材料研究方法复习资料.
材料研究方法复习题

1.X射线的波长范围大致为多少?X射线产生的基本原理及X射线管的基本结构(1)0。
01-10nm(2)高速运动的自由电子被突然减速便产生X射线;(3)X射线管的基本结构:使用最广泛的是封闭式热阴极X射线管,包括一个热阴极(绕成螺线形的钨丝)和一个阳极(靶),窗口,管内高真空(10—7Torr)2.X射线谱的基本类型及其特点X射线强度 I 随波长λ的变化曲线称为X射线谱,可分为连续X射线(由连续的各种波长组成,其波长与工作条件V、I有关)和特征X射线(又称标识X射线,不随工作条件而变,只取决于阳极靶的物质)。
3.描述X射线于物质的相互作用(俄歇效应和光电效应)课本图3.8补充俄歇效应:当较外层的电子跃迁到空穴时,所释放的能量随即在原子内部被吸收而逐出较外层的另一个次级光电子,此称为俄歇效应,所逐出的次级光电子称为俄歇电子。
它的能量是特征的,与入射辐射的能量无关。
4.X射线衍射的几何条件(布拉格方程或定律)X射线通过物质(晶体)后衍射线特征包括方向和强度,其中衍射线的方向与晶体的点阵参数(晶胞大小和形状)、入射线的方位及X射线波长有关,具体表现为:劳厄方程式、布拉格定律和倒易空间衍射公式.5.X射线衍射分析的方法主要有哪些?各自的特点是什么?(注意λ和Θ的变化)单晶:劳厄法(λ变,θ不变);转晶法(λ不变,θ部分变化)粉末:粉末照相法(粉末法或粉晶法) (λ不变,θ变);粉末衍射仪法(λ不变,θ变化)6.X射线衍射物相分析的基本原理(I/I0、2Θ)X射线衍射线的位置决定于晶胞的形状和大小,即决定于各晶面的晶面间距,而衍射线的强度决定于晶胞内原子种类、数目及排列方式,每种结晶物质具有独特的衍射花样,且试样中不同物质的衍射花样同时出现互不干涉,某物相的衍射强度取决于它在试样中的相对含量,当试样的衍射图谱中d值和I/I0与已知物质的数值一致时,即可判定试样中含有该已知物质.7.说明X射线衍射仪法定性分析物相组成的基本过程,注意事项及PDF卡片的检索方法(1)X射线衍射定性分析是将试样的衍射谱与标准衍射谱进行比较鉴别,确定某种物相的存在以及确定该物相的结晶状态。
材料研究方法复习题库

材料研究方法1.均质体与非均质体介质的折射率不因光波在介质中的振动方向的不同而发生改变,其折射率值只有一个,此类介质属于光性均质体,简称均质体。
介质的折射率因光波在介质中的振动方向的不同而发生改变,其折射率值不止一个,此类介质属于光性非均质体,简称非均质体。
光波入射非均质体时,除特殊方向外,都要发生双折射现象,分解为振动方向垂直、传播速度不同、折射率不等的两种偏光,两者之差为双折射率。
2.正交偏光下晶体的消光现象和四次消光现象。
3.光学显微镜提高分辨能力的方式。
分辨率:d = 1.22λ/2n·sinα所以可以从三个方面提高:①、选用波长较短的光波,如紫外、X射线、电子束等。
②、采用折射率较大的材料,如油浸显微镜。
③、增大显微镜的孔径角,如采用复式透镜4.X射线管的结构、X射线产生原理工作原理X射线管由主要由电子枪阴极和金属靶阳极组成。
高速运动的电子或其他高能辐射流与物体发生碰撞时被突然减速,并与物质内层电子发生作用而产生X-ray。
在X射线管中,在通电时阴极被加热释放自由电子,这些电子在阴阳极的高压下被加速成高能电子束,高速射向阳极靶发生碰撞,由阳极靶产生X射线,经铍窗口射出。
由于高能电子撞击阳极靶后一部分能量转化为X射线,大部分的转化为热能,使得阳极靶温度剧增,因此必须对阳极靶进行冷却,一般采用循环水冷却,也可采用旋转靶材的方法。
5、X射线的线吸收系数和质量吸收系数与波长和原子序数的关系。
μl=μm·ρμm=aλ3+bλ4;μm≈Cλ3Z3μl:当x射线穿过单位长度为1cm物质时强度衰减的程度。
μl越大衰减越大μm:当x射线穿过单位质量物质(单位截面的1g物质时的强度衰减程度,其值与X射线照射的物质的原子序数和X射线波长有关。
波长一定时,其关系表达式为:μm∝Z36、X射线与物质作用后为什么会出现规则斑点、圆环、晕圈?多晶体的电子衍射花样是一系列不同半径的同心圆环,单晶衍射花样由排列得十分整齐的许多斑点所组成,而非晶体物质的衍射花样只有一个漫散的中心斑点(晕圈)。
材料研究方法复习笔记

