材料物理专业《材料分析测试方法A》作业
材料分析测试方法或研究方法试题及答案2【VIP专享】
3．衍射线在空间的方位取决于什么？而衍射线的强度又取决于什么？
答：衍射线在空间的方位主要取决于晶体的面网间距，或者晶胞的大小。衍射 线的强度主要取决于晶体中原子的种类和它们在晶胞中的相对位置。
4．罗伦兹因数是表示什么对衍射强度的影响？其表达式是综合了哪几方面考
虑而得出的？ 答：罗仑兹因数是三种几何因子对衍射强度的影响，第一种几何因子表示
衍射的晶粒大小对衍射强度的影响，罗仑兹第二种几何因子表示晶粒数目对 衍射强度的影响，罗仑兹第三种几何因子表示衍射线位置对衍射强度的影响。
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，通系电1，力过根保管据护线生高0不产中仅工资2艺料22高试2可中卷以资配解料置决试技吊卷术顶要是层求指配，机置对组不电在规气进范设行高备继中进电资行保料空护试载高卷与中问带资题负料2荷试2，下卷而高总且中体可资配保料置障试时2卷，32调需3各控要类试在管验最路；大习对限题设度到备内位进来。行确在调保管整机路使组敷其高设在中过正资程常料1工试中况卷，下安要与全加过，强度并看工且25作尽52下可22都能护可地1关以缩于正小管常故路工障高作高中；中资对资料于料试继试卷电卷连保破接护坏管进范口行围处整，理核或高对者中定对资值某料，些试审异卷核常弯与高扁校中度对资固图料定纸试盒，卷位编工置写况.复进保杂行护设自层备动防与处腐装理跨置，接高尤地中其线资要弯料避曲试免半卷错径调误标试高方中等案资，，料要编试求5写、卷技重电保术要气护交设设装底备备置。4高调、动管中试电作线资高气，敷料中课并设3试资件且、技卷料中拒管术试试调绝路中验卷试动敷包方技作设含案术，技线以来术槽及避、系免管统不架启必等动要多方高项案中方；资式对料，整试为套卷解启突决动然高过停中程机语中。文高因电中此气资，课料电件试力中卷高管电中壁气资薄设料、备试接进卷口行保不调护严试装等工置问作调题并试，且技合进术理行，利过要用关求管运电线行力敷高保设中护技资装术料置。试做线卷到缆技准敷术确设指灵原导活则。。：对对在于于分调差线试动盒过保处程护，中装当高置不中高同资中电料资压试料回卷试路技卷交术调叉问试时题技，，术应作是采为指用调发金试电属人机隔员一板，变进需压行要器隔在组开事在处前发理掌生；握内同图部一纸故线资障槽料时内、，设需强备要电制进回造行路厂外须家部同出电时具源切高高断中中习资资题料料电试试源卷卷，试切线验除缆报从敷告而设与采完相用毕关高，技中要术资进资料行料试检，卷查并主和且要检了保测解护处现装理场置。设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
(完整word版)材料物理性能A试卷答案及评分标准
材料物理性能A 试卷答案及评分标准一、是非题（1分×10=10分）1√；2×；3×；4√；5×；6√；7√；8√；9√；10×。
二、名词解释（3分×6=18分，任选6个名词。
注意：请在所选题前打“√”）1、磁后效应：处于外电场为H0的磁性材料，突然受到外磁场的跃迁变化到H1，则磁性材料的磁感应强度并不是立即全部达到稳定值，而是一部分瞬时到达，另一部分缓慢趋近稳定值，这种现象称为磁后效应。
2、塑性形变：是指在超过材料的屈服应力作用下产生形变，外应力移去后不能恢复的形变。
无机材料的塑性形变，远不如金属塑性变形容易。
3、未弛豫模量：测定滞弹性材料的形变时，如果测量时间小于τε、τσ，则由于随时间的形变还没有机会发生，测得的是应力和初始应变的关系，这时的弹性模量叫未驰豫模量。
4、介质损耗：由于导电或交变场中极化弛豫过程在电介质中引起的能量损耗，由电能转变为其他形式的能，统称为介质损耗。
5、光频支振动：光频支振动：格波中频率甚高的振动波，质点间的位相差很大，邻近质点的运动几乎相反时，频率往往在红外光区，称为“光频支振动”。
6、弹性散射：散射前后，光的波长（或光子能量）不发生变化的散射。
7、德拜T3定律：当温度很低时，即T<<θD，c v=1939.7(T/θD)3j.K-1.mol-1，即当T→0 K时，c v∝T3→0。
8、BaTiO3半导体的PTC现象：价控型BaTiO3半导体在晶型转变点附近，电阻率随温度上升发生突变，增大了3~4个数量级的现象。
三、简答题（5分×5=25分，任选5题。
注意：请在所选题前打“√”）1、（1）构成材料元素的离子半径；（2）材料的结构、晶型；（3）材料存在的内应力；（4）同质异构体。
2、（1）透过介质表面镀增透膜；（2）将多次透过的玻璃用折射率与之相近的胶将它们黏起来，以减少空气界面造成的损失。
材料分析测试技术A卷
材料分析测试技术A卷一、选择题（每题1分，共15分）1、X射线衍射方法中，最常用的是（）A．劳厄法 B.粉末多晶法 C.转晶法2、已知X射线定性分析中有三种索引，已知物质名称可以采用（）A.哈式无机相数值索引B.无机相字母索引C.芬克无机数值索引3、电子束与固体样品相互作用产生的物理信号中能用于测试1nm厚度表层成分分析的信号是（）A. 背散射电子B.俄歇电子C.特征X射线4、测定钢中的奥氏体含量，若采用定量X射线物相分析，常用的方法是（）A.外标法B.内标法C.直接比较法D.K值法5、下列分析方法中分辨率最高的是（）A.SEMB.TEMC. 特征X射线6、表面形貌分析的手段包括（）A.SEMB.TEMC.WDSD. DSC7、当X射线将某物质原子的K层电子打出去后，L层电子回迁K 层，多余能量将另一个L层电子打出核外，这整个过程将产生（）A.光电子B.二次电子C.俄歇电子D.背散射电子8、透射电镜的两种主要功能（）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9、已知X射线光管是铜靶，应选择的滤波片材料是（）A.CoB.NiC.FeD.Zn10、采用复型技术测得材料表面组织结构的式样为（）A.非晶体样品B.金属样品C.粉末样品D.陶瓷样品11、在电子探针分析方法中，把X射线谱仪固定在某一波长，使电子束在样品表面扫描得到样品的形貌相和元素的成分分布像，这种分析方法是（）A.点分析B.线分析C.面分析12、下列分析测试方法中，能够进行结构分析的测试方法是（）A.XRDB.TEMC.SEMD.A+B13、在X射线定量分析中，不需要做标准曲线的分析方法是（）A.外标法B. 内标法C. K值法14、热分析技术不能测试的样品是（）A.固体B.液体C.气体15、下列热分析技术中，（）是对样品池及参比池分别加热的测试方法A.DTAB.DSCC.TGA二、填空题（每空1分，共20分）1、由X射线管发射出来的X射线可以分为两种类型，即和。
材料分析测试技术习题及答案
第一章一、选择题1.用来进行晶体结构分析的X射线学分支是（）A.X射线透射学；B.X射线衍射学；C.X射线光谱学；D.其它2. M层电子回迁到K层后，多余的能量放出的特征X射线称（）A.Kα；B. Kβ；C. Kγ；D. Lα。
3. 当X射线发生装置是Cu靶，滤波片应选（）A．Cu；B. Fe；C. Ni；D. Mo。
4. 当电子把所有能量都转换为X射线时，该X射线波长称（）A.短波限λ0；B. 激发限λk；C. 吸收限；D. 特征X射线5.当X射线将某物质原子的K层电子打出去后，L层电子回迁K层，多余能量将另一个L层电子打出核外，这整个过程将产生（）（多选题）A.光电子；B. 二次荧光；C. 俄歇电子；D. （A+C）二、正误题1. 随X射线管的电压升高，λ0和λk都随之减小。
（）2. 激发限与吸收限是一回事，只是从不同角度看问题。
（）3. 经滤波后的X射线是相对的单色光。
（）4. 产生特征X射线的前提是原子内层电子被打出核外，原子处于激发状态。
（）5. 选择滤波片只要根据吸收曲线选择材料，而不需要考虑厚度。
（）三、填空题1. 当X射线管电压超过临界电压就可以产生X射线和X射线。
2. X射线与物质相互作用可以产生、、、、、、、。
3. 经过厚度为H的物质后，X射线的强度为。
4. X射线的本质既是也是，具有性。
5. 短波长的X射线称，常用于；长波长的X射线称，常用于。
习题1.X射线学有几个分支？每个分支的研究对象是什么？2.分析下列荧光辐射产生的可能性，为什么？（1）用CuKαX射线激发CuKα荧光辐射；（2）用CuKβX射线激发CuKα荧光辐射；（3）用CuKαX射线激发CuLα荧光辐射。
