритвельду с двумя фазами, показывающая 1% примеси оксида иттрия (красные тикеры)
PAC исследует локальную структуру с помощью радиоактивных ядер. По картине получают градиенты электрического поля, разрешающие структуру вокруг радиоактивного атома, с целью изучения фазовых переходов, дефектов, диффузии.
^ Кумар, Сэм Чжан, Линь Ли, Ашок (2009). Методы определения характеристик материалов . Бока-Ратон: CRC Press. ISBN 978-1420042948.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Аб Ленг, Ян (2009). Характеристика материалов: введение в микроскопические и спектроскопические методы . Уайли. ISBN978-0-470-82299-9.
^ Чжан, Сэм (2008). Методы определения характеристик материалов . ЦРК Пресс. ISBN978-1420042948.
^ Матис, Даниэль, Zentrum für Mikroskopie, Базельский университет : Die Entwicklung der Elektronenmikroskopie vom Bild über die Analyse zum Nanolabor , p. 8
^ Патент US4724318 - Атомно-силовой микроскоп и метод получения изображений поверхностей с атомным разрешением - Google Patents.
↑ Браун, Дуэйн (30 октября 2012 г.). «Первые исследования почвы марсоходом НАСА помогли отследить марсианские минералы». НАСА . Проверено 31 октября 2012 г.
^ «Что такое рентгеновская фотонная корреляционная спектроскопия (XPCS)?». сектор7.xray.aps.anl.gov . Архивировано из оригинала 22 августа 2018 г. Проверено 29 октября 2016 г.
^ Р. Труелл, К. Эльбаум и CB Чик., Ультразвуковые методы в физике твердого тела, Нью-Йорк, Academic Press Inc., 1969.
^ Ахи, Киараш; Шахбазмохамади, Сина; Асадизанджани, Навид (2018). «Контроль качества и аутентификация корпусированных интегральных схем с использованием терагерцовой спектроскопии и визуализации во временной области с повышенным пространственным разрешением». Оптика и лазеры в технике . 104 : 274–284. Бибкод : 2018OptLE.104..274A. doi :10.1016/j.optlaseng.2017.07.007.
_effective_refractive_indexes_and_(b)_absorption_coefficients_of_the_electronic_chips.jpg/1280px-(a)_effective_refractive_indexes_and_(b)_absorption_coefficients_of_the_electronic_chips.jpg)