材料研究⽅法复习笔记材料研究⽅法复习笔记第⼀章红外光谱(IR) Infra-red spectroscopy (见课本P261)(分⼦振动和转动能级的跃迁)1. 红外区是电磁总谱中的⼀部分,波长在0.7-1000µm 之间,红外区⼜可分为三个区域:(1)近红外区:0.75-2.5µm(2)中红外区:2.5 -25µm ,分⼦的基频振动(3)远红外区:25-1000 µm ,分⼦转动及晶体的晶格振动2.为什么红外光谱称为振转光谱?当分⼦经光照射吸收后,运动状态将从基态跃迁到⾼能量的激发态。
由于粒⼦运动的能量是量⼦化的,它不能占有任意能量,被分⼦吸收的光⼦,其能量必须等于分⼦动能的两个能级之差,否则不能被吸收。
λc h hv E == 分⼦吸收光⼦能量后,根据能量⼤⼩可引起转动、振动和电⼦能阶的跃迁等。
红外光谱就是由于分⼦的振动和转动引起的,故称为振-转光谱。
3.红外光谱产⽣的条件产⽣红外吸收满⾜两个条件:(1) 辐射应具有能满⾜物质产⽣振动跃迁所需的能量;(2) 辐射与物质间有相互偶合作⽤。
对称分⼦:没有偶极矩,辐射不能引起共振,⽆红外活性。
如:N2、O2、Cl2 等。
⾮对称分⼦:有偶极矩,红外活性。
红外吸收谱带的强度与分⼦数有关,但也与分⼦振动时偶极矩变化率有关,变化率越⼤,吸收强度也越⼤,因此极性基团如羰基、胺基等。
4.若以波数的形式来表⽰双原⼦分⼦的振动频率,则:µπK c v 21=-K 为化学键的⼒常数,与键能和键长有关,µ为双原⼦的折合质量,µ =m 1m 2/(m 1+m 2)发⽣振动能级跃迁需要能量的⼤⼩取决于键两端原⼦的折合质量和键的⼒常数,即取决于分⼦的结构特征。
化学键键强越强(即键的⼒常数K 越⼤),原⼦折合的质量越⼩,化学键的振动频率越⼤,吸收峰将出现在⾼波数区。
5.基团特征频率在⾮极性溶剂中,浓度较⼩(稀溶液)时,峰形尖锐,强吸收;当浓度较⼤时,发⽣缔合作⽤,峰形较宽。
材料研究与测试复习

测试方法第一章:1.什么是晶体?什么是非晶体?2.有几种基础类型的空间格子?有几大晶系?3.X射线是怎样产生的?4.什么是Kα?什么是Kβ?5.X射线与物质相互作用产生哪些现象?6.X射线谱种类?7.什么叫X射线衍射?8.布拉格方程表达式以及所讨论的问题?Lu2O3立方晶系,已知a=1.0390nm,用Co Kα=0.17980的线照射,问(400)面网能产生几条X射线?9.X射线在晶体中产生衍射的充分条件是什么?10.四种基本类型点阵的衍射规律11.X射线衍射相对强度与什么因素有关?第二章:1.电子与物质相互作用可以得到哪些物理信息?2.显微镜分辨本领?3.电子衍射花样的特征?4.扫描电镜二次电子像和背散射电子像各反应的是试样的何种信息?5.EPMA的原理?6.什么是质厚衬度像?衍射衬度像?相位衬度像?第三章:1.什么是热重分析?2.什么是差热分析?原理?3.差热分析影响因素?4.什么是差示扫描量热分析?5.什么是外推始点温度?6.差热分析鉴定物质的依据是什么?7.什么是综合热分析?第四章:1.红外光谱的基本原理?2.分子振动数目?3.简介红外振动吸收的条件?4.红外光谱定性分析的参数?5.中红外光区的划分?6.简述拉曼光谱的原理及特点?7.拉曼光谱图(红外光谱图)的表示?8.拉曼位移?拉曼效应?第五章:1.XPS是种什么分析方法?它的基本原理是什么?2.什么是光电效应?3.什么是化学位移?4.化学位移的影响因素?5.什么叫电子结合能?如何获得电子结合能?题型:1.填空2.名词解释3.简答4.计算5.综合分析。
北航材料考研材料现代研究方法复习资料

材研复习资料目录第一章晶体学 (1)第二章X射线相关知识 (6)第三章常见的粉末与单晶衍射技术 (17)第四章扫描与透射电子显微镜 (23)第一章晶体学一、晶体结构概论1,固体无机物质分晶态和非晶态两种。
如:铁、金刚石、玻璃、水晶晶态:构成固体物质的分子或原子在三维空间有规律的周期性排列。
特点:长程有序,主要是周期有序或准周期性。
非晶态:构成物质的分子或原子不具有周期性排列。
特点:短程有序,长程无序2,点阵的概念构成晶体的原子呈周期性重复排列,同时,一个理想晶体也可以看成是由一个基本单位在空间按一定的规则周期性无限重复构成的。
晶体中所有基本单位的化学组成相同、空间结构相同、排列取向相同、周围环境相同。
将这种基本单位称为基元。
基元可以是单个原子,也可以是一组相同或不同的原子。
若将每个基元抽象成一个几何点,即在基元中任意规定一点,然后在所有其他基元的相同位置也标出一点,这些点的阵列就构成了该晶体的点阵(lattice)。
点阵是一个几何概念,是按周期性规律在空间排布的一组无限多个的点,每个点都具有相同的周围环境,在其中连接任意两点的矢量进行平移时,能使点阵复原。
3,点阵和晶体结构阵点(几何点代替结构单元)和点阵(阵点的分布总体)注意与晶体结构(=点阵+结构单元)的区别空间点阵实际上是由晶体结构抽象而得到的几何图形。
空间点阵中的结点只是几何点,并非具体的质点(离子或原子)。
空间点阵是几何上的无限图形。
而对于实际晶体来说,构成晶体的内部质点是具有实际内容的原子或离子,具体的宏观形态也是有限的。
但是空间点阵中的结点在空间分布的规律性表征了晶体格子构造中具体质点在空间排列的规律性。
4,十四种空间点阵根据晶体的对称特点,可分为7个晶系:1) 三斜晶系(triclinic 或anorthic)a≠b≠c;α≠β≠γ≠90˚。
2) 单斜晶系(monoclinic)a≠b≠c;α=γ=90˚≠β (第二种定向,晶体学常用)。
材料研究与测试方法复习资料 (含答案)