3.什么叫“相干散射”、“非相干散射”、“荧光辐射”、“吸收限”、“俄歇效应”、“发射谱”、“吸收谱”？4.X射线的本质是什么？它与可见光、紫外线等电磁波的主要区别何在？用哪些物理量描述它？5.产生X射线需具备什么条件？6.Ⅹ射线具有波粒二象性，其微粒性和波动性分别表现在哪些现象中？7.计算当管电压为50 kv时，电子在与靶碰撞时的速度与动能以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大动能。
材料分析报告测试技术习题及问题详解
第一章一、选择题1.用来进行晶体结构分析的X射线学分支是（）A.X射线透射学；B.X射线衍射学；C.X射线光谱学；D.其它2. M层电子回迁到K层后，多余的能量放出的特征X射线称（）A.Kα；B. Kβ；C. Kγ；D. Lα。
3. 当X射线发生装置是Cu靶，滤波片应选（）A．Cu；B. Fe；C. Ni；D. Mo。
4. 当电子把所有能量都转换为X射线时，该X射线波长称（）A.短波限λ0；B. 激发限λk；C. 吸收限；D. 特征X射线5.当X射线将某物质原子的K层电子打出去后，L层电子回迁K层，多余能量将另一个L 层电子打出核外，这整个过程将产生（）（多选题）A.光电子；B. 二次荧光；C. 俄歇电子；D. （A+C）二、正误题1. 随X射线管的电压升高，λ0和λk都随之减小。
（）2. 激发限与吸收限是一回事，只是从不同角度看问题。
（）3. 经滤波后的X射线是相对的单色光。
（）4. 产生特征X射线的前提是原子内层电子被打出核外，原子处于激发状态。
（）5. 选择滤波片只要根据吸收曲线选择材料，而不需要考虑厚度。
（）三、填空题1. 当X 射线管电压超过临界电压就可以产生 X 射线和 X 射线。
2. X 射线与物质相互作用可以产生 、 、 、 、 、 、 、 。
3. 经过厚度为H 的物质后，X 射线的强度为 。
4. X 射线的本质既是 也是 ，具有 性。
5. 短波长的X 射线称 ，常用于 ；长波长的X 射线称 ，常用于 。
习题1. X 射线学有几个分支？每个分支的研究对象是什么？2. 分析下列荧光辐射产生的可能性，为什么？（1）用CuK αX 射线激发CuK α荧光辐射；（2）用CuK βX 射线激发CuK α荧光辐射；（3）用CuK αX 射线激发CuL α荧光辐射。
3. 什么叫“相干散射”、“非相干散射”、“荧光辐射”、“吸收限”、“俄歇效应”、“发射谱”、“吸收谱”？4. X 射线的本质是什么？它与可见光、紫外线等电磁波的主要区别何在？用哪些物理量描述它？5. 产生X 射线需具备什么条件？6. Ⅹ射线具有波粒二象性，其微粒性和波动性分别表现在哪些现象中？7. 计算当管电压为50 kv 时，电子在与靶碰撞时的速度与动能以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大动能。
材料分析测试方法A教学大纲
《材料分析测试方法A》课程教学大纲课程英文名称：Materials Analysis Techniques (A)课程编号：113990090课程类别：专业课课程性质：必修课学分：4学时：64（其中：讲课学时：48 实验学时：16 上机学时: ）适用专业：材料物理开课部门：材料科学与工程学院一、课程教学目的和课程性质材料分析测试方法（A）是为材料物理本科专业学生开设的专业必修课之一。
材料分析测试方法是关于材料成分、结构、微观形貌、缺陷等方面的现代分析测试技术及其有关理论基础的科学。
现代分析测试方法在材料生产过程中原材料的检测、产品质量监控以及新材料的研究与开发等方面具有重要的作用，它们既是材料分析测试的手段，也是材料科学研究必不可少的方法，是材料物理专业学生必备的专业知识之一。
通过本课程的教学，使学生系统地了解材料现代主要分析测试方法的基本原理、仪器设备、样品制备及应用，掌握常见分析测试技术所获信息的解释和分析方法，使学生能够独立（或与专业分析测试人员一起）拟定材料分析测试方案，进行材料分析和研究工作，为学生毕业后从事材料生产、检测、研发以及进一步深造打下良好的基础。
本课程的总体要求是，学生通过本课程的学习，能够：1．掌握电磁辐射、电子束和离子束等探针信号与物质的相互作用所产生的信息及根据这些信息建立的分析测试方法；2．掌握X射线衍射分析、电子衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析、电子探针显微分析、紫外可见吸收光谱分析、红外吸收光谱分析和热分析的基本原理、仪器设备、样品制备、主要功能、测试结果的分析方法和应用；3．熟悉俄歇电子能谱分析、X射线光电子能谱分析的基本原理、仪器设备、样品制备、主要功能和应用；4．了解紫外光电子能谱分析、拉曼光谱分析、扫描探针显微分析、原子吸收光谱分析、原子发射光谱分析、原子荧光光谱分析、分子荧光光谱分析、核磁共振谱分析、穆斯堡尔谱分析、X射线荧光光谱分析、电子自旋共振谱分析、场离子显微分析、原子力显微分析、质谱和二次离子质谱分析等方法的基本原理、主要功能和应用。
材料分析测试技术作业
第三章 X 射线衍射强度6.，用Cu K αX 射线得到W(bcc)的Debye —Scherrer 图形，最初的4根线条的位置如下：衍射线 θ1 20.3︒2 29.2︒3 36.7︒4 43.6︒请标出各X 射线的干涉指数（由式（2.19）和附录16确定），然后计算各衍射线的积分强度。
已知：2d sin θ=λ,d=ａ,λ=0.1542nm,ｗａ=0.31648nmW 为体心立方结构，F=2f Ｗ；θ１= 20.3︒,θ２= 29.2︒,θ３= 36.7︒θ４= 43.6︒，sin θ２=4aλ２２２２２（ｈ＋ｋ＋ｌ）解： sin 20.3 =0.15420.31648２２２２２（ｈ＋ｋ＋ｌ）４＊ {h k l}={1 1 0}sin 29.2２=0.15420.31648２２２２２（ｈ＋ｋ＋ｌ）４＊ {h k l}={2 0 0} sin 36.7２=0.15420.31648２２２２２（ｈ＋ｋ＋ｌ）４＊ {h k l}={2 1 1}sin 43.6２=0.15420.31648２２２２２（ｈ＋ｋ＋ｌ）４＊ {h k l}={2 2 0}1sin =2.25θλ 查附表3（p284）→1f =58.5, 21F =136892sin =3.16θλ查附表3（p284）→2f =51.73, 22F =107043sin =3.88θλ查附表3（p284）→3f =46.9 23F =87983sin =4.47θλ查附表3（p284）→4f =43.47 24F =7559由{h k l}查附录5（p285）:1P =12,2P =6,3P =24,4P =12,(注{2 1 1}包含（1 1 2），故可用（1 1 2）代替{2 1 1}) 根据θ查附录6（p285）:212111+cos 2=sin cos θθθ13.97，222221+cos 2=sin cos θθθ 6.135232331+cos 2=sin cos θθθ 3.777，242441+cos 2=sin cos θθθ 2.911根据公式:I 相对=22-221+cos 2=P ()()sin cos M I F A e θθθθ相对 取θ=20.3︒时，取1I 相对=10，(粗略计算可忽略-2()M A e θ)22-21121122-22222221+cos 2P ()()sin cos 10=1+cos 2P ()()sin cos MMF A e I F A e θθθθθθθθ相对，2I 相对=1.7222-21121122-23322331+cos 2P ()()sin cos 10=1+cos 2P ()()sin cos MMF A e I F A e θθθθθθθθ相对，3I 相对=3.4822-21121122-24422441+cos 2P ()()sin cos 10=1+cos 2P ()()sin cos MMF A e I F A e θθθθθθθθ相对，4I 相对=1.15最后将{h k l}、θ、sin θλ、w f 、2F 、P 、221+cos 2()sin cos θθθ、计算的强度等整理成如下表：。
材料分析和测试方法课后练习答案部分.doc
材料分析和测试方法课后练习答案部分第一章x光物理基础2。
如果x光管的额定功率是1.5千瓦，当管电压是35KV时，最大允许电流是多少？回答:1.5KW/35KV=0.043A。
4.为了使铜靶的Kβ线性透射系数为Kα线性透射系数的1/6，计算滤波器的厚度。
回答:由于x光管是铜靶，所以选择镍作为过滤材料。
查找表:μ mα=49.03cm2/g，μ mβ=290cm2/g，公式为，因此:，t=8.35um t6.用钼靶X射线管激发铜的荧光X射线辐射所需的最低管电压是多少？激发的荧光辐射的波长是多少？回答:EVk=hc/λVk=6.626×10-2。
