基于虚实结合的混合式实验教学方法探索与实践——以“扫描电子显微分析实验”课程为例

扫描电子显微镜作为高等院校检测和分析材料的一种重要大型精密仪器,在材料科学中具有非常广泛的应用价值。针对传统实验教学中存在的诸多问题,通过虚拟仿真技术开发了扫描电子显微分析虚拟仿真实验教学系统,探索并实践了以虚拟仿真实验教学和实体实验教学有机结合的混合式实验教学方法。突破传统实验教学中时间、空间及教学方法的局限,丰富了实验教学内容和手段,激发教师的教学活力,调动学生的学习兴趣和积极性,切实提高实验教学质量,助力材料类专业对兼具创新意识和实践能力创新型人才的培养。

基于虚拟仿真的扫描电子显微分析实验教学系统的开发与实践

为克服高等院校大型仪器测试中扫描电镜实体教学存在的教学资源不足、成本高、教授方式受限以及仪器生均占有率低等问题,运用虚拟仿真技术开发了集学、练、考于一体的扫描电子显微分析实验教学模拟交互平台。学生无需进入实验室,利用课余碎片化时间就能自主学习扫描电镜分析测试相关理论知识,完成样品准备、测试分析等模拟交互操作,为实体操作奠定良好基础,通过在线测试检验相关知识点的掌握程度,汇总反馈数据进行分析评价,便于课程的持续改进。通过教学实践表明:扫描电子显微分析虚拟仿真实验教学系统与实体实验教学相结合,突破传统实验教学局限性,调动学生学习兴趣和自主学习积极性,教学过程更加安全高效,教学质量得到提升。本虚拟仿真实验教学系统助力提高学生主观能动性和实践创新能力,为功能材料研发行业创新型人才培养提供一种新的实践教学模式。

二硫化钼的电子显微分析

为了促进含ＭｏＳ２的润滑材料的应用及其基础研究的发展，利用电子显微分析技术研究了国产ＭｏＳ２的硫／钼原子比、颗粒形貌及其结构，给出了不同产地ＭｏＳ２粉末的粒径（从微米到纳米范围），以及ＭｏＳ２粘结膜和ＭｏＳ２溅射膜的形貌（由断面显示出膜的厚度），并且指出当硫／钼原子比接近于２．００时，ＭｏＳ２溅射膜的耐磨寿命最长，同时还利用高分辨透射电子显微照片和电子衍射图揭示了国产ＭｏＳ２的晶体结构及其参数。研究结果对含ＭｏＳ２润滑材料的发展及其润滑机理研究具有参考和应用价值。

热裂纹的电子显微分析

对定向凝固合金产生的热裂纹和裂纹断面进行了电子扫描分析。发现裂纹中间，尤其是裂纹尖端有晶间搭桥的存在，而在裂纹断面有晶间搭桥破断的痕迹。证明了以往热裂研究中提出的合金凝固后期存在晶间搭桥的设想。

Al-Cu-Fe系初生准晶相凝固过程的电子显微分析

采用包括金相 (OM) ,粉末X射线衍射 (XRD) ,扫描电子显微 (SEM)观察和透射电子显微 (TEM)分析等方法 ,研究了铸态Al59 2 Cu36 8Fe3 0 Si1 0 合金 (70 0℃保温 2 5h后水淬 )的显微组织及相组成。发现铸锭中存在 4种相 :准晶I相 ,τ3相 (或相 ) ,θ Al2 Cu相和 η AlCu相。凝固过程可描述为 :初生晶是准晶I相 ;在保温过程中发生包晶或共晶反应 (L +i→τ3(或)或L→τ3(或) +i)形成的τ3相 (或相 ) ,呈微畴结构 ;而剩余液体水淬形成θ Al2 Cu相和η

分子束外延GaN/GaAs立方相异质结构的电子显微分析

运用透射电子显微镜分析了分子束外延的立方相ＧａＮ／ＧａＡｓ异质微观结构．在ＧａＮ外延层中，观察到大量的、不对称的｛１１１｝面缺陷（层错和微孪晶），以及失配位错在该大失配界面上的非优化排列。

表生硫酸盐矿物的电子显微分析

绝大多数表生矿物颗粒细小,物相混杂,不稳定,易溶于水。运用扫描电子显微术,电子探针微束分析及X射线粉晶衍射等综合方法准确鉴定了湖北省杨家堡地区多种表生硫酸盐矿物。这一研究不仅有矿物学、矿床学意义,而且在研究方法上也是一次成功探索。

激光合成Al_2O_3－WO_3陶瓷的电子显微分析

本文利用透射电镜（ＴＥＭ）及能量色散Ｘ射线衍射分析（ＥＤＡＸ）技术对激光合成的Ａｌ２Ｏ３－ＷＯ３陶瓷材料进行分析．ＴＥＭ分析表明，在Ａｌ２Ｏ３－ＷＯ３材料的胞状结构中，Ａｌ２Ｏ３形成柱状单晶且Ｃｏ轴平行生长轴，Ａｌ２（ＷＯ４）３及ＡｌｘＷＯ３位于Ａｌ２Ｏ３柱状晶间界；非平衡相ＡｌｘＷＯ３中存在畴及超晶格结构，Ａｌ３＋对ＷＯ３母体网格Ａ位占位是有序的．ＥＤＡＸ结果则指出合成材料Ａｌ２Ｏ３晶粒中Ｗ杂质的浓度随配料ＷＯ３含量的增加而增大；样品合成过程中激光功率从最高值连续降低至０瓦可减少Ａｌ２Ｏ３晶粒Ｗ的掺入量；高温下对合成样品长时间热处理可使Ｗ杂质从Ａｌ２Ｏ３中释放出．材料电性质测试结果表明，材料电阻率与其中Ａｌ２Ｏ３晶粒Ｗ含量紧密相关，Ｗ的含量越高，材料电导率越大．