填空题(每空1分)1.当X 射线管电压超过临界电压就可以产生 连续谱X 射线和 特征谱 X 射线。
2. 点阵常数测定过程中需要确定峰位,确定峰位的常用方法有峰顶法 、 切线法 、半高宽法,和抛物线拟合法 。
3. 经过厚度为H 的物质后,X 射线的强度为 H H m e I I ρμ-=0 。
4. X 射线扫描仪中的常规测量中的实验参数包括狭缝宽度、扫描速度和 时间常数 。
5. 磁透镜的物距L 1,相距L 2和焦距f 三者之间的关系为 。
6. 透射电镜样品制备各方法主要有复型法、和薄膜法,其中复型样品制备中塑料-碳二的复型优于碳一的 复型是由于 其制备过程不损坏金相试样表面,重复性好,供观察的第二级复型一碳膜导电导热性好, 在电子束照射下较为稳定 。
7. 差热分析曲线总的峰高表示 试样和 参比物 之间的最大温差,即从封顶到该峰所在基线碱的垂直距离。
8. 第一类应力导致X 射线衍射线位移,第二类应力导致X 射线衍射线线形变化,第三类应力导致X 射线衍射线 强度降低。
9. 红外光谱法定量分析的具体方法主要有 标准法 、吸光度比法 和 补偿法 共同组成。
10.单晶体电子衍射花样是规则的衍射斑点组成。
11. 大量实验证明,X 射线具有波动性和微粒性 的双重性,即波粒二象性。
12. 布拉格方程式衍射分析中最基本的公式,其应用主要集中在 结构分析 和成分分析两个方面。
13.由于X 射线的发展,相继产生了X 射线透射学 、 X 射线衍射学 和 X 射线光谱学 等三个学科。
14.提高透镜分辨率的本领 波长 , 介质 和 孔径半角 。
15. 电磁透镜的几何像差包括 球差和 像散,而电子束波长的稳定性决定的像差为色差 。
16. 透射电镜主要有电子光学系统、电源控制系统和 真空系统构成。
17. 非弹性散射机制主要有 单电子激发 、 等离子激发 、和 声子激发 。
18. 透射电镜的主要性能指标分辨本领、 放大倍数 、和 加速电压 。
材料研究方法-复习资料

绪论1、材料研究方法中,研究物相组成的主要有哪些方法?研究结构特征主要有那些方法?物相组成分析:非图像分析-成分谱分析(色谱分析;热普分析;能谱分析;光谱分析);衍射法(X射线衍射法;电子衍射法;中子衍射法)结构特征分析:图像分析法-显微术(光学显微术;透射电子显微术;场离子显微术;扫描电子显微术;扫描隧道显微术)X射线衍射1、试述X射线的定义、性质,X射线的产生、特点?定义:X射线是一种波长为0.01纳米到10纳米之间的电磁波。
性质:具有波粒二象性。
波动性:以一定的频率和波长在空间传播;粒子性:由大量的不连续粒子流(光子)构成,每个光子具能量。
产生:高速运动的电子与物体碰撞时,发生能量转换,电子运动受阻失去动能,小部分-X射线,大部分-热能。
特点:1)穿透力强。
2)能使底片感光。
3)能使荧光物质发光。
4)能使气体电离。
5)对生物细胞有杀伤作用。
2、X射线定性相分析的目的和原理是什么?步骤是什么?目的:判定物质中的物相组成。
原理:1)每种结晶物质具有特定的衍射花样。
2)多相试样的衍射花样是由所含各物相的衍射花样机械叠加。
基本步骤:1)通过用粉末衍射法或粉末照相法等获取被测试物质的衍射图像。
2)计算或查找出衍射图谱上每根峰的d值与I值。
3)利用I值最大的三根强线的对应d 值查找索引,找出基本符合的物相名称及卡片号。
4)将实测的d、I值与卡片上的数据一一对照,若基本符合,就可定为该物相。
3、X射线谱——X射线随波长而变化的关系曲线。
4、连续X射线——波长连续变化的X射线。
5、标识X射线——具有特定波长的X射线。
透射电镜和扫描电镜1、分辨本领——显微镜能分辨的样品上两点间的最小距离。
2、景深——透镜对高低不平的试样各部位能同时聚焦成像的一个能力范围。
3、二次电子——被入射电子轰击出来的样品核外电子。
4、背散射电子——被固体样品中院子反射回来的一部分入射电子。
5、衍射衬度——晶体中各部分因满足衍射条件的程度不同而引起的衬度。
材料研究方法知识题库及答案