如果x光管的额定功率是1.5千瓦，当管电压是35KV时，最大允许电流是多少？回答:1.5KW/35KV=0.043A。
4.为了使铜靶的Kβ线性透射系数为Kα线性透射系数的1/6，计算滤波器的厚度。
回答:由于x光管是铜靶，所以选择镍作为过滤材料。
查找表:μ mα=49.03cm2/g，μ mβ=290cm2/g，公式为，因此:，t=8.35um t6.用钼靶X射线管激发铜的荧光X射线辐射所需的最低管电压是多少？激发的荧光辐射的波长是多少？回答:EVk=hc/λVk=6.626×10:相干散射、非相干散射、荧光辐射、吸收极限、俄歇效应A: ⑴当x射线穿过物质时，物质原子的电子在电磁场的作用下会产生受迫振动，受迫振动会产生与入射光频率相同的交变电磁场。
这种散射被称为相干散射，因为散射线的波长和频率与入射光线的波长和频率相同，相位固定，并且相同方向的散射波满足相干条件。
⑵当χ射线被电子或结合力小的自由电子散射时，可以得到比入射χ射线波长更长的χ射线，且波长随散射方向的不同而变化。
这种散射现象被称为非相干散射。
⑶具有足够能量的χ射线光子从原子内部发射出一个K电子。
当外层电子填满K空位时，K射线将向外辐射。
这种辐射过程是由χ射线光子激发原子引起的，称为荧光辐射。
【VIP专享】材料分析测试方法作业题
第1章 X 射线物理学基础(P11、12)1、名词解释：连续X 射线、特征X 射线、相干散射、非相干散射、光电效应、荧光辐射、荧光X 射线、俄歇效应、吸收限(激发限)2、（P11 第6题）计算当管电压为50kV 时，电子在与靶碰撞时的速度与动能以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大动能。
3、（P11 第10题）已知钼的＝0.71Å，铁的＝1.93 Å及钴的=1.79Å，试求光子的αλK αλK αλK 频率和能量。
4、（P11 第10题）已知钼的λK =0.619Å，试计算钼的K 激发电压。
已知钴的K 激发电压U K =7.71kV ，试求其λK 。
5、（P12 第13题）试计算含Wc=0.8％，W Cr ＝4％，Ww ＝18％的高速钢对Mo 辐射的αK 质量吸收系数。
6、（P12 第15题）什么厚度的镍滤波片可将Cu 辐射的强度降低至入射时的70％?如果αK 入射X 射线束中和强度之比是5:l ，滤波后的强度比是多少?已知αK βK ＝49.03cm 2／g ，=290cm 2／g 。
αμm βμm 第二章X 射线衍射原理（P30、31）1、当波长为λ的X 射线照射到晶体并出现衍射线时，相邻两个（hkl ）反射线的波程差是多少？相邻两个（HKL ）反射线的波程差又是多少？2、为什么倒易点阵中的倒易点能代表相应结构晶体中的同指数的一组平行晶面？3、写出厄瓦尔德图解法步骤，并用厄瓦尔德图解法证明布拉格方程。
4、α-Fe 属立方晶系，点阵参数a=0.2866nm 。
如用CrK αX 射线（λ=0.2291nm）照射，试求：（1）（110）、（200）及（211）可发生衍射的掠射角；（2）110衍射线对应的原子散射因子f 。
5、分别推导体心立方结构和面心立方结构晶胞的结构因子|F hkl |2。
6、多重性因子的物理意义是什么？某立方晶系晶体，其{100}的多重性因子是多少？如该晶体转变为四方晶系，这个晶面族的多重性因子会发生什么变化？为什么？7、影响多晶体衍射线强度的各因子的物理意义是什么？8（P30 第6题）今有一张用Cu K α辐射摄得的钨(体心立方)的粉末图样，试计算出头4根线条的相对积分强度(不计e -2M 和A(θ))。
材料分析方法第二版课后练习题含答案
材料分析方法第二版课后练习题含答案第一章：材料的物理化学性质分析1. 硬度测试根据维氏硬度测试的原理，硬度的数值与什么有关？答案：硬度的数值与材料的抵抗力有关。
2. 热膨胀系数测试热膨胀系数的测试方法包括哪些？答案：常用的测试方法包括极差法、压力计法、光栅测量法等。
第二章：材料的成分分析1. 光谱分析常用的光谱分析方法有哪些？答案：常用的光谱分析方法包括紫外吸收光谱、可见光吸收光谱、红外光谱、拉曼光谱、荧光光谱、原子发射光谱、质谱等。
2. 微量元素分析微量元素分析常用的方法有哪些？答案：常用的微量元素分析方法有火焰原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法等。
第三章：材料的表面形貌分析1.原子力显微镜测试原子力显微镜常用于什么领域？答案：原子力显微镜常用于材料表面形貌分析、生物医学领域等。
2.扫描电子显微镜测试扫描电子显微镜常用于哪些领域？答案：扫描电子显微镜常用于材料表面形貌分析、生物医学领域、纳米材料研究等。
第四章：材料的力学性能分析1.拉伸测试拉伸测试包括哪些参数？答案：拉伸测试包括屈服强度、抗拉强度、延伸率等参数。
2.压缩测试压缩测试的测试条件有哪些？答案：压缩测试的测试条件包括样品的几何形状和尺寸、加载速率、温度等。
第五章：材料的热力学性能分析1.热重分析热重分析的测试原理是什么？答案：热重分析利用样品在升温过程中的质量变化来研究材料的热稳定性、热降解等热力学性能。
2.热膨胀系数测试热膨胀系数的测试方法有哪些？答案：常用的测试方法包括极差法、压力计法、光栅测量法等。
总结本文主要介绍了材料分析方法第二版的课后练习题和答案。
通过练习题的学习，我们可以更好地掌握各种分析方法的原理和测试步骤，同时也能够提高自己的分析能力和实验操作技能。
我们希望读者能够认真学习、勤于实践，不断提高自己在材料分析领域的能力和水平。
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1. 什么叫“相干散射”、“非相干散射”、“荧光辐射”、“吸收限”、“俄歇效应”？ 答：⑴ 当χ射线通过物质时，物质原子的电子在电磁场的作用下将产生受迫振动，受迫振动产生交变电磁场，其频率与入射线的频率相同，这种由于散射线与入射线的波长和频率一致，位相固定，在相同方向上各散射波符合相干条件，故称为相干散射。
⑵ 当χ射线经束缚力不大的电子或自由电子散射后，可以得到波长比入射χ射线长的χ射线，且波长随散射方向不同而改变，这种散射现象称为非相干散射。
⑶ 一个具有足够能量的χ射线光子从原子内部打出一个K 电子，当外层电子来填充K 空位时，将向外辐射K 系χ射线，这种由χ射线光子激发原子所发生的辐射过程，称荧光辐射。
或二次荧光。
⑷ 指χ射线通过物质时光子的能量大于或等于使物质原子激发的能量，如入射光子的能量必须等于或大于将K 电子从无穷远移至K 层时所作的功W ，称此时的光子波长λ称为K 系的吸收限。
⑸ 当原子中K 层的一个电子被打出后，它就处于K 激发状态，其能量为E k 。
如果一个L 层电子来填充这个空位，K 电离就变成了L 电离，其能由Ek 变成El ，此时将释Ek-El 的能量，可能产生荧光χ射线，也可能给予L 层的电子，使其脱离原子产生二次电离。
即K 层的一个空位被L 层的两个空位所替代，这种现象称俄歇效应。
2. 产生X 射线需具备什么条件？答：实验证实:在高真空中，凡高速运动的电子碰到任何障碍物时，均能产生X 射线，对于其他带电的基本粒子也有类似现象发生。
电子式X 射线管中产生X 射线的条件可归纳为： 1， 以某种方式得到一定量的自由电子；2， 在高真空中，在高压电场的作用下迫使这些电子作定向高速运动； 3， 在电子运动路径上设障碍物以急剧改变电子的运动速度。
3. 连续谱是怎样产生的？其短波限VeV hc 21024.1⨯==λ与某物质的吸收限kk kV eV hc 21024.1⨯==λ有何不同（V 和V K 以kv 为单位）？ 答 当ⅹ射线管两极间加高压时，大量电子在高压电场的作用下，以极高的速度向阳极轰击，由于阳极的阻碍作用，电子将产生极大的负加速度。
材料分析测试方法部分课后习题答案
第一章X 射线物理学基础2、若X 射线管的额定功率为1.5KW，在管电压为35KV 时，容许的最大电流是多少？答：1.5KW/35KV=0.043A。
4、为使Cu 靶的Kβ线透射系数是Kα线透射系数的1/6，求滤波片的厚度。
答：因X 光管是Cu 靶，故选择Ni 为滤片材料。
查表得：μ m α＝49.03cm2／g，μ mβ＝290cm2／g，有公式，，，故：，解得:t=8.35um t6、欲用Mo 靶X 射线管激发Cu 的荧光X 射线辐射，所需施加的最低管电压是多少？激发出的荧光辐射的波长是多少？答：eVk=hc/λVk=6.626×10-34×2.998×108/(1.602×10-19×0.71×10-10)=17.46(kv)λ 0=1.24/v(nm)=1.24/17.46(nm)=0.071(nm)其中h为普郎克常数，其值等于6.626×10-34e为电子电荷，等于1.602×10-19c故需加的最低管电压应≥17.46(kv)，所发射的荧光辐射波长是0.071纳米。
