Lời tựa - Microstructural Characterization of Materials, 2nd Edition

Category: Teaching Published: 13 August 2010
Hits: 7805

Các quyết định logic nhất thường dựa vào các câu trả lời chấp nhận được đối với các câu hỏi rõ ràng, như là cái gì (what), tại sao (why) and như thế nào (how)? Trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học và công nghệ, câu hỏi phổ biến đầu tiên thường là “vấn đề là gì-what is the problem” hoặc “mục tiêu là gì-what is objective?”. Thường câu hỏi tiếp theo là câu hỏi tại sao-why là sự nỗ lực giải quyết các điểm nhấn ưu tiên, nghĩa là sự cấp bách và tầm quan trọng của việc tìm kiếm câu trả lời chấp nhận được. Loại câu hỏi thứ ba, như thế nào – how thường được tập trung vào bằng các phương tiên và phương pháp, và các câu trả lời thiết lập sự đánh giá tài nguyên hiện có để giải quyết vấn đề hoặc để đạt mục tiêu. Phổ bài toán gia tăng trong khoa học và công nghệ vật liệu thường rất phụ thuộc vào các câu trả lời thích đáng đối với hai câu hỏi sau. Các câu trả lời có thể ở nhiều dạng, nhưng khi có sự tham gia của giới chuyên môn vật liệu, chúng thường gồm có nhu cầu về đặc trưng cấu trúc tế vi bên trong của vật liệu kỹ thuật.

Cuốn sách này giới thiệu với giới chuyên môn về quá trình đánh gia cấu trúc tế vi của vật liệu kỹ thuật và đối với các phương pháp thực nghiệm sẵn có cho mục đích này. Đê nội dung cuốn sách có nghĩa hơn, độc giả cần hiểu biết tại sao có sự quan tâm về khảo sát cấu trúc bên trong của vật liệu kỹ thuật và hiểu rõ tại sao các đặc tính cấu trúc tế của vật liệu lại có tầm quan trọng kỹ thuật quyết định. Quyến sách này có mục đích cung cấp sự hiểu biết cơ bản cả về phương pháp luận và các phương tiện sẵn có để nhận được thông tin cấu trúc tế vi định tính và định lượng từ mẫu nghiên cứu.

Có hai cách tiếp cận đặc trưng vật liệu. Trước tiên là các khái niệm về tính chất kỹ thuật của vật liệu, và phản ánh nhu cầu hiểu về tính chất cơ học, hóa học và vật lý trước khi chúng ta có thể thiết kế hệ thống kỹ thuật hoặc sản xuất các bộ phận của chúng. Dạng thứ hai về đặc trưng là mối quan tâm của chúng ta trong cuốn sách này, được gọi là “đặc trưng cấu trúc tế vi” của vật liệu. Theo chỉ định cấu trúc bên trong vật liệu kỹ thuật chúng tôi gồm cả hóa học, tinh thể học và hình thái cấu trúc, theo các khái niệm đặc trưng vật liệu thường được sử dụng chỉ cho sự qui định này.

Đặc trưng theo các khái niệm của hóa học gồm có sự nhận biết các cấu thành hóa chất của vật liệu và sự phân tích tỷ phần tương đối của chúng, nghĩa là sự xác định thành phần hóa học và sự phân bố của các nguyên tố hóa học trong vật liệu. Trong cuốn sách này, chúng tôi xem xét các phương pháp sẵn có để khảo sát đặc trưng hóa học ở mức độ cấu trúc tế vi, cả trong khối vât liệu và tại bề mặt.

Tinh thể học là khoa học nghiên cứu trật tự nguyên tử ở cấu trúc tinh thể. Phân tích tinh thể học cho phép nhận biết các pha có mặt trong cấu trúc, và để mô tả sự sắp xếp nguyên tử của các nguyên tố hóa học khác nhau trong các pha này. Hầu hết các pha có tính trật tự cao, cho nên các “pha tinh thể” là các nguyên tử được xếp theo trật tự hoàn chỉnh, được bố trí lặp lại một cách đều đặn. Nhiều chất rắn không có tính trật tự xa – long-range order, và cấu trúc của chúng được gọi là “vô định hình-amorphous” hay “thể thủy tinh-glassy”. Nhiều pha “giả tinh thể-quasicrystalline” cũng đã được phát hiện theo đó chúng không có trật tự xa, nhưng cũng không có tính đối xứng quay hoàn chỉnh nào.

Cấu trúc của vật liệu cũng bao gồm các thuộc tính hình thái học-morphological được quan sát bằng phép kiểm tra cấu trúc tế vi của mẫu khảo sát. Sự nghiên cứu cấu trúc tế vi có thể thực hiện theo nhiều cấp độ, và sẽ chịu tác động bởi nhiều tham số liên quan đến sự chuẩn bị mẫu và thao tác quan sát vi mô, cũng như các phương pháp thu gọn số liệu để giải thích các kết quả. Tuy nhiên, tất cả các nghiên cứu cấu trúc tế vi có chung các thuộc tính. Chúng cung cấp hình ảnh của cấu trúc bên trong của vật liệu, trong đó sự tương phản của hình ảnh phụ thuộc sự tương tác giữa mẫu vật và một phần bức xạ đến được sử dụng để dò-probe hình thái mẫu. Hình ảnh thường được phóng đại, do đó vùng nghiên cứu trên mẫu vật nhỏ hơn so với kích thước của mẫu vật. Sự quan sát cẩn thận phải được luyện tập để giải thích các kết quả trên các mẫu vật liệu khối “điển hình”. Trong khi mẫu vật là đối tượng không gian 3 chiều, hình ảnh (có 1 vài ngoại lệ) là hình chiếu 2 chiều. Thậm chí giải thích định tính về hình ảnh yêu cầu có sự hiểu biết quan hệ không gian giữa các thuộc tính tạo ảnh 2 chiều và hình thái 3 chiều của mẫu vật dạng khối.