材料研究方法知识题库及答案1、【单选题】由于近轴光线和远轴光线的折射程度不同,导致平面物体经透镜后形成曲面状的像称为( )A、像差B、球差C、像场弯曲D、色差答案:像场弯曲--------------------------------2、【单选题】由于透镜的中心区域和边缘区域对光的折射能力不符合预定规律而造成的图像模糊现象称为( )。
A、像差B、球差C、像散D、色差答案:球差--------------------------------3、【单选题】因光源的( )而导致图像模糊不清的现象称为色差。
A、波长长B、波长短C、波长有差异答案:波长有差异--------------------------------4、【单选题】光学显微镜具有( )放大功能。
A、一级B、二级C、三级答案:二级--------------------------------5、【单选题】成像物体上能分辨出来的两物点间的最小距离称为( )A、分辨率B、有效放大倍数C、景深答案:分辨率--------------------------------6、【单选题】光学显微镜的极限分辨能力为( )。
A.400nmB.400μmC.200nmD.200μm答案:C--------------------------------7、【单选题】金相显微镜的物镜放大倍数为100倍时,其景深有可能是( )A、1nmB、1μmC、1cmD、1dm答案:1μm--------------------------------8、【单选题】硬度最高的磨料是( )。
A、氧化铝B、氧化镁C、氧化锆D、碳化硅答案:碳化硅--------------------------------9、【单选题】取样后,对金相磨面方向没有要求的材料是( )。
A、轧制钢板B、渗碳小工件C、薄壁铸件D、经均匀化退火后的大型工件答案:经均匀化退火后的大型工件--------------------------------10、【多选题】会导致景深变小的因素有( )。
材料研究方法-复习资料

绪论1材料研究方法中,研究物相组成的主要有哪些方法?研究结构特征主要有那些方法?物相组成分析:非图像分析-成分谱分析(色谱分析;热普分析;能谱分析;光谱分析);衍射法(X射线衍射法;电子衍射法;中子衍射法)结构特征分析:图像分析法-显微术(光学显微术;透射电子显微术;场离子显微术;扫描电子显微术;扫描隧道显微术)X射线衍射1试述X射线的定义、性质,X射线的产生、特点?定义:X射线是一种波长为0.01纳米到10纳米之间的电磁波。
性质:具有波粒二象性。
波动性:以一定的频率和波长在空间传播;粒子性:由大量的不连续粒子流(光子)构成,每个光子具能量。
产生:高速运动的电子与物体碰撞时,发生能量转换,电子运动受阻失去动能,小部分-X射线,大部分-热能。
特点:1)穿透力强。
2)能使底片感光。
3)能使荧光物质发光。
4)能使气体电离。
5)对生物细胞有杀伤作用。
2、X射线定性相分析的目的和原理是什么?步骤是什么?目的:判定物质中的物相组成。
原理:1)每种结晶物质具有特定的衍射花样。
2)多相试样的衍射花样是由所含各物相的衍射花样机械叠加。
基本步骤:1)通过用粉末衍射法或粉末照相法等获取被测试物质的衍射图像。
2)计算或查找出衍射图谱上每根峰的d值与I值。
3)利用I值最大的三根强线的对应d 值查找索引,找出基本符合的物相名称及卡片号。
4)将实测的d、I值与卡片上的数据--- 对照,若基本符合,就可定为该物相。
3、X射线谱一一X射线随波长而变化的关系曲线。
4、连续X射线一一波长连续变化的X射线5、标识X射线一一具有特定波长的X射线。
透射电镜和扫描电镜1分辨本领一一显微镜能分辨的样品上两点间的最小距离。
2、景深一一透镜对高低不平的试样各部位能同时聚焦成像的一个能力范围。
3、二次电子被入射电子轰击出来的样品核外电子。
4、背散射电子 - 被固体样品中院子反射回来的一部分入射电子。
5、衍射衬度一一晶体中各部分因满足衍射条件的程度不同而引起的衬度。
材料研究与测试方法复习题版

复习题一、名词解释1、系统消光: 把由于F HKL=0而使衍射线有规律消失的现象称为系统消光。
2、X射线衍射方向: 是两种相干波的光程差是波长整数倍的方向。
3、Moseley定律:对于一定线性系的某条谱线而言其波长与原子序数平方近似成反比关系。
4、相对强度:同一衍射图中各个衍射线的绝对强度的比值。
5、积分强度:扣除背影强度后衍射峰下的累积强度。
6、明场像暗场像:用物镜光栏挡去衍射束,让透射束成像,有衍射的为暗像,无衍射的为明像,这样形成的为明场像;用物镜光栏挡去透射束和及其余衍射束,让一束强衍射束成像,则无衍射的为暗像,有衍射的为明像,这样形成的为暗场像。
7、透射电镜点分辨率、线分辨率:点分辨率表示电镜所能分辨的两个点之间的最小距离;线分辨率表示电镜所能分辨的两条线之间的最小距离。
8、厚度衬度:由于试样各部分的密度(或原子序数)和厚度不同形成的透射强度的差异;9、衍射衬度:由于晶体薄膜内各部分满足衍射条件的程度不同形成的衍射强度的差异;10相位衬度:入射电子收到试样原子散射,得到透射波和散射波,两者振幅接近,强度差很小,两者之间引入相位差,使得透射波和合成波振幅产生较大差异,从而产生衬度。
11像差:从物面上一点散射出的电子束,不一定全部聚焦在一点,或者物面上的各点并不按比例成像于同一平面,结果图像模糊不清,或者原物的几何形状不完全相似,这种现象称为像差球差:由于电磁透镜磁场的近轴区和远轴区对电子束的汇聚能力不同造成的像散:由于透镜磁场不是理想的旋转对称磁场而引起的像差色差:由于成像电子的波长(或能量)不同而引起的一种像差12、透镜景深: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13、透镜焦深: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14、电子衍射:电子衍射是指当一定能量的电子束落到晶体上时,被晶体中原子散射,各散射电子波之间产生互相干涉现象。
它满足劳厄方程或布拉格方程,并满足电子衍射的基本公式Lλ=Rd L是相机长度,λ为入射电子束波长,R是透射斑点与衍射斑点间的距离。
材料科学研究方法复习题