7、名词解释：相干散射、不相干散射、荧光辐射、吸收限、俄歇效应答：⑴当χ射线通过物质时，物质原子的电子在电磁场的作用下将产生受迫振动，受迫振动产生交变电磁场，其频率与入射线的频率相同，这种由于散射线与入射线的波长和频率一致，位相固定，在相同方向上各散射波符合相干条件，故称为相干散射。
⑵当χ射线经束缚力不大的电子或自由电子散射后，可以得到波长比入射χ射线长的χ射线，且波长随散射方向不同而改变，这种散射现象称为非相干散射。
⑶一个具有足够能量的χ射线光子从原子内部打出一个K 电子，当外层电子来填充K 空位时，将向外辐射K 系χ射线，这种由χ射线光子激发原子所发生的辐射过程，称荧光辐射。
或二次荧光。
⑷指χ射线通过物质时光子的能量大于或等于使物质原子激发的能量，如入射光子的能量必须等于或大于将K 电子从无穷远移至K 层时所作的功W，称此时的光子波长λ称为K 系的吸收限。
《材料分析测试技术》试卷(答案)
《材料分析测试技术》试卷（答案）一、填空题：（20分，每空一分）1. X射线管主要由阳极、阴极、和窗口构成。
2. X射线透过物质时产生的物理效应有：散射、光电效应、透射X射线、和热。
3. 德拜照相法中的底片安装方法有：正装、反装和偏装三种。
4. X射线物相分析方法分：定性分析和定量分析两种；测钢中残余奥氏体的直接比较法就属于其中的定量分析方法。
5. 透射电子显微镜的分辨率主要受衍射效应和像差两因素影响。
6. 今天复型技术主要应用于萃取复型来揭取第二相微小颗粒进行分析。
7. 电子探针包括波谱仪和能谱仪成分分析仪器。
8. 扫描电子显微镜常用的信号是二次电子和背散射电子。
二、选择题：（8分，每题一分）1. X射线衍射方法中最常用的方法是（ b ）。
a．劳厄法；b．粉末多晶法；c．周转晶体法。
2. 已知X光管是铜靶，应选择的滤波片材料是（b）。
a．Co ；b. Ni ；c. Fe。
3. X射线物相定性分析方法中有三种索引，如果已知物质名时可以采用（c ）。
a．哈氏无机数值索引；b. 芬克无机数值索引；c. 戴维无机字母索引。
4. 能提高透射电镜成像衬度的可动光阑是（b）。
a．第二聚光镜光阑；b. 物镜光阑；c. 选区光阑。
5. 透射电子显微镜中可以消除的像差是（ b ）。
a．球差；b. 像散；c. 色差。
6. 可以帮助我们估计样品厚度的复杂衍射花样是（a）。
a．高阶劳厄斑点；b. 超结构斑点；c. 二次衍射斑点。
7. 电子束与固体样品相互作用产生的物理信号中可用于分析1nm厚表层成分的信号是（b）。
a．背散射电子；b.俄歇电子；c. 特征X射线。
8. 中心暗场像的成像操作方法是（c）。
a．以物镜光栏套住透射斑；b．以物镜光栏套住衍射斑；c．将衍射斑移至中心并以物镜光栏套住透射斑。
三、问答题：（24分，每题8分）1.X射线衍射仪法中对粉末多晶样品的要求是什么？答：X射线衍射仪法中样品是块状粉末样品，首先要求粉末粒度要大小适中，在1um-5um之间；其次粉末不能有应力和织构；最后是样品有一个最佳厚度（t =2.分析型透射电子显微镜的主要组成部分是哪些？它有哪些功能？在材料科学中有什么应用？答：透射电子显微镜的主要组成部分是：照明系统，成像系统和观察记录系统。
材料分析测试技术-试卷及答案
制卷人签名：制卷日期：审核人签名：： 审核日期： ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………装……………………订……………………线…………………………………………………………………得二、名词解释(每题4，共20分) 分1.晶带轴[uvw]和零层倒易截面(uvw)*2.电磁透镜的景深与焦长3.明场像、暗场像和中心暗场像4.物质对X射线的线吸收系数和质量吸收系数5.荧光产额和俄歇产额得三、简答题(每题6分，共30分)分1.高能电子束与固体样品相互作用时将产生那些信号？简述其产生原理，并说明这些信号在材料的性能表征方面有何应用？2.电磁透镜的像差有哪几种，并简述其产生原因及克服方法。
3.分别说明透射电镜中成像操作与衍射操作时各级透镜(像平面与物平面)之间的相对位置关系，并画出光路图。
4.简述用X射线衍射仪对多相物质进行物相定性分析的基本程序。
2. 证明TEM 中的电子衍射基本公式)(hkl g L R L Rd G G λλ==。
3. 证明衍射分析中的厄瓦尔德球图解与布拉格方程等价。
制卷人签名：制卷日期：审核人签名：： 审核日期： ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………装……………………订……………………线…………………………………………………………………参考答案：背散射电子：背散射电子是指被固体样品中的原子核反弹回来的一部分入射电子。
其中包括弹性背散射电子和非弹性背散射电子。
背散射电子的产生范围深，由于背散射电子的产额随原子序数的增加而增加，所以，利用背散射电子作为成像信号不仅能分析形貌特征，也可用来显示原子序数衬度，定性地进行成分分析。
(1分) 二次电子：二次电子是指被入射电子轰击出来的核外电子。
考题 材料分析测试方法练习与答案
一、1 相干散射：当入射线与原子内受原子核束缚较紧的电子相遇，光量子能量不足以使原子电离，但电子可在X 射线交变电场作用下发生受迫振动，这样电子就成为一个电磁波发射源，向周围辐射与入射X 射线波长相同的射线，因为各电子所散射的射线波长相同，位相差恒定，因此散射射线有可能互相干涉，故称为相干散射。
2 晶带与晶带定律在正点阵中同时平行于同一晶向[uvw]的一组晶面构成一个晶带，而这一晶向称为这一晶带的晶带轴。
因为零层倒易面上的各倒易矢量都和晶带轴r=[uvw]垂直，故有hu+kv+lw=0，这就是晶带定律。
3 倒易点阵与倒易矢量以及与整点阵的关系倒易点阵是正点阵相对应的量纲为长度倒数的一个三维空间（倒易空间）点阵，是一种虚拟的数学工具，用以直观解释衍射图像的成因。
若以a ，b ，c 表示晶体点阵的基矢，则与之对应的倒易点阵基矢a*，b*，c*用以下定义：a*=b ×c/V b*=a ×c/V c*=b ×a/V 晶胞体积V=a ×(b ×c )=a*×a=b*×b=c*×c=1 a*×b=b*×c=c*×a=0 r*垂直（hkl ）倒易矢量r*和相应正点阵中同指数晶面（hkl ）相互垂直，它的长度等于该晶面族的面间距倒数。
二、证明体心立方中衍射消光条件证：在体心立方点阵的单胞中含有两个相同原子，即顶角原子，其坐标为（0，0,0）及体心原子，其坐标为（1/2,1/2,1/2)，原子散射因素均为f1=f2=f3.22222HKL )](cos 1[)]2/2/2/(2sin )0(2sin [)]2/2/2/(2cos )0(2cos [F L K H f K L H f f L K H f f +++=+++++++=πππππ当H+K+L=奇数时，0)11(F 22HKL =-=f 即该种晶面的散射强度为零，该种晶面的衍射线不能出现，如（100)(111)(210)(300)(311)等当H+K+L=偶数时， 22HKL 4F f =才可以产生衍射，如（110）（200）（211）（220）（310)... 衍射面指数平方和之比是2：4:6:8:10.....三、X-Ray 物相分析的基本原理答：X-Ray 衍射分析是以晶体结构为基础的，每种结晶物都有其特定的结构参数，包括点阵类型、单胞大小、单胞中原子（离子或分子）的数目及其位置等，而这些参数在X-Ray 衍射花样中均有所反映，尽管物质种类有千千万万，但没有两种衍射花样完全相同的物质，某种物质的多晶体眼射线的数目、位置以及强度是该物质的特征，即可以作为鉴别物相的标志。
材料物理专业《材料分析测试方法A》作业
材料物理专业《材料分析测试方法A 》作业第一章 电磁辐射与材料结构一、教材习题1—1 计算下列电磁辐射的有关参数：（1）波数为3030cm —1的芳烃红外吸收峰的波长（μm ）；(2)5m 波长射频辐射的频率(MHz ）;（3)588.995nm 钠线相应的光子能量(eV ）。
1—3 某原子的一个光谱项为45F J ，试用能级示意图表示其光谱支项与塞曼能级。
1-5 下列原子核中，哪些核没有自旋角动量？12C 6、19F 9、31P 15、16O 8、1H 1、14N 7。
1—8 分别在简单立方晶胞和面心立方晶胞中标明（001）、（002)和（003)面，并据此回答：干涉指数表示的晶面上是否一定有原子分布?为什么？1-9 已知某点阵∣a ∣=3Å,∣b ∣=2Å，γ = 60︒，c ∥a ×b ，试用图解法求r ＊110与r *210。
