现代材料分析方法试题及答案

1《现代材料分析方法》期末试卷

一、单项选择题（每题 2 分，共 10 分）

1．成分和价键分析手段包括【 b 】

（a）WDS、能谱仪（EDS）和 XRD （b）WDS、EDS 和 XPS

（c）TEM、WDS 和 XPS （d）XRD、FTIR 和 Raman

2．分子结构分析手段包括【 a 】

（a）拉曼光谱（Raman）、核磁共振（NMR）和傅立叶变换红外光谱（FTIR）（b）

NMR、FTIR 和 WDS

（c）SEM、TEM 和 STEM（扫描透射电镜）（d） XRD、FTIR 和 Raman

3．表面形貌分析的手段包括【 d 】

（a）X 射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM） (b) SEM 和透射电镜（TEM）

(c) 波谱仪（WDS）和 X 射线光电子谱仪（XPS） (d) 扫描隧道显微镜（STM）和

SEM

4．透射电镜的两种主要功能：【 b 】

（a）表面形貌和晶体结构（b）内部组织和晶体结构

（c）表面形貌和成分价键（d）内部组织和成分价键

5．下列谱图所代表的化合物中含有的基团包括：【 c 】

（a）–C-H、–OH 和–NH2 (b) –C-H、和–NH2,

(c) –C-H、和-C=C- (d) –C-H、和 CO

二、判断题（正确的打√，错误的打×，每题 2 分，共 10 分）

1．透射电镜图像的衬度与样品成分无关。（×）2．扫描电镜的二次电子像的分辨率比背散射电子像更高。（√）3．透镜的数值孔径与折射率有关。（√）4．放大倍数是判断显微镜性能的根本指标。（×）5．在样品台转动的工作模式下，X射线衍射仪探头转动的角速度是样品转动角

速度的二倍。（√）

三、简答题（每题 5 分，共 25 分）

1. 扫描电镜的分辨率和哪些因素有关？为什么?

和所用的信号种类和束斑尺寸有关，因为不同信号的扩展效应不同，例如二次电子产生的区域比背散射电子小。束斑尺寸越小，产生信号的区域也小，分辨率就高。

2．原子力显微镜的利用的是哪两种力，又是如何探测形貌的？

范德华力和毛细力。

以上两种力可以作用在探针上，致使悬臂偏转,当针尖在样品上方扫描时，探测器可实时地检测悬臂的状态，并将其对应的表面形貌像显示纪录下来。

3.在核磁共振谱图中出现多重峰的原因是什么？

多重峰的出现是由于分子中相邻氢核自旋互相偶合造成的。在外磁场中，氢核有两种取向，

与外磁场同向的起增强外场的作用，与外磁场反向的起减弱外场的作用。根据自选偶合的

”规律n+1组合不同，核磁共振谱图中出现多重峰的数目也有不同，满足“

4．什么是化学位移，在哪些分析手段中利用了化学位移？

同种原子处于不同化学环境而引起的电子结合能的变化，在谱线上造成的位移称为化学位移。在XPS、俄歇电子能谱、核磁共振等分析手段中均利用化学位移。

5。拉曼光谱的峰位是由什么因素决定的, 试述拉曼散射的过程。

拉曼光谱的峰位是由分子基态和激发态的能级差决定的。在拉曼散射中，若光子把一部分能量给样品分子，使一部分处于基态的分子跃迁到激发态，则散射光能量减少，在垂直方向测量到的散射光中，可以检测到频率为（ν - Δν)的谱线，称为斯托克斯线。相反，若光子从样品激发态分子中获得能量，样品分0子从激发态回到基态，则在大于入射光频率处可测得频率为（ν + Δν)的散射光线，称为反斯托克斯线0四、问答题（10 分）

说明阿贝成像原理及其在透射电镜中的具体应用方式。

答：阿贝成像原理（5 分）：平行入射波受到有周期性特征物体的散射作用在物镜的后焦面上形成衍射谱，各级衍射波通过干涉重新在像平面上形成反映物的特征的像。在透射电镜中的具体应用方式（5 分）。利用阿贝成像原理，样品对电子束起散射作用，在物镜的后焦面上可以获得晶体的衍射谱，在物镜的像面上形成反映样品特征的形貌像。当中间镜的物面取在物镜后焦面时, 则将衍射谱放大，则在荧光屏上得到一幅电子衍射花样；当中间镜物面取在物镜的像面上时，则将图像进一步放大,这就是电子显微镜中的成像操作。

五、计算题（10 分）

用 Cu Kα X 射线（λ=）的作为入射光时，某种氧化铝的样品的 XRD 图谱如下，谱线上标注的是 2θ的角度值，根据谱图和 PDF 卡片判断该氧化铝的类型，并写出 XRD 物相分析的一般步骤。答：确定氧化铝的类型（5 分）

根据布拉格方程 2dsinθ=nλ，d=λ/(2sinθ)

对三强峰进行计算：,,,与卡片 10-0173 α-AlO32符合，进一步比对其他衍射峰的结果可以确定是α-AlO。32XRD 物相分析的一般步骤。（5 分）

测定衍射线的峰位及相对强度 I/I1：

再根据 2dsinθ=nλ求出对应的面间距 d 值。

(1) 以试样衍射谱中三强线面间距 d 值为依据查 Hanawalt 索引。

(2) 按索引给出的卡片号找出几张可能的卡片，并与衍射谱数据对照。

(3) 如果试样谱线与卡片完全符合，则定性完成。

六、简答题（每题5 分，共 15 分）

1．透射电镜中如何获得明场像、暗场像和中心暗场像？

答：如果让透射束进入物镜光阑，而将衍射束挡掉，在成像模式下，就得到明场象。如果把物镜光阑孔套住一个衍射斑，而把透射束挡掉，就得到暗场像，将入射束倾斜，让某一衍射束与透射电镜的中心轴平行，且通过物镜光阑就得到中心暗场像。

2．简述能谱仪和波谱仪的工作原理。

答：能量色散谱仪主要由 Si(Li)半导体探测器、在电子束照射下，样品发射所含元素的荧光标识 X 射线，这些 X 射线被 Si(Li)半导体探测器吸收，进入探测器中被吸收的每一个 X 射线光子都使硅电离成许多电子—空穴对，构成一个电流脉冲，经放大器转换成电压脉冲，脉冲高度与被吸收的光子能量成正比。最后得到以能量为横坐标、强度为纵坐标的 X 射线能量色散谱。