复习题(2015)1、归纳与演绎法、分析与综合法、类比与移植法、系统与优化法、假说与理论法,特别注意各研究方法的特点、分类及事例应用等。
归纳与演绎法:归纳是从特殊到一般;演绎是从一般到特殊。
(1)归纳法:通过简单枚举某类事物中的一部分对象都具有某种属性,而又没有观察到相反的事例,由此推及全体,概括出该类事物的所有对象都具有此种属性。
分类:(Ⅰ)完全归纳法(Ⅱ)不完全归纳法:①简单枚举法②科学归纳法:Ⅰ求异法Ⅱ求同法Ⅲ同异并用法Ⅳ剩余法Ⅴ共变法。
(2)演绎法:从已知的一般原理、定理、法则、公理或科学概念出发,推论出某些事物或现象具有某种属性或规律的新结论的一种科学研究方法。
1.归纳与演绎之间是一个辩证的关系,是一个对立统一的关系。
2.两者相互联系,相互依赖,相互补充和相互渗透。
3.归纳和演绎在一定条件下会互相转化。
分析与综合法:(1)分析的作用与特点:分析就是把研究对象分解成几个组成部分,然后分别加以研究,从而认识事物的基础或本质的一种科学研究方法。
分析方法是以客观事物的整体与部分的关系为客观基础的。
在于它从事物的整体深入到它的各个组成部分,通过深的认识事物的各个组成部分来认识事物的内在本质或整体规律。
(2)综合的作用与特点:综合方法:把研究对象的各个部分联系起来加以研究,从而在整体上把握事物的本质和规律的一种科学研究方法。
综合方法在思维方式上的特点:它把事物的各个部分连接为整体时,力求通过全面掌握事物各部分、各方面的特点以及它们之间的内在联系,然后加以概括和上升,从事物各部分及其属性、关系的真实联结和本来面目,复现事物的整体,综合为多样性的统一体。
类比与移植法:(1)类比法:通过两个或两类事物或现象进行比较,根据相似点或相同点推论出它们的其他属性或规律,也可能有相似点或相同点的结论。
这是以比较为基础,既包含从特殊到特殊,又包含从一般到一般的逻辑思维方法。
分类:①数学相似类比法:根据对象的属性之间具有某种确定的函数变化关系来进行推理。
材料科学研究方法重点整理

重点归纳与演绎法、分析与综合法、类比与移植法、系统与优化法、假说与理论法,特别注意各研究方法的特点、分类及实例应用等。
归纳法的推理方向是从个别到一般的过程,它的结论是未经证实的,具有或然性。
根据归纳法的前提是否完全,又分为完全归纳法和不完全归纳法。
完全归纳法的结论一般是可靠的。
不完全归纳法最典型的一种方法是简单枚举法,最大优点是应用起来比较方便。
归纳法具有很大的创造性,主要应用于科学发现。
归纳法对于从范围比较窄的一般原理上升到更为普遍的科学原理方面也有一定的作用。
归纳法是有局限性的,首先,归纳法是一种或然性的腿方法,其次,科学认识的发展是一个复杂的过程,需要多种方法的配合,而归纳法只是在其中一个方面发挥作用。
演绎法是从移植的一般原理、定理、法则、公理货科学概念出发,推论出事物或现象具有某种属性或规律的新结论的一种科学研究方法。
眼液发是从一般原理推理出个别结论的方法。
演绎法在科学研究中的作用在于严密的逻辑推理方式,为科学知识提供逻辑证明工具。
演绎法也是解释和预见科学事实、提出科学假说额重要方法。
演绎法也有局限性,演绎法是创造性比较小的研究方法,演绎推理的结论原则上都包含在其前提之中,所以,不可能超出前提的范围,不可能对科学知识做出新的概括。
其次,演绎推理的结论的可靠性受到前提的制约,所以演绎推理的结论也不是绝对可靠的。
1.根据材料的化学组成,可将材料分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料。
2.★了解材料的发展史:古代材料的发展史同人类的文明史一样,经历了石器时代、青铜器时代和铁器时代。
近代材料的发展史经历了金属材料(金属材料在20世纪中占据了材料的主导地位)、无机非金属材料(新型水泥、耐火材料)、高分子材料(硫化橡胶)和复合材料四个历程。
陶是人类是第一个人工合成材料,青铜——铜锡合金,是人类历史上出现的第一个合金。
4.★材料科学与工程的定义:材料科学与工程是关于材料成分、结构工艺和他们性能与应用之间有关知识开发和应用的科学。
同济材料研究方法材料研究方法重点内容