1-10 下列哪些晶面属于]111[晶带？)331(),011(),101(),211(),231(),132(),111(。
二、补充习题1、试求加速电压为1、10、100kV 时，电子的波长各是多少？考虑相对论修正后又各是多少？第二章 电磁辐射与材料的相互作用一、教材习题2-2 下列各光子能量（eV ）各在何种电磁波谱域内？各与何种跃迁所需能量相适应? 1。
2×106~1。
2×102、6.2～1.7、0。
5~0。
02、2×10-2～4×10—7。
2—3 下列哪种跃迁不能产生?31S 0—31P 1、31S 0-31D 2、33P 2—33D 3、43S 1-43P 1。
2—5 分子能级跃迁有哪些类型？紫外、可见光谱与红外光谱相比，各有何特点？ 2—6 以Mg K α（λ=9。
89Å）辐射为激发源，由谱仪（功函数4eV)测得某元素（固体样品）X 射线光电子动能为981。
5eV ，求此元素的电子结合能。
材料分析测试方法练习与答案
第一章一、选择题1.用来进行晶体结构分析的X射线学分支是（ B）A.X射线透射学；B.X射线衍射学；C.X射线光谱学；D.其它2. M层电子回迁到K层后，多余的能量放出的特征X射线称（ B ）A.Kα；B. Kβ；C. Kγ；D. Lα。
3. 当X射线发生装置是Cu靶，滤波片应选（ C ）A．Cu；B. Fe；C. Ni；D. Mo。
4. 当电子把所有能量都转换为X射线时，该X射线波长称（A ）A.短波限λ0；B. 激发限λk；C. 吸收限；D. 特征X射线5.当X射线将某物质原子的K层电子打出去后，L层电子回迁K层，多余能量将另一个L层电子打出核外，这整个过程将产生（D）（多选题）A.光电子；B. 二次荧光；C. 俄歇电子；D. （A+C）二、正误题1. 随X射线管的电压升高，λ0和λk都随之减小。
（）2. 激发限与吸收限是一回事，只是从不同角度看问题。
（）3. 经滤波后的X射线是相对的单色光。
（）4. 产生特征X射线的前提是原子内层电子被打出核外，原子处于激发状态。
（）5. 选择滤波片只要根据吸收曲线选择材料，而不需要考虑厚度。
（）三、填空题1. 当X射线管电压超过临界电压就可以产生连续X射线和特征X射线。
2. X射线与物质相互作用可以产生俄歇电子、透射X射线、散射X 射线、荧光X射线、光电子、热、、。
3. 经过厚度为H的物质后，X射线的强度为。
4. X射线的本质既是波长极短的电磁波也是光子束，具有波粒二象性性。
5. 短波长的X射线称，常用于；长波长的X射线称，常用于。
习题1. X 射线学有几个分支？每个分支的研究对象是什么？2. 分析下列荧光辐射产生的可能性，为什么？（1）用CuK αX 射线激发CuK α荧光辐射；（2）用CuK βX 射线激发CuK α荧光辐射；（3）用CuK αX 射线激发CuL α荧光辐射。
3. 什么叫“相干散射”、“非相干散射”、“荧光辐射”、“吸收限”、“俄歇效应”、“发射谱”、“吸收谱”？4. X 射线的本质是什么？它与可见光、紫外线等电磁波的主要区别何在？用哪些物理量描述它？5. 产生X 射线需具备什么条件？6. Ⅹ射线具有波粒二象性，其微粒性和波动性分别表现在哪些现象中？7. 计算当管电压为50 kv 时，电子在与靶碰撞时的速度与动能以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大动能。
材料测试方法习题与解答
材料测试方法习题及解答第一部分X-射线衍射物相分析一、名词解释1、倒点阵：一种虚构的数学工具,若以a、b、c表示正点阵的基矢,则与之对应的倒格子基矢满足于aa=bb=cc=1或ab=ac=ba=bc=ca=cb=0则a、b、c的点阵为正点阵a、b、c的倒点阵;2、：光程差为波长的整数倍即2d sinO=ny这就是布拉格公式;3、结构因子：为了表达晶胞的散射能力,定义F=一个晶胞的相干散射振幅/一个电子的相干散射振幅=Eb/Ee;4、相互作用体积：电子射入固体试样后,受到原子的弹性和非弹性散射,入射电子发生扩散或漫散射,使电子与物质的相互作用不限于电子入射方向,而是具有一定的体积范围,称为相互作用体积;5、电磁辐射是指在空间传播的交变电磁场;电磁辐射也可称为电磁波有时也将部分谱域的电磁波泛称为光;6、原子中的一个或几个电子由基态所处能级跃迁到高能级上,这时的原子状态称激发态,是高能态；而原子由基态转变为激发态的过程称为激发;7、辐射的发射是指物质吸收能量后产生电磁辐射的现象;辐射发射的实质在于辐射跃迁,即当物质的粒子吸收能量被激发至高能态E2后,瞬间返回基态或低能态E1,多余的能量以电磁辐射的形式释放出来;8、热激发：电弧、火花等放电光源和火焰等通过热运动的粒子碰撞而使物质激发称为热激发电子激发：通过被电场加速的电子轰击使物质激发则称为电子激发;9、荧光：物质微粒受激后辐射跃迁发射的光子二次光子称为荧光或磷光;10、若K层产生空位,其外层电子向K层跃迁产生的X射线统称为K系特征辐射;11、入射X射线通过物质,沿透射方向强度显著下降的现象称为X射线的衰减二、问答与分析1-1 计算MoKα和CuKα的X-射线的振动频率和能量;ν=c/λ=3108/10-9=1018S-1E=hν=10-341018=10-15 Jν=c/λ=3108/0. 15410-9=1018S-1E=hν=10-341018=10-15 J1-2 计算当管电压为50kV时,电子在与靶碰撞时的速度与动能以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大动能.E=eV=10-1950103=10-15 Jλ=50= nm E=10-15 J全部转化为光子的能量V=2eV/m1/2=210-15/10-311/2=108m/s1-3 分析下列荧光辐射产生的可能性,为什么用CuKαX射线激发CuKα荧光辐射；不可能用CuKβX射线激发CuKα荧光辐射；可能用CuKβX射线激发CuLα荧光辐射；不可能1-4 计算空气对CuKα的质量吸收系数和线吸收系数假定空气中只有质量数为80％的氮、质量分数20％的氧,空气的密度为10-3g/cm3;N2对CuKα的质量吸收系数=O2对CuKα的质量吸收系数=空气的对CuKα的质量吸收系数=+=9.34 cm2/g空气的对CuKα的线吸收系数μ1=10-3 g/cm3=-2g1-5 为使CuKα线的强度衰减50%,需要多厚的Ni滤波片Ni的密度为8.9 g/cm3 由I=I0exp-μ1xμ1=,ρ=8.90g/cm3=exp=expx=0.00158cm1-6 试计算Cu的K系激发电压;λ= nmE=hv=hc/λ=10-34108/10-9=1017JV=10-17/10-19=8984 V1-7简述定量分析的基本原理及定量线的选择原则;原理是混合物中某物相所产生的衍射强度与其在混合物中的含量相关的;定量线选择原则是：（1）分析衍射线应不与其他物相衍射线重叠;（2）分析衍射线应有足够的衍射强度,最好是强峰;（3）分析衍射线应没有择优取向等原因造成的强度失真现象;1-8产生X 射线需具备什么条件Ｘ射线产生的条件1以某种方式得到一定量的自由电子；2在高真空中,在高压电场作用下迫使这些电子作定向高速运动；3在电子运动路径上设障碍物,以急剧改变电子的运动方和向;1-9德拜相机组成各部件的作用是什么测样时相机的底相的安装方式有哪些各适用于什么样地方答案：组成：是由相机园筒、光阑、承光管和位于筒心位置的试样架组成;各部分的作用：光阑的作用是限制照射到样品的光束的大小和发散度;承光管的作用有二：一是可以检查X射线对样品的照准情况,二是可以将透过试样后入射线在管内产生衍射线和衍射线吸收;底片安装方式有正装法、反装法、不对称装法;正装法：在物相分析等工作中常用此法;反装法：测定点阵常数常用此法;不对称装法：用于点阵常数的精确测定;1-10连续光谱是如何产生的其短波限为12;4/V,与某物质的吸收限12;4/V K有何不同连续光谱是产生的过程是大量的微观粒子参与的过程;大量电子在高压电场的作用下,以极高的速度向阳极轰击,由于阳极的阻碍作用,电子将产生极大的负加速度;根据经典物理学理论,一个带负电荷的电子作加速运动时,电子周围的电磁场将发生急剧变化,此时必然要产生一个电磁波,或至少一个电磁脉冲;由于大量电子射到阳极上的时间和条件不相同,因而得到的电磁波具有连续的各种波长,形成连续X 