材料电子显微分析与应用

电子显微分析就电子束形式可分为扫描电子分析和透射电子分析两大类,就分析类别可分为显微形貌分析、成分分析和结构分析三部分。并论述了材料电子显微分析常用的技术以及应用实例。

电子显微分析在表征纳米晶体化学组分中的应用

纳米材料的化学组分及含量影响其光、电、声、热、磁等物理性能,电子显微分析是表征纳米晶体化学组分的重要方法之一。本文综述了X-射线能谱(EDS)、X-射线波谱(WDS)、电子能量损失谱(EELS)和选区电子衍射(SAED)等现代电子显微分析技术在表征纳米晶体化学组分、形貌、尺寸和结构等方面的应用及其研究进展,并比较了这些分析方法存在的差异,提出了其应用中存在的不足及今后的研发方向。

碳基材料原子尺度低损伤透射电子显微分析

近年来,石墨烯、金属有机框架(MOFs)、聚合物、生物大分子等碳基材料在物理、化学、材料、生物学等领域受到了持续增长的关注,但由于其微观结构在电子束辐照下的不稳定性导致原子分辨率的实验观察仍面临巨大的挑战。原子结构的认识不足严重限制了对此类材料的深入理解及潜在应用研究。近年来,低加速电压、低电子剂量与低温电子显微学(TEM)亚埃分辨率的革命性突破,极大地促进了对电子束敏感材料结构与化学组成的原子尺度解析。特别是对轻元素原子成像的能力有助于深入研究新型碳基材料的结构和性能。本文总结了先进电子显微学中各种成像与谱学技术的新进展,及其在石墨烯基材料、MOFs、聚合物、生物大分子等碳基材料研究中的应用,并探讨了当前材料研究面临的挑战与电子显微学的发展趋势,以期助力对新型碳基材料构效关系的深入理解和设计开发。

硒光导膜表面缺陷的电子显微分析

采用以电子探针为主要手段对硒光导膜表面缺陷进行了研究，结果表明硒膜表面斑点区富集有含硫为主的杂质元素，有些还包裹了非硒微粒，讨论了斑点缺陷的形成机制。微量杂质硫在硒膜和原料中均存在不均匀分布，它是造成硒感光鼓斑点缺陷和表面剩余电位高的主要原因。

不同加工类型原皮西洋参的电子显微分析

对不同加工类型的原皮西洋参进行隧道电镜扫描、分析,研究结果表明:冷冻干燥、真空干燥的产品内部结构良好,淀粉粒、树脂道、草酸钙晶体等微观结构清晰可辨;传统烘房干燥的正常参也具有良好的内部结构;但是,微波干燥、传统烘房干燥的不正常参,如褐变参、青枝等干制品,干燥过程中其内部结构已被破坏,产品的内外结构均不符合商品要求。因此,可以利用电镜显微分析对西洋参的干制品质量进行分析、判断,评价产品的优劣。

探索与实践:《材料电子显微分析技术》课程的教学改革探讨与实践

本文从课程的设置、理论教学的改革以及实验教学的改革进行了探讨。通过《材料电子显微分析技术》课程的改革,提高了学生的学习兴趣,取得了较好的效果。

浅谈培养当代研究生综合能力的实践——《扫描电子显微分析》课程教学改革初探

本文从课程的设置、理论教学的改革、实验教学的改革、考试的改革几方面对《扫描电子显微分析》课程的教学方案进行了探讨。通过《扫描电子显微分析》课程的改革,建立了探究性的学习机制,加强并提高了实验课程的教学过程,通过课程的教学、实验、考试使学生的各方面综合能力得到很大提高。

材料电子显微分析技术现状与发展

本文从材料测试技术出发,阐述了材料电子显微分析技术的现状和发展。表明材料测试技术正在朝着科学、先进、快速、简便、精确、自动化、多功能和综合性等方向发展,新一代的显微分析技术的应用必使材料测试越来越深入、越来越细微、越来越全面。

5次对称准晶的电子显微分析和X射线分析

应用透射电子显微镜,系统研究了Al-Mn-Si二十面体准晶,拍摄了透射扫描电子象、背散射电子象及不同取向的电子衍射花样、高分辨准晶结构象;还进行了准晶粉末X射线分析,从实验方面证实了我们的结构理论分析的合理性。

真空度对阴极材料微结构影响的电子显微分析

针对阴极失效影响因素中的真空度问题,利用扫描电子显微镜以及能谱仪作为研究手段,分析对比了未老炼以及在不同真空条件下老炼的阴极的微观结构以及成分差异,结果表明,真空度降低,阴极中发射物质将与空气中的水汽以及氧反应,导致微观结构发生变化,这对于行波管的封装可靠性提出了较高要求。