2020/6/16
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4 电子显微分析 ★ TEM像衬度 (质厚衬度和衍射衬度) ★ SEM像衬度 ★ 电镜要素 ★ SEM和TEM样品制备,应用
2020/6/16
5
5 热分析 ★ 热分析技术的分类 ★ DTA和DSC的基本原理及其主要应用 ★ TGA与材料失重机理的关系 ★ 热膨胀和热机械分析种类
★ Raman和IR的比较,应用
2020/6/16
8
7 NMR ★ 基本原理 ★ 屏蔽效应与化学位移 ★ 自旋偶合和自旋分裂 ★ 积分强度 ★ NMR的应用
2020/6/16
9
8 MS ★ 质谱分析基本原理 ★ 离子类型 ★ 质谱图的表示和解释方法 ★ 质谱定性分析及其应用
2020/6/16
10
9 材料综合分析和剖析 ★ 材料综合分析和剖析的一般步骤
2020/6/16
11
材料研究方法 重点复习内容
2009.6.10
2020/6/16
1
1 绪论 ★ 材料研究的意义和内容 ★ 材料研究的分类
2020/6/16
2
2 光学显微分析 ★ 光的物理性质 ★ 光与物体的相互作用 ★ 显微镜的分辨率极限
2020/6/16
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3 X-ray衍射分析 ★ X射线的产生,特征X射线,吸收限及其 应用
(静态和动态)
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6 光谱分析(1)
★ 吸收光谱的分类和基本的产生和应用
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6 光谱分析(2)
★ IR产生条件,虎克定律与振动频率,分子振 动形式
★ IR基团特征频率,影响IR基团频率的因素
现代材料研究分析方法考研复习精华

二、X射线荧光光谱仪 X-ray fluorescence spectrometer
(3)检测器
正比计数器(充气型): 工作气 Ar;抑制气 甲烷 利用X射线使气体电离的作用,辐射能转化电能; 闪烁计数器: 瞬间发光—光电倍增管; 半导体计数器:下图
背散射电子的特点
03
背散射电子能量很高,其中相当部分接近入射电子能量,在试样中产生的范围大,像的分辨率低;
背散射电子发射系数随试样原子序数增加而增大;
虽然作用体积虽入射束能量增加而增大,但背散射电子的发射系数受入射束能量影响不大;
当试样表面倾角增加时,作用体积改变,将显著增加被散射电子的发射系数;
DTA仪的基本结构
差热分析仪通常由加热炉、温度控制系统、信号放大系统、差热系统及记录系统组成。
影响曲线形状的因素
影响差热分析的主要因素有三个方面:仪器因素,实验条件和试样。 实验条件 升温速率;稀释剂的影响;
差热曲线分析
差热曲线分析就是解释曲线上每个峰谷产生的原因,从而分析被测物质是有那些物相组成的。峰谷产生的原因有: 矿物质脱水 相变 物质的化合或分解 氧化还原 差热分析的峰只表示试样的热效应,本身不反应更多的物理化学本质。为此,单靠差热曲线很难做正确的解释。现在普遍采用的联用技术。
定性物相分析原理
X射线衍射线的位置决定于晶胞的形状和大小,也即决定于各晶面的面间距,而衍射线的相对强度则决定于晶胞内原子的种类、数目及排列方式。每种晶态物质都有其特定的结构,不是前者有异,就是后者有别,因而就有其独特的衍射花样。 当试样中包含两种或两种以上的结晶物质时,它们的衍射花样同时出现,而不会相互干涉。 混合物中某相的衍射线强度取决于它在试样中的相对含量,因此根据各相衍射线的强度比,可以推算出它们的相对含量。
材料研究方法期末考试知识要点

1.俄歇效应:由于光电效应而处于激发态的原子还有一种释放能量的方式,及俄歇效应。
原子中一个K层电子被入射光量子击出后,L层一个电子跃入K层填补空位,此时多余的能量不以辐射X光量子放出,而是以另一个L层电子活的能量跃出吸收体,这样的一个K层空位被两个L层空位代替的过程称为俄歇效应,跃出的L层电子称为俄歇电子。
2劳埃法:采用连续X射线照射不动的单晶体,因为X射线的波长连续可变,故可从中挑选出其波长满足布拉格关系的X射线使产生衍射。
2、电磁透镜的像差是怎样产生的,如何来消除或减小像差?解:电磁透镜的像差可以分为两类:几何像差和色差.几何像差是因为投射磁场几何形状上的缺陷造成的,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。
几何像差主要指球差和像散。
球差是由于电磁透镜的中心区域和边缘区域对电子的折射能力不符合预定的规律造成的,像散是由透镜磁场的非旋转对称引起的。
消除或减小的方法:球差:减小孔径半角或缩小焦距均可减小球差,尤其小孔径半角可使球差明显减小。
像散:引入一个强度和方向都可以调节的矫正磁场即消像散器予以补偿.色差:采用稳定加速电压的方法有效地较小色差.3周转晶体法:采用单色X射线照射转动的单晶体,并用一张以旋转轴为轴的圆筒形底片来记录4.物相定性分析的原理:X射线衍射分析是以晶体结构为基础的。
每种结晶物质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射线衍射花样中均有所反映。
尽管物质的种类有千千万万,但却没有两种衍射花样完全相同的物质。
某种物质的多晶体衍射线条的数目、位置及强度,是该种物质的特征,因而可以成为鉴别物相的标志.定量分析(物质的衍射强度与参与衍射的该物质的体积成正比)根据X射线衍射强度公式,某一物相的相对含量的增加,其衍射线的强度亦随之增加,所以通过衍射线强度的数值可以确定对应物相的相对含量.由于各个物相对X射线的吸收影响不同,X射线衍射强度与该物相的相对含量之间不成线性比例关系,必须加以修正。
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1. X 射线的本质是什么?是谁首先发现了X 射线,谁揭示了X 射线的本质?本质是一种波长很短的电磁波,其波长介于0.01-1000A 。
1895年由德国物理学家伦琴首先发现了X 射线,1912年由德国物理学家laue 揭示了X 射线本质。
2. 试计算波长0.071nm (Mo-K α)和0.154A (Cu-K α)的X 射线束,其频率和每个量子的能量?E=h ν=hc/λ3. 试述连续X 射线谱与特征X 射线谱产生的机理连续X 射线谱: 从阴极发出的电子经高压加速到达阳极靶材时,由于单位时间内到达的电子数目极大,而且达到靶材的时间和条件各不相同,并且大多数电子要经过多次碰撞,能量逐步损失掉,因而出现连续变化的波长谱。
特征X 射线谱: 从阴极发出的电子在高压加速后,如果电子的能量足够大而将阳极靶原子中内层电子击出留下空位,原子中其他层电子就会跃迁以填补该空位,同时将多余的能量以X 射线光子的形式释放出来,结果得到具有固定能量,频率或固定波长的特征X 射线。
4. 连续X 射线谱强度随管电压、管电流和阳极材料原子序数的变化规律?发生管中的总光子数(即连续X 射线的强度)与:1 阳极原子数Z 成正比;2 与灯丝电流i 成正比;3 与电压V 二次方成正比: I 正比于i Z V 2可见,连续X 射线的总能量随管电流、阳极靶原子序数和管电压的增加而增大5. K α线和K β线相比,谁的波长短?谁的强度高?K β线比K α线的波长短,强度弱6.实验中选择X 射线管以及滤波片的原则是什么?已知一个以Fe 为主要成分的样品,试选择合适的X 射线管和合适的滤波片?实验中选择X 射线管要避免样品强烈吸收入射X 射线产生荧光幅射,对分析结果产生干扰。
必须根据所测样品的化学成分选用不同靶材的X 射线管。
Z 靶≤Z 样品+1应当避免使用比样品中的主元素的原子序数大2-6(尤其是2)的材料作靶材。
滤波片材料选择规律是:Z 靶< 40时:Z 滤=Z 靶-1Z 靶>40时:Z 滤=Z 靶-2例如: 铁为主的样品,选用Co 或Fe 靶,不选用Ni 或Cu 靶;对应滤波片选择Mn7. X 射线与物质的如何相互作用的,产生那些物理现象?X 射线与物质的作用是通过X 射线光子与物质的电子相互碰撞而实现的。
与物质作用后会产生X 射线的散射(弹性散射和非弹性散射),X 射线的吸收,光电效应与荧光辐射等现象8. X 射线强度衰减规律是什么?质量吸收系数的计算?X 射线通过整个物质厚度的衰减规律:I/I0 = exp(-μ x) 式中I/I0称为X 射线穿透系数, I/I0 <1。
I/I0愈小,表示x 射线被衰减的程度愈大。
μ为线性吸收系数吸收常用质量吸收系数 μm 表示,μm =μ/ρ 如果材料中含多种元素,则μm =Σμmi w i 其中w i 为质量分数9.下列哪些晶面属于[111]晶带? (111)、(321)、(231)、(211)、(101)、(101)、(133),(-1-10),(1-12),(1-32),(0-11),(212),为什么?晶面(crystal plane )——晶体结构一系列原子所构成的平面。
在晶体中如果许多晶面同时平行于一个轴向,前者总称为一个晶带,后者为晶带轴。
hu+kv+lw=0与[111]晶带垂直,彼此相互平行10.下面是某立方晶系物质的几个晶面,试将它们的面间距从大到小按次序重新排列:(12-3),(100),(200),(-311),(121),(111),(-210),(220),(130),(030),(2-21),(110)。
参考ch7-2-XRD P3711.某正交(斜方)晶体的a=7.417Å, b=4.945Å, c=2.547Å, 计算d110和d200。
参考ch7-2-XRD P3712. X 射线衍射与可见光反射的差异可见光的反射只是物体表面上的光学现象,而衍射是一定厚度内许多相同间距的晶面共同作用的结果; 可见光在任意入射角方向都能产生反射,而X 射线只能在有限的布拉格方向发生反射。
因此X 射线的反射是选择性的反射。
13. 请问是hkl 值大的还是小的面网容易出现衍射?要使某个晶体的衍射数量增加,你选长波的X 射线还是短波的?2dsin θ=n λ, hkl 小,则d hkl 大,衍射角θ也小,可观测衍射线多,因此~~ 由于sin θ<1 所以要产生衍射,必须有d >λ/2 用短波的X 射线14. 布拉格方程 2dsin θ=λ中的d 、θ、λ分别表示什么?布拉格方程式有何用途?d 为某一面网间距(可以把某一面网的n 级衍射看成另一假想面(其面网间距d hkl =d/n )的一级衍射),θ为Bragg 角,又称衍射角;λ为入射X 射线波长布拉格方程的应用:1)已知波长λ的X 射线,测定θ角,计算晶体的晶面间距d ,结构分析;2)已知晶体的晶面间距,测定θ角,计算X 射线的波长,X 射线光谱学。
15. 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? 前者取决于衍射角,后者由多种因素决定。
相对强度 I 相对=F 2P (1+cos 22θ/ sin2θcos θ) e -2M F-结构因子; P-多重性因子; e -2M -温度因子; 分式为角因子16. 原子散射因数的物理意义是什么?某元素的原子散射因数与其原子序数有何关系?原子散射因子f=一个原子散射波的振幅 /一个自由电子散射波振幅,f 相当于散射X 射线的有效电子数。
表明一束非偏振的X-ray 经过电子散射后,散射波的强度在空间上的分布不相同,即被偏振化了Z 增大,f 增大17.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? 多重性因子表示多晶体中某一晶面族{hkl}中等同晶面的数目。
立方晶系晶体,其{100}的多重性因子是6 如该晶体转变为四方晶系??? 18.衍射强度的影响因数有哪些,各有什么物理意义M c e A F P V V m c e R I I 22222230)()(32-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=θθφπλ 见课本P26-2719. 非晶态物质的x 射线衍射图样与晶态物质的有何不同? 非晶态物质由于其结构的近程有序、长程无序,因而与X 射线作用不会发生相干散射与衍射。
因I 随2θ角变化不明显。
20. 对于晶粒直径分别为100,75,50,25nm 的粉末衍射图形,请计算由于晶粒细化引起的衍射线条宽化幅度B (设θ=450,λ=0.15nm )。
对于晶粒直径为25nm 的粉末,试计算θ=100、450、800时的B 值。
由Scherrer (谢乐)公式 t=k λ/Bcos θt :在hkl 法线方向上的平均尺寸(Å)k :Scherrer 形状因子:0.89B :衍射峰的半高宽(弧度)21. 多晶体衍射的积分强度表示什么?今有一张用CuK α摄得的钨(体心立方)的德拜图相,试计算出头4根线的相对积分强度(不计算A (θ)和e -2M ,以最强线的强度为100)。
头4根线的θ值如下: 线 条 θ1 20.202 29.203 36.704 43.6022. CuK α射线(λk α=0.154nm )照射Cu 样品,已知Cu 的点阵常数a =0.361nm ,试用布拉格方程求其(200)反射的θ角。
布拉格方程 2dsin θ=λ求d Cu 的晶系 以及对立方晶系d=a/√(h 2+k 2+l 2)23. 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(110)、(200)及(211)可发生衍射的掠射角(衍射角θ?)。
布拉格方程 2dsin θ=λ 立方晶系d=a/√(h 2+k 2+l 2) 24. 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f a ,求其系统消光规律(F2最简表达式),并据此说明结构消光的概念。
见幻灯片ch7-3-XRD P56晶体结构中如果存在着带心的点阵、滑移面等,则产生的衍射会成群地或系统地消失,这种现象称为系统消光,即由于原子在晶胞中位置不同而导致某些衍射方向的强度为零的现象。
立方晶系的系统消光规律是:体心点阵(I) h + k + l=奇数面心点阵(F) h,k,l奇偶混杂底心(c) h + k=奇数(a) k + l=奇数(b) h + l=奇数简单点阵(P)无消光现象26.试推导Bragg方程,并对方程中的主要参数的范围确定进行讨论见课本p22-p2327. 物相定量分析的原理是什么?试述用k值法进行物相定量分析的过程。
原理见课本P70;k值法见课本P74-75依据:从衍射线强度理论可知,多相混合物中某一相的衍射强度,随该相的相对含量的增加而增加。
但由于试样的吸收等因素的影响,一般来说某相的衍射线强度与其相对含量并不成线性的正比关系,而是曲线关系。
如果我们用实验测量或理论分析等办法确定了该关系曲线,就可以从实验测得的强度算出该相的含量。
28. 名词解释:相干散射(汤姆逊散射)、不相干散射(康普顿散射)、荧光辐射、俄歇效应、吸收限、俄歇效应、晶面指数与晶向指数、晶带、X射线散射、衍射结构因子、多重因子、罗仑兹因子、系统消光相干散射(汤姆逊散射):X射线光子作用于内层电子,散射波波长不变,方向改变。
不相干散射(康普顿散射):X射线与弱束缚的外层电子作用,使散射波波长变长,方向改变的散射。
荧光辐射:X射线将内层电子击出导致外层电子向内层跃迁引起的辐射。
俄歇效应:原子内层电子被击出,外层电子向该层跃迁,其能量被相邻电子吸收而激发成自由电子的现象。
吸收限:质量吸收系数发生突变的波长为~晶面指数:结晶平面在三个坐标轴上截距倒数的最小整数比,用(hkl)表示晶向指数:点阵中结点坐标的最小整数比,用[uvw]表示晶带:晶体中平行于同一晶向的所有晶面的总体。
X射线散射: X射线与物质发生相互作用后传播方向发生改变的现象。
衍射结构因子:|F|=一个晶格内全部原子散射波的振幅之和/一个电子的散射波振幅,即晶胞内全部原子散射的总和为衍射结构因子。
多重因子:反映(hkl)晶面处于有利取向几率的因数,指某个面族中具有同样晶面间距的不同点阵面组数目。
罗仑兹因子:(1+cos22θ)/2sin2θ, 反映了晶块尺寸,参加衍射晶粒个数对衍射强度I的影响。