射线谱1-11为什么说衍射线束的强度与晶胞中的原子位置和种类有关1原子的衍射强度为一个电子散射强度的Z22改变单位晶胞中原子的位置,可使反射消失或发生变化从φi;1-12定量分析的影响因素及克服方法;（1）样品本身：择优取向、显微吸收、颗粒效应、消光效应、结晶度与混合度;（2）峰背比：克服方法：大功率、减慢扫描速度、实验条件选择要适当、单色器;（3）仪器：计数器感应效应、稳定度;1-13连续谱是怎样产生的其短波极限与某物质的吸收限有何不同连续光谱是产生的过程是大量的微观粒子参与的过程;大量电子在高压电场的作用下,以极高的速度向阳极轰击,由于阳极的阻碍作用,电子将产生极大的负加速度;根据经典物理学理论,一个带负电荷的电子作加速运动时,电子周围的电磁场将发生急剧变化,此时必然要产生一个电磁波,或至少一个电磁脉冲;由于大量电子射到阳极上的时间和条件不相同,因而得到的电磁波具有连续的各种波长,形成连续X 射线谱;1-14产生X 射线需具备什么条件（1）以某种方式得到一定量的自由电子；（2）在高真空中,在高压电场作用下迫使这些电子作定向高速运动；（3）在电子运动路径上设障碍物,以急剧改变电子的运动方和向;1-15试样制备应注意什么（1）样品表面呈严格平面（2）样品满足无穷厚的条件（3）尽可能避免择优取向（4）样品粒度要适宜1-16为什么衍射仪法记录的始终是平行于试样表面的晶面的衍射不平行的表面的晶面是否也有衍射产生被照射试样表面,应严格地与样品台的转动轴一致,在整流器个测试过程中,样品台的转动即试样平面的转动与探测器的转动始终保持1：2的角度关系,按这捉关系转动时,衍射仪记录的始终是试样表面的衍射；不平行于表面的参与衍射但无法记录下来;1-17简述定性分析的一般原理及注意点;根据晶体对X射线的衍射物征-----衍射线的方向及强度来监定结晶物质之物相的方法,就是X射线物相分析法;每一种结晶物质都有各自独特的化学组成和结构;没有任何两种物质,它们的晶胞大小、质点种类及其在晶胞中的排列方式是完全一致的;因此,当X射线被晶体衍射时,每一种结晶物质都有自已独特的衍射花样,它们的特征可以用各个反射网的间距d和反射线的相对强度I/I0来表示;其中面网间距d与晶胞的形状和大小有关,相对强度则与质点的种类及其在晶包中的位置有关;所以任何一种晶体物质的衍射数据d和I/I0是其晶体结构的必然反映,因而可以根据它们来别结晶物质的物相;定性分析应注意问题：1d值的数据比I/I0值的数据重要;也就是说实验数据与标准数据两者的d值必须很接近或相等,其相对误差在1%以内;I/I0值可以允许有较大的误差;这是因为面间距d是由晶体结构决定的,它不因实验条件的变化而有变化,即使在固溶体系列中d值的微细变化也只有在精确测量时才能确定;然而I/I0的值却会随着实验条件的不同而发生较大的变化,如随不同靶材、不同衍射方法和条件等发生变化;2低角度数据比高角度线的数据重要;这是因为对于不同晶体来说,低角度线的d值相一致重叠的机会很少,而高角度线不同昌体相互重叠的机会增多,当使用波长较长的X射线晨将会使得一些d值较小的线不再出现,但低角度线总是存在;样品过细或结晶不良的话,会导致高角度线的缺失,所以在对比衍射数据时,应较多地注重低角度线即d值大的线;3强线比弱线重要,要特别重视d值大的强线,这是因为强线稳定也易于测得精确;弱线强度低不易觉察,判断准确位置也困难,有时还容易缺失;4应重视矿物的特征线;矿物的特征线即不与其他物相重叠的固有衍射线,在衍射图谱中,这种特征线的出现就标志着混和物中存在着某种物相;1-18内标法中内标物质的选择原则;（1）性质稳定不能分解、气化、反应晶体结构要简单,衍射线少而强;（2）内标物的衍射线不能与待测物相的定量线重叠,但要尽量靠近,而且强度也要相近;（3）内标物的掺量在5~20%;1-19 X 射线与物质有哪些相互作用规律如何对分析有何影响X射线与物质的作用主要为吸收和散射;吸收是指X射线通过物质时光子的能量变成了其他形式的能量;也即产生的光电效应和俄歇效应,使入射X射线的能量变成光电子、俄歇电子、荧光电子的能量,使X 射线强度被衰减;散射：分相干散射和不相干散射其中相干散射为是X射线在晶体中产生衍射现象的基础;光电效应在分析工作中起到重要作用,在衍射分析中,荧光X射线会增加衍射击花样的背底,应尽量避免;光谱分析中可利用进行成分析;俄歇效应可作为研究物质表面微区成分的有力工具;散射中的相干散射为衍射分析的基础;1-20 标识X 射线与荧光X 射线的产生机理有何异同某物质的K系荧光X 射线波长是否等于它的K 系标识X射线波长答：标识X 射线与荧光X 射线的产生机理相似,但一是高速运动的有足够能量电子,另一个是具有足够能量的X射线光子;是相等的,因为用电子激发K系标识X射线所需的最低能量,与光子激发K系荧光X射线所需的最低能量相等;但在物理意义上是不同的,前者说明连续谱线的短波限随管电压的增高而减小,而后者说明每种物质的K激发极限波长都有它自已特定值;1-21 正比计数管和盖革计数管有何异同答：盖革管与正比管虽然,同属充气计数管,但因工作在不同放电状态有经下差别：1、盖革管中无论何处吸收一个光子,便会立即导致漫延整个计数管的雪崩,而正比计数管吸收一个光子,只在管内局部域引起径向雪崩；2、因盖革管吸收一个光子会使整个放电空间雪崩,故放大倍数比正比管大得多；3、因盖革管是整流器个管内都发生雪崩,而正比例管仅局部径向雪崩,故发生前恢复正常计数的时间长,后者时间短；（4）前者漏计数大,后者漏计数小;第二部分电子显微分析一、名词解释1、焦深：指在不影响透镜成像分辨本领的前提下,像平面可沿透镜轴移动的距离;2、二次电子：入射电子和原子的核外电子碰撞,将核外电子激发到空能级或脱离原子核而形成二次电子,它是一种真空中的自由电子;3、质厚衬度：对于无定形或非晶体试样,电子图像的衬度是由于试样各部分的密度或原子序数和厚度不同形成的;这种衬度称为质厚衬度;5、相干散射：当X射线光子与原子内的紧束缚电子相碰撞时,这时光子的能量不受损失,而只是改变方向,~6、明场像与暗场像：采用透射束成像-明场像；采用衍射束成像-喑场像；7、球差：由于远轴电子比近轴电子的会聚能力强,而造成一个物点经电磁透镜后不会聚在一点,而是形成一个散焦斑;这种像差称为球差;8、场深：指在不影响透镜成像分辨本领的前提下,物平面可沿透镜轴移动的距离;9、背散射电子：电子入射试样后,受到原子的弹性和非弹性散射,有一部分电子的总散射角大于90º,重新从试样表面逸出称为背散射电子;10、衍射衬度：薄晶体内各部分满足衍射条件的不同而形成的衬度;二、问答与分析题2-1电子波有何特征与可见光有何异同电子波和可见光都具有波粒二象性;只是可见光波长在3900—7600Å之间,而电子波在常用100~200kv 加速电压下,其波长要比可见光小5个数量级;2-2 电磁透镜的像差是怎样产生的,如何来减少和消除像差像差是由于电磁透镜不能满足a 磁场分布严格轴对称；b 满足旁轴条件；c 电子波的波长速度相同,而造成图像模糊或不完全相似于原物的现象;它分为两类,即几何像差和色差;几何像差是由于透镜磁场的几何缺陷造成的,主要指球差、像散和畸变;可以采用小孔径角成像以减小球差；可以引入消像散器来矫正像散；激磁电流小时,球差大,也易产生畸变;色差是由于电子波的波长或能量发生一定幅度的改变而造成的;可以采用薄样或稳定加速电压以有效减小色差;2-3 说明影响光学显微镜和电磁透镜分辨率的关键因素是什么如何提高电磁透镜的分辨率光学显微镜的分辨本领取决于照明源的波长;在可见光的波长范围内,光学显微镜分辨本领的极限为2000Å;电磁透镜的分辨本领由衍射效应和像差来决定;由衍射效应所限定的分辨本领为αλsin 61.0n r =,即在照明光源λ和介质n 一定的条件下,孔径角α越大,透镜的分辨本领越高；球差是像差中限制电磁透镜分辨率的主要因素,341αs s c r =,即减小孔径角α可增大分辨率;但从衍射效应来看,此举会使分辨本领下降,因此二者必须兼顾;目前,透射电镜的最佳分辨本领达数量级;2-4电磁透镜景深和焦长主要受哪些因素影响说明电磁透镜的景深大,焦长长是什么因素影响的结果电磁透镜景深ααr tg r D f 22≈=,表明电磁透镜孔径半角越小,景深越大；焦长αrM D l 22=,表明在电磁透镜放大倍数M 和分辨本领r 一定时,透镜焦长随孔径半角减小而增大;电磁透镜的景深大、焦长长是由于小孔径角成像的结果;2-5 透射电镜主要有几大系统构成各系统之间关系如何答：透射电镜由电子光学系统、电源与控制系统及真空系统三部分组成;其中电子光学系统通常称镜筒,是透射电镜的核心,它分为三部分,即照明系统、成像系统和观察记录系统;2-6 照明系统的作用是什么它应满足什么要求照明系统的作用是提供一束亮度高、照明孔径角小、平行度好、束流稳定的照明源;为满足明场和暗场成像需要,照明束可在2º~3º范围内倾斜;2-7 成像系统的主要构成及其特点是什么成像系统主要是由物镜、中间镜和投影镜组成;物镜是用来形成第一副高分辨率电子显微图像或电子衍射花样的透镜;透射电子显微镜分辨本领的高低主要取决于物镜,通常采用强激磁、短焦距的物镜,使像差减小,提高物镜的分辨本领;中间镜是一个弱激磁的长焦距变倍透镜,可在0~20倍范围调解;当放大倍数大于1时,用来放大物镜像；当放大倍数小于1时,用来缩小物镜像;如果把中间镜的物平面和物镜的像平面重合,则在荧光屏上得到一幅放大像,这就是电子显微镜中的成像操作；如果把中间镜的物平面和物镜的背焦面重合,则在荧光屏上得到一幅电子衍射花样,这就是透射电子显微镜中的电子衍射操作;投影镜是一个短焦距的强磁透镜,用来把经中间镜放大或缩小的像或电子衍射花样进一步放大,并投影到荧光屏上;由于成像电子束进入投影镜时孔径角很小约10-5rad,因此其景深、焦长都很大;2-8 透射电镜中有哪些主要光阑,在什么位置其作用如何聚光镜光阑,位于第二聚光镜下方,限制照明孔径角；物镜光阑衬度光阑,位于物镜的后焦面,使物镜孔径角减小,从而减小像差,得到质量较高的显微图像;且在后焦面上套取衍射束的斑点成像,即所谓暗场像;利用明暗场像的对照分析,可以方便进行物相鉴定和缺陷分析；选区光阑,位于物镜的像平面,使电子束只能通过光阑孔限定的微区;2-9 复型样品是采用什么材料和什么工艺制备出来的制备复型的材料应具备以下条件：复型材料本身必须是非晶态材料；粒子尺寸必须很小；耐电子轰击;真空蒸发形成的碳膜和通过浇铸蒸发而形成的塑料膜都符合制造复型的条件;主要工艺有一级复型法、二级复型法和萃取复型法三种;2-10 复型样品在透射电镜下的衬度是如何形成的答：复型样品在透射电镜下的衬度是质厚衬度;它是由于试样各部分的密度或原子序数和厚度不同形成的;当入射电子透过样品时碰到的原子数目越多或样品越厚,样品原子核库仑电场越强或样品原子序数越大或密度越大,则被散射到物镜光阑外的电子就越多,而通过物镜光阑参与成像的电子强度也就越低,从而在不同ρt 出产生衬度;2-11 限制复型样品的分辨率的主要因素是什么答：限制复型样品的分辨率的主要因素是复型材料粒子尺寸;其尺寸越小,分辨率越高;2-12 说明如何用透射电镜观察超细粉末的尺寸和形态如何制备样品答：用透射电镜观察超细粉末的尺寸和形态的关键的工作是粉末样品的制备,样品的制备关键是如何将超细粉的颗粒分散开来,各自独立不团聚;制备方法有两种：①胶粉混合法：在干净玻璃片上滴火棉胶溶液,然后在玻璃片胶液上放少许粉末并搅匀,再将另一玻璃片压上,两玻璃片对研并突然抽开,稍侯,膜干;用刀片划成小方格,将玻璃片斜插入水杯中,在水面上下空插,膜片逐渐脱落,用铜网将方形膜捞出,待观察;②支持膜分散粉末法：先制备对电子束透明的支持膜火棉胶或碳膜,将支持膜放在铜网上,再把粉末放在膜上送入电镜分析;为了使粉末均匀分散在支持膜上,通常采用超声波搅拌器把粉末样品加水或溶剂搅拌为悬浮液,然后用滴管滴在膜上,静置干燥后即可供观察;为了防止粉末被电子束打落污染镜筒,可在粉末上再喷一层薄碳膜,使粉末夹在两层膜中间;2-13 萃取复型可用来分析哪些组织结构得到什么信息萃取复型可用来分析第二相粒子形状、大小和分布以及第二相粒子物相和晶体结构;在萃取复型的样品上可以在观察样品基体组织形态的同时,观察第二相颗粒的大小、形状及分布,对第二相粒子进行电子衍射分析,还可以直接测定第二相的晶体结构;2-14 分析电子衍射与X衍射有何异同相同点：①以满足或基本满足布拉格方程作为产生衍射的必要条件；②两种衍射所得到的衍射花样在几何特征上大致相似;不同点：①电子波的波长比X射线短得多,在同样满足布拉格条件时,它的衍射角很小,约为10-2rad;而X射线产生衍射时,其衍射角最大可接近90;；②由于电子衍射操作时采用薄晶样品,薄样品的倒易阵点会沿着样品厚度方向延伸成杆状,因此会增加倒易阵点和爱瓦尔德球相交截的机会,结果使略微偏离布拉格条件的电子束也能产生衍射；③电子衍射产生的衍射斑点大致分布在一个二维倒易截面内,使晶体产生的衍射花样能比较直观地反映晶体内各晶面的位向；④由于原子对电子的散射能力远高于它对X射线的散射能力,故电子衍射束的强度较大,摄取衍射花样时曝光时间仅需数秒;2-15 制备薄膜样品的基本要求是什么具体工艺过程如何双喷减薄与离子减薄各适用于制备什么样品基本要求：薄膜样品的组织结构必须和大块样品相同,在制备过程中组织结构不发生变化；样品相对于电子束而言必须有足够的“透明度”；具有一定强度和刚度,以防变形或损坏；样品制备过程中不允许表面产生氧化和腐蚀;工艺要求：从实物或大块试样上切割厚度为~0.5mm厚的薄片,对于导电样品采用电火花切割,对于不导电样品采用金刚石刃内圆切割机切片；样品薄片的预先减薄,其中机械减薄法最终减薄厚度在70~100um,化学薄化法最终样品的厚度可控制在20~50um；最终减薄,其中双喷减薄应用广泛,多用于导电样品,如金属膜;离子减薄多用于不导电的陶瓷薄膜样品,减薄时间较长;离子减薄也可用于导电样品;2-16 什么是衍射衬度它与质厚衬度有什么区别衍射衬度是由于样品中不同位向的晶体衍射条件不同,造成衍射强度的不同产生的;它用来解释晶体薄膜样品的图像;质厚衬度是由于样品中不同ρt处参与成像的电子强度不同形成的衬度;用来解释非晶态复型样品的成像;2-17 电子束入射固体样品表面会激发哪些信号它们有哪些特点和用途背散射电子：特点—能量较高；来自样品表层几百纳米的深度范围；产额随着原子序数增大而增大；产额与入射束能量关系不大；产额随试样表面倾角增大而增大;用途—可用于形貌分析和成分分析,但多用于成分分析,因为形貌图像有阴影效应存在;二次电子：特点—能量较低；表层5~10nm深度范围产生；产额与原子序数无关；产额随试样表面倾角增大而增大;用途—显示表面形貌,不能用于成分分析;吸收电子：特点—ia≈=i0-ib,即产生的背散射电子数目越多,吸收电子数越少;用途—用作形貌、成分分析;透射电子：特点—随着样品ρt的增大,透射电子数减少;用途—用于组织形貌和晶体结构分析;特征X射线：特点—具有特征波长和能量;用途—判定微区中是否存在相应元素;俄歇电子：特点—能量很低,平均自由程很小;用途—用于表层成分分析;2-18 扫描电镜的分辨率受哪些因素影响,用不同的信号成像时,其分辨率有何不同所谓扫描电镜的分辨率是指用何种信号成像时的分辨率影响扫描电镜分辨率的主要因素有：①入射电子束束斑大小,扫描电镜的分辨本领不可能小于电子束直径；②成像信号,二次电子像分辨率最高,X射线像的分辨率最低；③信号噪音比,其值越大,分辨率越高；④杂散磁场的存在会使分辨率降低；⑤机械振动会使束斑漂移,分辨率降低;所谓扫描电镜的分辨率是指二次电子像的分辨率;2-19 扫描电镜的成像原理与透射电镜有何不同透射电镜是以波长极短的电子束作为照明源,用电磁透镜聚焦成像的；而扫描电镜是以类似电视摄像的方式,利用细聚焦电子束在样品表面扫描时激发出来的各种物理信号调制成像的;2-20 二次电子像和背散射电子像在显示表面形貌衬度时有何相同与不同之处相同点—都是利用对试样表面形貌变化敏感的物理信号调制成像;不同点—二次电子像分辨率高于背散射电子像；二次电子像图像质量高,背散。
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材料物理专业《材料分析测试方法A 》作业第一章 电磁辐射与材料结构一、教材习题1-1 计算下列电磁辐射的有关参数：（1）波数为3030cm -1的芳烃红外吸收峰的波长（μm ）；（2）5m 波长射频辐射的频率（MHz ）；（3）588.995nm 钠线相应的光子能量（eV ）。
1-3 某原子的一个光谱项为45F J ，试用能级示意图表示其光谱支项与塞曼能级。
1-5 下列原子核中，哪些核没有自旋角动量？12C 6、19F 9、31P 15、16O 8、1H 1、14N 7。
1-8 分别在简单立方晶胞和面心立方晶胞中标明（001）、（002）和（003）面，并据此回答：干涉指数表示的晶面上是否一定有原子分布？为什么？1-9 已知某点阵∣a ∣=3Å，∣b ∣=2Å，γ = 60︒，c ∥a ×b ，试用图解法求r *110与r *210。
1-10 下列哪些晶面属于]111[晶带？)331(),011(),101(),211(),231(),132(),111(。
二、补充习题1、试求加速电压为1、10、100kV 时，电子的波长各是多少？考虑相对论修正后又各是多少？第二章 电磁辐射与材料的相互作用一、教材习题2-2 下列各光子能量（eV ）各在何种电磁波谱域内？各与何种跃迁所需能量相适应？1.2×106~1.2×102、6.2~1.7、0.5~0.02、2×10-2~4×10-7。
2-3 下列哪种跃迁不能产生?31S 0—31P 1、31S 0—31D 2、33P 2—33D 3、43S 1—43P 1。
2-5 分子能级跃迁有哪些类型？紫外、可见光谱与红外光谱相比，各有何特点？2-6 以Mg K α（λ=9.89Å）辐射为激发源，由谱仪（功函数4eV ）测得某元素（固体样品）X 射线光电子动能为981.5eV ，求此元素的电子结合能。
2-7 用能级示意图比较X 射线光电子、特征X 射线与俄歇电子的概念。
二、补充习题1、俄歇电子能谱图与光电子能谱图的表示方法有何不同？为什么？2、简述X 射线与固体相互作用产生的主要信息及据此建立的主要分析方法。
第三章 粒子（束）与材料的相互作用一、教材习题3-1 电子与固体作用产生多种粒子信号（教材图3-3），哪些对应入射电子？哪些是由电子激发产生的？图3-3 入射电子束与固体作用产生的发射现象3-2 电子“吸收”与光子吸收有何不同？3-3 入射X 射线比同样能量的入射电子在固体中穿入深度大得多，而俄歇电子与X 光电子的逸出深度相当，这是为什么？二、补充习题1、简述电子与固体作用产生的信号及据此建立的主要分析方法。
第四章 材料分析测试方法概述一、教材习题4-11 试为下述分析工作选择你认为恰当的（一种或几种）分析方法（1）钢液中Mn 、S 、P 等元素的快速定量分析；（2）区别FeO 、Fe 2O 3和Fe 3O 4；（3）测定Ag 的点阵常数；（4）测定高纯Y 2O 3中稀土杂质元素质量分数；（5）砂金中含金量的检测：（6）黄金制品中含金量的无损检测；（7）几种高聚物组成之混合物的定性分析与定量分析；（8）推断分子式为C 8H 10O 的化合物之结构；（9）某薄膜(样品)中极小弥散颗粒(直径远小于1μm)的物相鉴定；（10）验证奥氏体(γ)转变为马氏体(α)的取向关系(即西山关系)：γα)111//()011(，γα]110//[]001[。
（11）淬火钢中残留奥氏体质量分数的测定；（12）镍-铬合金钢回火脆断口晶界上微量元素锑的分布（偏聚）的研究；（13）淬火钢中孪晶马氏体与位错马氏体的形貌观察；（14）固体表面元素定性分析及定量分析；（15）某聚合物的价带结构分析；（16）某半导体的表面能带结构测定。
二、补充习题（可在本门课程大部门内容讲完之后做）1、假若你采用高温固相法合成一种新的尖晶石，最后你得到了一种白色固体。
如果它是一种新的尖晶石，你将如何测定它的结构、组成和纯度。
2、假若你采用水热法制备TiO 2纳米管，最后你得到了一种白色固体，你将如何观察它的形貌？如何测定它的颗粒尺寸、大小、结构、组成和纯度。
3、假若你采用溶液插层等方法制备层状硅酸盐/聚合物纳米复合材料，最后你得到了一种块体材料，你将如何表征它的结构？第五章 X 射线衍射分析原理一、教材习题5-2 “一束X 射线照射一个原子列（一维晶体），只有镜面反射方向上才有可能产生衍射”，此种说法是否正确？5-3 辨析概念：X 射线散射、衍射与反射。
5-4 某斜方晶体晶胞含有两个同类原子，坐标位置分别为：(43，43，1)和（41，41，21），该晶体属何种布拉菲点阵？写出该晶体(100)、(110)、(211)、(221)等晶面反射线的F 2值。
5-7 金刚石晶体属面心立方点阵，每个晶胞含8个原子，坐标为：（0，0，0）、（21，21，0）、（21，0，21）、（0，21，21）、（41，41，41）、（43，43，41）、（43，41，43）、（41，43，43），原子散射因子为f a ，求其系统消光规律（F 2最简表达式），并据此说明结构消光的概念。
5-8 “衍射线在空间的方位仅取决于晶胞的形状与大小，而与晶胞中的原子位置无关；衍射线的强度则仅取决于晶胞中原子位置，而与晶胞形状及大小无关”，此种说法是否正确？ 5-9 Cu K α射线（nm K 154.0=αλ）照射Cu 样品。
已知Cu 的点阵常数a =0.361nm ，试分别用布拉格方程与厄瓦尔德图解法求其（200）反射的θ角。
二、补充习题1、简述布拉格公式2d HKL sin θ=λ中各参数的含义，以及该公式有哪些应用？2、简述影响X 射线衍射方向的因素。
3、简述影响X 射线衍射强度的因素。
4、多重性因子的物理意义是什么？某立方系晶体，其{100}的多重性因数是多少？如该晶体转变成四方晶系，这个晶面族的多重性因子会发生什么变化？为什么？第六章 X 射线衍射方法教材习题：6-1 Cu K α辐射（λ=0.154nm ）照射Ag （f ．c ．c ）样品，测得第一衍射峰位置2θ＝38︒，试求Ag 的点阵常数。
（注：面心立方f ．c ．c ）6-2 试总结德拜法衍射花样的背底来源，并提出一些防止和减少背底的措施。
6-3 图题6-1为某样品德拜相（示意图），摄照时未经滤波。
已知1、2为同一晶面衍射线，3、4为另一晶面衍射线，试对此现象作出解释。
图题6-16-4 粉末样品颗粒过大或过小对德拜花样影响如何？为什么？板状多晶体样品晶粒过大或过小对衍射峰形影响又如何？6-5 试从入射光束、样品形状、成相原理（厄瓦尔德图解）、衍射线记录、衍射花样、样品吸收与衍射强度（公式）、衍射装备及应用等方面比较衍射仪法与德拜法的异同点。
第七章 X 射线衍射分析的应用一、教材习题7-4 A-TiO 2（锐钛矿）与R-TiO 2（金红石）混合物衍射花样中两相最强线强度比5.122=--TiO R TiO A I I 。
试用参比强度法计算两相各自的质量分数。
（提示：假若采用的Cu K α辐射，查有关数据手册，R -TiO 2用d=0.325nm 线条，4.3232=--TiO R O Al K α；A -TiO 2用d =0.351nm 线条，3.4232=--TiO A O Al K α）7-5 某淬火后低温回火的碳钢样品，不含碳化物（经金相检验）。
A （奥氏体）中含碳1%，M （马氏体）中含碳量极低。
经过衍射测得A 220峰积分强度为2.33（任意单位），M 211峰积分强度为16.32。
试计算该钢中残留奥氏体的体积分数（实验条件：Fe K α辐射，滤波，室温20℃。
α-Fe 点阵参数a ＝0.2866nm ，奥氏体点阵参数a ＝0.3571+0.0044w c ，w c 为碳的质量分数）。
（提示：解题方法一，查标准YB/T 5338-2006钢中残余奥氏体定量测定 X 射线衍射仪法，可得强度因子G ，然后进行计算；解题方法二，根据衍射强度理论，计算强度因子G 。
） 7-6 某立方晶系晶体德拜花样中部分高角度线条数据如下表所列。
试用“a -cos 2θ”的图解外（提示：设所用X 射线为Cu 靶的K α1辐射，λ=0.15406nm 。
）7-7 按上题数据，应用最小二乘法（以cos 2θ为外推函数）计算点阵常数值（准确到4位有效数字）。
二、补充习题1、X 射线衍射物相定性分析原理、一般步骤及注意事项。
2、化学分析表明，一种氢氧化铝试样中含有百分之几的Fe 3+杂质。
Fe 3+离子将会对粉末XRD图带来什么影响，如果它以（a ）分离的氢氧化铁相存在，（b ）在A1(OH)3晶体结构中取代Al 3+。
第八章 透射电子显微分析一、教材习题8-1 电子衍射分析的基本公式是在什么条件下导出的？公式中各项的含义是什么？ 8-4 单晶电子衍射花样的标定有哪几种方法？9-2 透射电子显微镜中物镜和中间镜各处在什么位置，起什么作用？9-3 试比较光学显微镜成像和透射电子显微镜成像的异同点。
9-4 简述选区衍射原理及操作步骤。
9-7什么是明场像？什么是暗场像？9-8试分析复型样品的成像原理。
为什么要以倾斜方向给复型“投影”重金属？9-9什么是衍射衬度？它与质厚衬度有什么区别？二、补充习题1、简述透射电镜对分析样品的要求。
2、说明如何用透射电镜观察超细粉末的尺寸和形态？如何制备样品？3、简述用于透射电镜分析的晶体薄膜样品的制备步骤。
4、分析电子衍射与X射线衍射有何异同？5、萃取复型可用来分析哪些组织结构？得到什么信息？第九章扫描电子显微分析与电子探针一、教材习题10-2为什么扫描电镜的分辨率和信号的种类有关？试将各种信号的分辨率高低作一比较。
10-3二次电子像的衬度和背散射电子像的衬度各有何特点？10-4试比较波谱仪和能谱仪在进行微区化学成分分析时的优缺点。
10-5为什么说电子探针是一种微区分析仪？二、补充习题1、二次电子像景深很大，样品凹坑底部都能清楚地显示出来，从而使图像的立体感很强，其原因何在?2、要分析钢中碳化物成分和基体中碳含量，应选用什么仪器？为什么？3、要在观察断口形貌的同时，分析断口上粒状夹杂物的化学成分，选用什么仪器？怎样操作？4、电子探针仪如何与扫描电镜和透射电镜配合进行组织结构与微区化学成分的同位分析？5、举例说明电子探针的三种工作方式（点、线、面）在显微成分分析中的应用。
第十章紫外、可见吸收光谱法一、教材习题12-1丙酮在乙醇中于366nm处的摩尔吸收系数为2.75L·cm-1·mol-1。
使用1.5cm样品池，若透光率大于10%且小于90%，试计算可以使用的丙酮浓度范围。