Xuyên suốt cuốn sách này, chúng tôi tập trung giải thích sự tương tác giữa đầu rò và mẫu được chuẩn bị từ vật liệu đã cho trước, và chúng tôi giới hạn ở các dạng đầu dò là X-ray, ánh sáng hoặc điện tử gia tốc. Trong tất cả các trường hợp, chúng tôi đề cập ba giai đoạn khảo sát, gồm có chuẩn bị mẫu, quan sát hình ảnh và ghi nhận thông tin, phân tích và giải thích các số liệu đã ghi nhận. Chúng tôi nhận thấy rằng ba khía cạnh này về tương tác đặc trưng cấu trúc: hình thái cấu trúc tế vi xác định biên giới pha, và kích thước và hình dạng của hạt tinh thể (grain) hoặc hạt vật lý (particle), tinh thể học xác định sự có mặt của các pha và bản chất của sắp xếp nguyên tử bên trong các pha đó trong khi hóa học vi mô tương ứng với cả tinh thể học của các pha và hình thái cấu trúc.

Mục đích của cuốn sách này là để minh họa tính đa năng và các giới hạn của các công cụ trong phòng thí nghiệm sẵn có phục vụ cho đặc trưng cấu trúc tế vi. Cuốn sách này phải là bản tóm tắt của các phương pháp có thể sử dụng trong phân tích, mà là đề cương giảng dạy cuả các phương pháp hữu ích phổ biến được sử dụng trong các phòng thí nghiệm của sinh viên, các phòng ban nghiên cứu của trường đại học và các phân ban phát triển công nghiệp.

….

Link to book: http://as.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-0470027851.html

Microstructural Characterization of Materials, 2nd Edition

Preface to the Second Edition.

Preface to the First Edition.

1. The Concept of Microstructure.

1.1. Microstructural Features.

1.2. Crystallography and Crystal Structure.

2. Diffraction Analysis of Crystal Structure.

2.1. Scattering of Radiation by Crystals.

2.2. Reciprocal Space.

2.3. X-ray Diffraction Methods.

2.4. Diffraction Analysis.

2.5. Electron Diffraction.

3. Optical Microscopy.

3.1. Geometrical Optics.

3.2. Construction of the Microscope.

3.3. Specimen Preparation.

3.4. Image contrast.

3.5. Working with Digital Images.

3.6. Resolution, contrast and Image Interpretation.

4. Transmission Electron Microscopy.

4.1. Basic Principles.

4.2. Specimen Preparation.

4.3. The Origin of Contrast.

4.4. Kinematic Interpretation of Diffraction Contrast.

4.5. Dynamic Diffraction and Absorption effects.

4.6. Lattice Imaging at High Resolution.

4.7. Scanning Transmission Electron Microscopy.

5. Scanning Electron Microscopy.

5.1. Components of The Scanning electron Microscope.

5.2. Electron Beam-Specimen Interactions.

5.3. Electron Excitation of X-Rays.

5.4. Backscattered Electrons.

5.5. Secondary Electron Emission.

5.6. Alternative Imaging Modes.

5.7. Specimen Preparation and Topology.

5.8. Focused Ion Beam Microscopy.

6. Microanalysis in Electron Microscopy.

6.1. X-Ray Microanalysis.

6.2. Electron Energy Loss Spectroscopy.

7. Scanning Probe Microscopy and Related Techniques.

7.1. Surface Forces and Surface Morphology.

7.2. Scanning Probe Microscopes.

7.3. Field-Ion Microscopy and Atom Probe tomography.

8. Chemical Analysis of Surface Composition.

8.1. X-ray Photoelectron Spectroscopy.

8.2. Auger Electron Spectroscopy.

8.3. Secondary-Ion Mass Spectrometry.

9. Quantitative and Tomographic Analysis of Microstructure.

9.1. Basic Stereological Concepts.

9.2. Accessible and Inaccessible Parameters.

9.3. Optimizing Accuracy.

9.4. Automated Image Analysis.

9.5. Tomography and Three-Dimensional Reconstruction.

Appendices.

Index.

viet4777
Author: Nguyễn Hoàng Việt
About: Viet Nguyen-Hoang is a lecturer in school of Materials Science and Engineering at HUST (www.hust.edu.vn). He starts coding with Joomla from 2006. His lectures could be found at kythuatvatlieu.ORG. His writing is about IT, Joomla and his teaching topics.

Donate

Donate using PayPal
Amount: