0-3材料测试技术
材料测试技术计算题
以计算题第一题的解法为例：1.作业四电子衍射图如图，已知Lλ=30.2㎜Å，测量得：RA=14.0mm,R B =23.2mm,RC=23.2mm,RD=30.5mm,RE=44.3mm标定衍射斑点的指数，并计算晶带轴解题过程一般有以下几步：1.确定N值2确定晶面族指数3确定斑点指数4确定晶带轴过程：1.首先要清楚N=h2+k2+l2在立方晶系中，晶面间距d，满足d2=a2/N又因为Rd=Lλ , 由于相机常数Lλ一定，实际上可推得R12: R22:···R n2=N1:N2:···N n1)知道这种关系，开始解题：为了解题过程清晰明了，建议列表计算：A B C D E2) 计算R，看表第三列3) 计算R2之间的比值,如表第四列4)将比值同时化为最简整数比，如第五列（注意：化整后，不能出现数字7，因为不可能出现7的相应衍射面，出现7后，将所有数字再乘2）这样，化整后的数字就是各斑点对应的N值。
5）由于N=h2+k2+l2，所以知道N值后，就能确定晶面族指数了。
例如：N=1时，晶面族为{100}，N=4 时，晶面族为{200}按照此法，确定了各N对应的晶面族，如表第六列6）以上过程都较为简单，真正的难点是确定斑点指数，斑点指数和晶面族指数的关系是：斑点指数的三个数字和晶面族指数的三个数字完全相同，但是具体各个数字的位置可以任意发生变化，正负也可发生变化。
如晶面族指数为311时，斑点指数可以为311，也可为131，也可为113，也可为1-31，还可以为-311，但要注意，实际表示时-3表示为3的头顶上加一小横。
7）此时，我们就要对照图片进行解释了，从图中可知，矢量Ra+Rb=Rd而且Rb+Rc=Re从式子可知：ha+hb=hd ka+kb=kd la+lb=ld注意此时的h,k,l已经是斑点指数了现在我们要做的事情，就是在满足各晶面族指数的情况下，适当改变晶面族指数中数字的位置和正负符号，获得的斑点指数要符合上述的矢量加和关系，这就叫做矢量自恰。
《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题及答案
材料分析测试技术试题及答案材料分析测试技术试题及答案(一)1、施工时所用的混凝土空心砌块的产品龄期不应小于( D)。
A、14dB、7dC、35dD、28d2、高强度大六角头螺栓连接副和扭剪型高强度螺栓连接副出厂时应分别随箱带有( C )和紧固轴力(预拉力)的检验报告。
A、抗拉强度B、抗剪强度C、扭矩系数D、承载力量3、勘察、设计、施工、监理等单位应将本单位形成的工程文件立卷后向( A )移交。
A、建立单位B、施工单位C、监理单位D、设计单位4、城建档案治理机构应对工程文件的立卷归档工作进展监视、检查、指导。
在工程竣工验收前，应对工程档案进展( C )，验收合格后，须出具工程档案认可文件。
A、检查B、验收C、预验收D、指导5、既有文字材料又有图纸的案卷( A )。
A、文字材料排前，图纸排后B、图纸排前，文字材料排后C、文字材料、图纸按时间挨次排列D、文字材料，图纸材料交叉排列6、建筑与构造工程包括那几个分部( B )。
A、地基与根底、主体、装饰装修、屋面、节能分部B、地基与根底、主体、装饰装修、屋面分部C、地基与根底、主体、装饰装修分部D、地基与根底、主体分部7、在原材料肯定的状况下，打算混凝土强度的最主要因素是( B )。
A、水泥用量B、水灰比C、水含量D、砂率8、数据加密技术从技术上的实现分为在( A )两方面。
A、软件和硬件B、软盘和硬盘C、数据和数字D、技术和治理9、混凝土同条件试件养护：构造部位由监理和施工各方共同选定，同一强度等级不宜少于10组，且不应少于( A )组。
A、3B、10C、14D、2010、不属于统计分析特点的是( D )。
A、数据性B、目的性C、时效性D、准时性11、施工资料治理应建立岗位责任制，进展( C )。
A、全面治理B、全方位掌握C、过程掌握D、全范围掌握12、目前工程文件、资料用得最多的载体形式有( A )。
A、纸质载体B、磁性载体C、光盘载体D、缩微品载体13、施工资料应当根据先后挨次分类，对同一类型的资料应根据其( A )进展排序。
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．C u；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。
化学领域中的材料性能测试方法
化学领域中的材料性能测试方法材料性能测试是化学领域中至关重要的一项工作。
它对于研发和制造各种化学材料，如金属、塑料、橡胶、高分子材料等，具有重要的指导作用。
通过材料性能测试，可以评估材料的力学性能、热学性能、电学性能、光学性能等，为材料的研发和应用提供科学依据。
1. 力学性能测试方法力学性能是材料工程中最常见的性能之一，主要包括材料的强度、韧性、硬度等指标。
常用的力学性能测试方法有拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等。
拉伸试验是一种常见的力学性能测试方法，通过对试样施加正向力来测定材料的抗拉强度、屈服强度和延伸率等。
压缩试验用于测定材料的抗压强度和变形特性，常用于金属和陶瓷材料的测试。
弯曲试验则用于测定材料的弯曲强度和弯曲模量。
2. 热学性能测试方法热学性能测试涉及材料的导热性、热膨胀性等性能指标。
导热性测试是一种常用的热学性能测试方法，主要用于测定材料的导热系数。
常见的导热性测试方法有热传导仪法和热释电法等。
热膨胀性测试用于测定材料的线膨胀系数和体膨胀系数，常见的测试方法有膨胀仪法和激光干涉法等。
3. 电学性能测试方法电学性能测试是研究材料的电导率、介电常数等电学性质的方法。
电导率测试是电学性能测试中的重要方法之一，用于测定材料的电导率和电阻率。
常用的电导率测试方法有四探针法、电导率仪器法等。
介电常数测试用于测定材料在电场作用下的电导率和介电耗散因子，常见的测试方法有介电分析法和介电谐振法等。
4. 光学性能测试方法光学性能测试主要用于研究材料的光学特性，如折射率、透射率、反射率等。
透射率测试是光学性能测试中的一种常用方法，用于测定材料对光的透明程度。
反射率测试用于测定材料对光的反射能力，常见的测试方法有透射—反射法和半球积分法等。
折射率测试用于测定材料在光场中的折射性能，常用的测试方法有折射光栅法和竖直玻璃分杯法等。
总结而言，化学领域中的材料性能测试方法涵盖了力学性能、热学性能、电学性能和光学性能等多个方面。
材料分析技术复习
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性X射线称.. ）Kα；B.Kβ；C.Kγ；D.Lα。
3.当X射线发生装置是Cu靶, 滤波片应选..）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.. ）短波限λ0；B.激发限λk；C.吸取限；D.特性X射线A. 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）光电子；B.二次荧光；C.俄歇电子；D.（A+C）1.有一倒易矢量为, 与它相应的正空间晶面是（）。
A.（210）；B.（220）；C.（221）；D.（110）；。
2.有一体心立方晶体的晶格常数是0.286nm, 用铁靶Kα（λKα=0.194nm）照射该晶体能产生（）衍射线。
A.三条...四条.C.五条；D.六条。
3.一束X射线照射到晶体上能否产生衍射取决于（）。
A. 是否满足布拉格条件；B. 是否衍射强度I≠0；C. A+B；D. 晶体形状。
4.面心立方晶体（111）晶面族的多重性因素是（）。
A. 4；B. 8；C. 6；D. 12。
1.最常用的X射线衍射方法是（）。
A.劳厄法；B.粉末多法；C.周转晶体法；D.德拜法。
2.德拜法中有助于提高测量精度的底片安装方法是（）。
A.正装法；B.反装法；C.偏装法；D.A+B。
3.德拜法中对试样的规定除了无应力外, 粉末粒度应为（）。
A.<325目；B.>250目；C.在250-325目之间；D.任意大小。
4.测角仪中, 探测器的转速与试样的转速关系是（）。
A.保持同步1﹕.；B.2﹕.；C.1﹕.；D.1﹕.。
5.衍射仪法中的试样形状是（）。
A.丝状粉末多晶；B.块状粉末多晶；C.块状单晶；D.任意形状。
《机械工程测试技术》课后习题答案机工版
2 44, 724,500, 600 2 22,362, 250,300 11,181,125,150
所以该信号的周期为 0.25s。
1-7 求正弦信号 x(t) Asin( 2 t) 的单边、双边频谱，如果该信号延时 T 后，其频谱如何变
T
4
化？
0 ea jwt dt ea jwdt
0
11 a jω a jω
2a a2 ω2
双边指数信号的傅里叶变换是一个正实数，相频谱等于零。由于双边指数信号为实偶对
称函数，因此 X ω 为 ω 的实偶对称函数。
5
1-5 设有一组合信号，有频率分别为 724Hz， 44 Hz，500 Hz，600 Hz 的同相正弦波叠加而 成，求该信号的周期。
答：在时域范围内，实现不失真的条件是：输出信号 y t 与输入信号 x t 相比，只要是幅
值上扩大 A0 ,时间上滞后 t0 ，即 y t A0x t t0 。
2-6 从频域说明测量系统不失真测量条件是什么? 答：在频域内实现不失真测试的条件即为幅频特性是一条平行于 轴的直线，相频特性
1
在教学环节中安排与本课程相关的必要的实验及习题，学习中学生必须主动积极地参加 实验及完成相应的习题才能受到应有的实验能力的训练，才能在潜移默化中获得关于动态测 试工作的比较完整的概念，也只有这样，才能初步具有处理实际测试工作的能力。
2
思考题与习题
1-1 信号的分哪几类以及特点是什么？ 答：按信号随时间的变化规律分为确定性信号和分确定性信号，确定信号分为周期信号
则 有 输 出 y1 t ， 且 y1 t
2
2
11
1
cos 10t
材料分析测试技术---教学大纲
《材料分析测试技术》课程教学大纲课程代码：050232004课程英文名称： Materials Analysis Methods课程总学时：24 讲课：20 实验4适用专业：材料成型及控制工程大纲编写（修订）时间：2017.07一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标材料分析测试技术是高等学校材料加工类专业开设的一门培养学生掌握材料现代分析测试方法的专业基础课，主要讲授X射线衍射、电子显微分析的基本知识、基本理论和基本方法，在材料加工类专业培养计划中，它起到由基础理论课向专业课过渡的承上启下的作用。
本课程在教学内容方面除基本知识、基本理论和基本方法的教学外，着重培养学生运用所学知识解决工程实际问题的能力，培养学生的创新意识。
通过本课程的学习，学生将达到以下要求：1. 掌握X射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析的基本理论；2. 掌握材料组成、晶体结构、显微结构等的分析测试方法与技术；3. 具备根据材料的性质等信息确定分析手段的初步能力；4. 具备对检测结果进行标定和分析解释的初步能力。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识：掌握晶体几何学、X射线衍射以及电子显微分析方面的一般知识，了解X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜的工作原理以及适用范围。
2.基本理论和方法：掌握晶体几何学理论知识（晶体点阵、晶面、晶向、晶面夹角、晶带）；掌握特征X射线的产生机理以及X射线与物质的相互作用；掌握X射线衍射理论基础—布拉格定律；掌握多晶衍射图像的形成机理；了解影响X射线衍射强度各个因子，了解结构因子计算以及系统消光规律；了解点阵常数的精确测定方法；了解宏观应力的测定原理及方法；掌握物相定性、定量分析原理及方法；了解利用倒易点阵与厄瓦尔德图解法分析衍射现象；了解电子衍射的基本理论以及单晶体电子衍射花样的标定方法；掌握表面形貌衬度和原子序数衬度的原理及应用；掌握能谱、波谱分析原理及方法。
现代材料分析测试技术-第02章-3倒易点阵爱瓦尔德作图法 (2)精选全文
爱瓦尔德球反映的性质
• 三个矢量的相对关系 • g代表与正空间相应的（hkl）衍射晶面的
特性：大小 方向 • 应用
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72-Biblioteka 爱瓦尔德图解法• 倒易点阵的另一个应用 • 爱瓦尔德图解法是布拉格定律的几何表达形式
8
• 由于晶体中晶面方位，面间距不同，所以 当入射线沿一定方位入射时，可能同时存 在若干束衍射线
• 采用爱瓦尔德图解法，可求得衍射线的方 向
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爱瓦尔德作图法
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爱瓦尔德作图法
• 1.作倒易点阵，倒易原点为O* • 2.入射波的波矢量k＝oo* • 则以o为中心，1/λ＝半径作球
从性质可看出，如果正点阵与倒易点阵具有 同一坐标原点，则 • 正点阵中的每组平行晶面（hkl)在倒易点阵中只须 一个阵点就可以表示，此点处于hkl的公共法线 （倒易矢量方向上） • 倒易阵点用它所代表的晶面指数标定， • 正点阵中晶面取向和面间距只须倒易矢量一个参量 就能表示。 • 若已知某一正点阵，可求出相应的倒易点阵。
• 无数倒易点组成点阵－倒易点阵 • 倒易点阵的倒易是正点阵。 • 倒易矢量及性质：
从倒易点阵原点向任一倒易阵点所 连接的矢量叫倒易矢量，表示为：
Hhkl = ha* + kb* + l c* 两个基本性质
6
两个基本性质 ：
1) Hhkl垂直于正点阵中的hkl晶面 2) Hhkl长度等于hkl晶面的晶面间距dhkl的倒数
• a*·a = b*·b = c*·c =1
• a* b* c*的表达式为：V空间点阵单位晶胞
的体积
a b c ;b a c ;c a b
V
V
V
4
• 某一倒易基矢垂直于正点阵中和自己异名的二 基矢所成的平面
材料测试技术试卷答案
为获得X射线必须具备以下三个条件：1、产生自由电子；2、使电子做定向高速运动；3、在其运动的路径上设置一个障碍物，使电子突然减速；X射线的性质：X射线肉眼看不见，但它却能使铂氰化钡等物质发出可见的荧光，使照相底片感光，使气体电离，X射线沿直线传播，经过电场或磁场时不发生偏转，它具有很强的穿透能力，通过物质时可以被吸收使其强度衰减，还能杀伤生物细胞。
由X射线管发出的X射线可以分为两种类型：1是具有连续波长的X射线，构成连续X射线谱；2在连续谱的基础上叠加若干条具有一定波长的谱线，构成特征X射线谱；特征（标识）X射线谱的特点：具有特定的波长、当管电压超过某一特定值Vk 时才能产生、叠加在连续谱X-ray谱上的。
特征（标识）X射线谱产生机理：a原子系统内的电子按泡利不相容原理和能量最低原理分布于各个能级，各能级是不连续的，K层最靠近原子核，能量最低。
b管电压增加到一定数值,电子脱离原轨道，体系处于不稳定激发态。
c电子从高能级向低能级跃迁，将以光子的形式辐射出X-ray射线谱。
特征谱的命名方法:a某电子层电子被激发的谱线，称为某系激发。
b伴随到空穴所在电子层跃迁的x谱线称为该目的地电子层系谱线。
c来的外层跃迁其出发地位于目的地下一层的称为α，FF一个电子层称为β，FFF一个电子层称为r.临界电压：能使高速运动的电子动能将阳极物质原子的K层电子给激发出来的电压，临界值。
激发电压：电子具备足够能量把靶中原子某一能级上的电子打掉产生特征X-ray 所必须达到的最低电压。
激发限：从激发光电效应的角度讲，称λk为激发层，λk为把k层电子击出最λ射光最大波长。
吸收限：一个特征x射线谱系的临界激发波长二次荧光：高能级电子回跳，多余能量以x射线形式发出一束X射线通过物质时，它的能量可分为三部分：其中一部分被散射，一部分被吸收，一部分透过物质继续沿原来的方向传播。
光电效应：X射线与物质作用，具有足够能量的X射线光子能激发掉原子K层的电子，外层电子跃迁填补，多余能量辐射出来，此时这里被X射线光子激发出来的电子，称为光电子，所辐射的X射线称为荧光X射线，这个过程称为光电效应俄歇效应：如果原子在入射的X射线光子的作用下失掉一个K层电子，它所处状态为K激发态，当一个L2衍射：晶体对入射X射线束在确定方向的选择散射。
材料测试技术测资料4
1.电子束入射固体样品表面会激发那些信号？它们有那些特点和用途?1背射电子：被固体原子核反弹回来的部分入射电子，弹性背散射：散射角大于90°，能量无变化；非弹背散射：入射电子和核外电子撞击产生，能量方向都变化，表层几百纳米深度，原子序数衬度，形貌衬度，定性成分分析，2二次电子：被入射电子轰出来的核外电子，表层5-10nm深度，表面形貌敏感衬度，分辨率高（扫描电镜分辨率），有效显示样品表面形貌3吸收电子：入射电子进入样品后经过多次非弹性散射能量消失殆尽最后被样品吸收(无透射)，与背散射电子衬度互补，反映原子序数定性微区成分分析4透射电子：入射电子穿过薄试样部分，由微区厚度成分晶体结构决定，有些特征能量损失的非弹配合电子能量分析器进行微区成分分析5特征X射线：原子内层电子受激发后，能级跃迁中直接释放的具有特征能量和波长的电磁波辐射，原子序数与特征能量对应关系，微区元素分析6俄歇电子：原子内层电子跃迁过程中释放出的能量将核外空位层电子打出成为二次电子，平均自由程小，俄歇电子特征值，试样表面有限原子层发出，表层化学成分分析2.扫描电镜的分辨率影响因素不同的信号分辨率扫描电镜的分辨率（1）影响因素：入射电子束束斑直径入射束在样品中中扩展效应，信噪比杂散电磁场和机械震动等（检测信号类型，检测部位原子序数）（2）二次电子扫描象分辨本领最高，约等于入射电子束直径，一般为6-10nm，背射电子50-200，吸收电子和X射线100-1000（3）二次电子3.扫描电镜的成像原理与透射电镜有何不同，电子光学系统的排列顺序如何？扫描电镜：逐点成像，把样品表面不同特征，按顺序成比例转化成视频信号完成一帧图像，电子枪发出电子束经栅级聚焦后在加速电压作用下，经过两三个电磁透镜组成的电子光学系统汇聚成细的电子束聚焦样品表面。
透射电镜：透射电镜使用电磁透镜放大成像。
由电子枪和两个聚光镜组成照明系统，产生一束聚焦很细，亮度高，发散度小的电子束，由物镜、中间镜和投影镜三个透镜组成三级放大成像系统，最后在屏幕上得到电子衍射谱4.二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：都是利用电子信号的强弱来形成形貌衬度不同：1背散射电子是在一个较大的作用体积呗入射电子激发出的，成像单元大，分辨率较二次低2背散射电子能量高，以直线逸出，因而样品背部电子无法检测到，成一片阴影，衬度较大无法分辨细节，二次电子可以利用在检测器收集光栅上加正电压来吸收较低能量的二次电子，使背部及凹坑处逸出电子能以弧状运动轨迹被吸收，使图像层次增加，细节清晰5.二次电子像景深很大，样品凹坑底部都能清楚地显示出来，其原因何在？二次电子对样品表面形貌敏感度强，空间分辨率高，信号收集率高，形成立体在检测器收集光栅上加正电压来吸收较低能量的二次电子，使背部及凹坑处逸出电子能以弧状运动轨迹进入闪烁体被吸收，使图像层次增加，细节清晰6.电子探针仪与扫描电镜有何异同？相同：1镜筒和样品室无本质区别2都是利用电子束轰击固体样本产生信号分析不同：1电子探针检测特征X射线，扫描电镜检测多种信号一般利用二次电子2电子探针得到是元素分布图，用于成分分析扫描电镜得到是表面形貌图电子探针成分透射电镜组织形貌衍射操作晶体结构扫描电镜表面形貌7.波谱仪和能谱仪它们的定义以及各有什么优缺点？能谱：优点：1探测X射线效率高2分析速度快2-3分完成元素定性全分析3探测器尺寸小靠近样品区4不必聚焦使用粗糙表面5工作束流小样品污染小缺点：1分辨率低谱线重叠2能谱中检测器Si(Li)的铍窗口限制超轻元素X射线的测量，只能分析原子序数大于11的元素3能谱探头必须保持低温，使用用液氮冷却4 峰背低低含量分析准确差波谱：1波普通过分光体衍射，探测X射线效率低-灵敏度低2波谱只能逐个测量每种元素特征波长3结构复杂4对样品表面要求高8.波谱仪有哪两种形式。
材料测试技术及方法原理
材料测试技术及方法原理
1. 光谱分析技术：利用物质对光的吸收、发射或散射等现象来分析材料的成分和结构。
例如，红外光谱可以分析材料中的官能团，紫外-可见光谱可以分析材料的颜色和光学性质。
2. X 射线衍射技术：通过 X 射线在材料中的衍射现象来分析材料的晶体结构和相组成。
该技术可以确定材料的晶体类型、晶格常数、晶粒尺寸等信息。
3. 电子显微镜技术：利用电子束与物质相互作用产生的信号来观察和分析材料的微观结构。
扫描电子显微镜可以观察材料的表面形貌，透射电子显微镜可以观察材料的内部结构。
4. 力学性能测试：包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等，用于测定材料的强度、塑性、韧性等力学性能。
5. 热分析技术：如差热分析、热重分析等，用于研究材料在加热或冷却过程中的物理和化学变化，如相变、热分解等。
6. 光谱化学分析：利用光谱技术进行元素分析，例如原子吸收光谱、电感耦合等离子体发射光谱等。
7. 核磁共振技术：通过测定原子核在磁场中的自旋状态来分析材料的结构和化学键信息。
这些测试技术和方法原理在材料科学研究、工程设计和质量控制等领域具有重要的应用价值，可以帮助我们深入了解材料的性质和行为，为材料的开发、优化和应用提供科学依据。
材料测试技术第3章倒易点阵和艾瓦德球
C
2定义
方向：ａ*ｂｃ组成的平面 大小：ａ*˙ａ＝0 ｂ*˙ｂ＝0 ｃ*˙ｃ＝0 〡C*〡
c＊
b＊
b
〡a＊〡
〡b＊〡
a＊
a
正点阵
或用统一的矢量方程表示：
a
bc V
;b
ac V
;c
ab V
倒易点阵与正点阵的倒易关系 及倒易矢量及性质
• 倒易点阵的倒易是正点阵。 • 倒易矢量及性质： 从倒易点阵原点向任一倒易阵 点所连接的矢量叫倒易矢量，表示为： g* = Ha* + Kb* + Lc* 两个基本性质
HKL晶面
H2K2L2晶面
dHKL的倒数1/dHK ＝倒易矢量〡ｇ*〡
已知g* = Ha* + Kb* + L c* 〡ｇ*〡 ＝ 〡Ha* + Kb* + L c*〡
d= a/ sqrt(H2+K2+L2) 立方晶系：a*=1/a=b*=c* α*=β*=γ*=90˙ (1/d) 2=(〡ｇ*〡)
2
(〡ｇ*〡) 2=(Ha* + Kb* + L c*).(Ha* + Kb* + L c*) =(H2a*2 + K2b*2 + L2c*2)
2 2 2 2 2
艾瓦德球
半径为1/
入射线
Ｏ
ｇ
Ｏ*
衍射线
当ｘ射线作用在晶体上产生衍射，连接入 射线延长线与艾瓦德球的交点与衍射线与艾 瓦德球的交点，该量则为产生该衍射线晶面 的倒易矢量。
当ｘ射线作用在晶体上，如果某晶面的倒 易矢量和艾瓦德球相交，则该晶面比能够产 生衍射，衍射线方向为艾瓦德球球心与倒易 矢量和艾瓦德球交点的连接上。
材料分析测试技术2篇
材料分析测试技术2篇材料分析测试技术（一）随着科技的快速发展，材料分析测试技术也得到了卓越的进步。
这项技术可以在材料的不同阶段进行测试和分析，以评估其性能及其他相关特性。
已经有许多技术和方法的出现，可以在材料分析测试方面提供全面的解决方案。
现在，我们来看看可能使用的一些最常见的材料分析测试技术。
1.扫描电镜（SEM）扫描电镜是一种基于高能电子束相互作用原理的分析技术。
它可以检测材料的表面形貌、结构、成分、尺寸和形状。
今天，扫描电镜已经成为所有材料分析测试中最最主要的技术。
你可以使用不同模式的扫描电镜来检测不同类型的材料，例如一些更具透明性的材料，例如硅胶。
2.X射线衍射（XRD）X射线衍射是一种重要的分析技术，它主要用于检测材料的晶格结构和成分。
该技术使用X射线作为激发光源，通过样品散射所形成的衍射图谱，可以得到材料的化学组成和结晶结构。
由于其易于操作并且快速分析能力，X射线衍射成为材料鉴定中的主要技术之一。
3.拉曼光谱（Raman）拉曼光谱是一种快速、无损的分析技术，用于材料的化学分析和表征。
它可以用于检测有机、无机和混合材料的成分和结构，还可以用于检测化学分子之间的相互作用。
用于检测和分析几乎所有类型的材料，包括纳米材料、生物材料和钙化聚合物。
4.原子力显微镜（AFM）原子力显微镜是一种扫描探针显微镜，可以用于检测不同类型的材料表面形貌、摩擦和力学性质。
在许多应用中，原子力显微镜在材料表面的观察和表征方面表现出极高的分辨率。
总的来说，材料分析测试技术的应用范围非常广泛，很多技术甚至可以实现多种科学研究方法的同时测试。
了解并掌握这些技术，对于材料分析测试工作的完成和研究的准确性和可靠性都至关重要。
材料分析测试技术（二）材料分析测试是现代科学以及各种材料科学领域中的一项重要组成部分。
这是一种实践方法，用于评估、监测和确定材料的物理特性、化学成分、结构和其它各方面的相关特性。
以下是一些主要的材料分析测试技术。
材料分析测试技术左演声课后答案
材料分析测试技术左演声课后答案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 ）；答：已知波数ν=3030cm -1 根据波数ν与波长λ的关系)µm (10000)cm (1λν=-可得：波长µm 3.3µm 3030100001≈==νλ（2）5m 波长射频辐射的频率（MHz ）；解：波长λ与频率ν的关系为λνc =已知波长λ=5m ，光速c ≈3×108m/s ，1s -1=1Hz 则频率MHz 6010605/103168=?=?=-s ms m ν（3）588.995nm 钠线相应的光⼦能量（eV ）。
答：光⼦的能量计算公式为λνch h E ==已知波长λ=588.995nm=5.88995?10-7m ，普朗克常数h ＝6.626×10-34J ?s ，光速c ≈3×108m/s ，1eV=1.602×10-19J则光⼦的能量（eV ）计算如下：eV eV J m s m s J E 107.210602.110375.3 10375.31088995.5/10310626.61919197834≈??=?==-----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。
答：对于光谱项45F J ，n =4，L =3，M =5；S =2(M =2S +1=5)，则J =5，4，3，2，1，当J =5，M J =0，±1，±2，···±5；……J =1，M J =0，±1。
光谱项为45F J 的能级⽰意图如下图：1-4辨析原⼦轨道磁矩、电⼦⾃旋磁矩与原⼦核磁矩的概念。
答：原⼦轨道磁矩是指原⼦中电⼦绕核旋转的轨道运动产⽣的磁矩；电⼦⾃旋磁矩是指电⼦⾃旋运动产⽣的磁矩；原⼦核磁矩是指原⼦中的原⼦核⾃旋运动产⽣的磁矩。
材料测试技术试题
第一章X射线衍射分析一、填空题1、X射线从本质上说，和无线电波、可见光、γ射线一样，也是一种。
2、尽管衍射花样可以千变万化，但是它们的基本要素只有三个：即、、。
3、在X射线衍射仪法中，对X射线光源要有一个基本的要求，简单地说，对光源的基本要求是、、。
4、利用吸收限两边相差十分悬殊的特点，可制作滤波片。
5、测量X射线衍射线峰位的方法有七种，它们分别是、、、、、、。
6、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是、、。
7、特征X射线产生的根本原因是。
8、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是、和字顺索引。
9、X射线衍射仪探测器的扫描方式可分、、三种。
10、实验证明，X射线管阳极靶发射出的X射线谱可分为两类：和11、当X射线穿过物质时，由于受到散射，光电效应等的影响，强度会减弱，这种现象称为。
12、用于X射线衍射仪的探测器主要有、、、，其中和应用较为普遍。
13、X射线在近代科学和工艺上的应用主要有、、三个方面14、X射线管阳极靶发射出的X射线谱分为两类、。
15、当X射线照射到物体上时，一部分光子由于和原子碰撞而改变了前进的方向，造成散射线；另一部分光子可能被原子吸收，产生；再有部分光子的能量可能在与原子碰撞过程中传递给了原子，成为。
二、名词解释X-射线的吸收、连续x射线谱、特征x射线谱、相干散射、非相干散射、荧光辐射、光电效应、俄歇电子、质量吸收系数、吸收限、三、问答与计算(只做带下划线部分)1、某晶体粉末样品的XRD数据如下，请按Hanawalt法和Fink法分别列出其所有可能的检2、简述特征X-射线谱的特点。
3、推导布拉格公式，画出示意图。
4、定性物相分析的注意事项？5、回答X射线连续光谱产生的机理。
6、简述以阴极射线的方式获得X射线所必须具备的条件。
7、简述连续X射线谱的特征8. x射线衍射仪对x光源的要求、光源单色化的方法9. 测角仪的调整要求？10. 测角仪的工作原理以及各狭缝作用？11. 哈纳瓦特与芬克索引的规则？电子显微分析部分（第2、3、4章）一、填空题1、电子显微分析是利用聚焦电子束与试样物质相互作用产生的各种物理信号，分析试样物质的、和。
(完整版)材料分析测试技术部分课后答案
材料分析测试技术部分课后答案太原理工大学材料物理0901 除夕月1-1 计算0.071nm(MoKα)和0.154nm(CuKα)的X-射线的振动频率和能量。
ν=c/λ=3*108/(0.071*10-9)=4.23*1018S-1E=hν=6.63*10-34*4.23*1018=2.8*10-15 Jν=c/λ=3*108/(0. 154*10-9)=1.95*1018S-1E=hν=6.63*10-34*2.8*1018=1.29*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=1.602*10-19*50*103=8.01*10-15 Jλ=1.24/50=0.0248 nm E=8.01*10-15 J(全部转化为光子的能量)V=(2eV/m)1/2=(2*8.01*10-15/9.1*10-31)1/2=1.32*108m/s1-3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。
答：根据经典原子模型，原子内的电子分布在一系列量子化的壳层上，在稳定状态下，每个壳层有一定数量的电子，他们有一定的能量。
最内层能量最低，向外能量依次增加。
根据能量关系，M、K层之间的能量差大于L、K成之间的能量差，K、L层之间的能量差大于M、L层能量差。
由于释放的特征谱线的能量等于壳层间的能量差，所以Kß的能量大于Ka 的能量，Ka能量大于La的能量。
因此在不考虑能量损失的情况下：CuKa能激发CuKa荧光辐射；（能量相同）CuKß能激发CuKa荧光辐射；（Kß>Ka）CuKa能激发CuLa荧光辐射；（Ka>la）1-4 以铅为吸收体，利用MoKα、RhKα、AgKαX射线画图，用图解法证明式（1-16）的正确性。
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连续谱与特征谱的对比
高速运动的粒 谱图特征: 是衍射分析 连续谱 子能量转换成 强度随波长 的背底; 电磁波 连续变化 医学采用 高能级电子回 仅在特定波 跳到低能级释 衍射分析采 特征谱 长处有特别 放的能量转换 用 强的强度峰 成电磁波
2014-3-5 31
莫色莱定律
• 特征X射线谱的频率（或波长）只与阳极靶物 质的原子结构有关，而与其他外界因素无关， 是物质的固有特性。1913—1914年莫色莱发现 物质发出的特征谱波长与它本身的原子序数间 存在以下关系：
•
2014-3-5
1 = K (Z- s ) l
• 根据莫色莱定律，将实验结果所得到的未知元 素的特征X射线谱线波长，与已知的元素波长 相比较，可以确定它是何元素。它是X射线光 谱分析的基本依据 。
32
1.5 X射线与物质的相互作用
• X射线与物质的相互作用，是一个比较复杂的物理过程。 • 一束X射线通过物体后，其强度将被衰减，它是被散射和吸收的结 果，并且吸收是造成强度衰减的主要原因。
2014-3-5 24
对连续X射线谱的解释(量子)
• 量子力学解释，当能量为ev的电子与靶的原子整体碰撞时， 电子失去自己的能量，其中一部分以光子的形式辐射出去， 每碰撞一次，产生一个能量为hv的光子，即“韧致辐射”。 轫致辐射又称刹车辐射或制动辐射 。 • 大量的电子在到达靶面的时间、条件均不同，而且还有多 次碰撞，因而产生不同能量不同强度的光子序列，即形成 连续谱。 • 极限情况下，能量为ev的电子在碰撞中一下子把能量全部 转给光子，那么该光子获得最高能量和具有最短波长，即 短波限λ0。所有辐射都有一个最短波长，称之短波限λ0， 强度的最大值在λ0的1.5倍处。 • eV = hvmax = hc/λ0 • λ0 = 1.24/V （nm）
旋转阳极
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加速器中可以引出X射线
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加速器中引出X射线原理
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加速器中可以引出X射线
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加速器中可以引出X射线
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22
1.4 X射线谱 ——连续X射线谱
• X射线强度与波长 的关系曲线，称之 X射线谱。 • 在管压很低时 , 图中 小于 50KV的曲线是 连续变化的 , 故称之 连续 X 射线谱 , 即连 续谱。
2014-3-5 26
X射线谱------特征X射线谱
• 当管电压超过某临界值时，特征谱 才可能出现，该临界电压称激发电 压。当管电压增加时，连续谱和特 征谱强度都增加，而特征谱对应的 波长保持不变。 • 钼靶X射线管当管电压等于或高于 20KV时，则除连续X射线谱外，位 于一定波长处还叠加有少数强谱线， 它们即特征X射线谱。 • 钼靶X射线管在35KV电压下的谱线， 其特征x射线分别位于0.63Å和 0.71Å处，后者的强度约为前者强 度的五倍。这两条谱线称钼的K系
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28
特征X射线的产生机理
• 如果K层电子被击出K层，称K激 发，L层电子被击出L层，称L激 发，其余各层依此类推。 • 当K电子被打出K层时，如L层电 子来填充K空位时，则产生Kα辐 射。此X射线的能量为电子跃迁 前后两能级的能量差，即产生K 激发的能量为WK＝hυK，阴极电 子的能量必须满足eV≥WK＝hυK， 才能产生K激发。其临界值为 eVK＝WK ，VK称之临界激发电 hu K a = WK - WL = hu K - hu L 压。
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•
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特征X射线的产生机理
• 特征X射线的产生机理与靶物质的原子结构有关。 • 原子壳层按其能量大小分为数层，通常用K、L、M、N等字 母代表它们的名称。 • 当管电压达到或超过某一临界值时，则阴极发出的电子在 电场加速下，可以将靶物质原子深层的电子击到能量较高 的外部壳层或击出原子外，使原子处于激发状态。 • 处于激发状态的原子有自发回到稳定状态的倾向，此时外 层电子将填充内层空位，相应伴随着原子能量的降低。原 子从高能态变成低能态时，多出的能量以X射线形式辐射出 来。因物质一定，原子结构一定，两特定能级间的能量差 一定，故辐射出的特征X射线波长一定。
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6
1.1 引 言
.1895年德国物理学家---“伦琴”发现X射线 .1895-1897年伦琴研究清楚了X射线的产生、 传播、穿透力等大部分性质 .1901年伦琴获诺贝尔奖（第一人） .1912年劳埃进行了晶体的X射线衍射实验， 第一次将X射线和晶体结构联系起来。一 方面证明了X射线是一种波，另一方面开 创了用X射线研究晶体结构的新领域。
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旋转阳极
• 上述常用X射线管的功率 为500—3000W。目前还 有旋转阳极X射线管、细 聚焦X射线管和闪光X射线 管。 • 因阳极不断旋转，电子束 轰击部位不断改变，故提 高功率也不会烧熔靶面。 目前有100kW的旋转阳极， 其功率比普通X射线管大 数十倍。
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利用x射线对细小晶体进行结构分析
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1.2 X射线的本质
X射线的特性 • 人的肉眼看不见X射线，但X射线能使气体 电离，使照相底片感光，能穿过不透明的 物体，还能使荧光物质发出荧光。 • X射线呈直线传播，在电场和磁场中不发生 偏转；当穿过物体时仅部分被散射。 • X射线对动物有机体（其中包括对人体）能 产生巨大的生理上的影响，能杀伤生物细 胞。
现代材料分析测程性质
• 本课程是一门实验方法课。X射线衍射分析和电子显微分 析是现代材料研究的常用方法，是材料工作者的眼睛，它 主要用来分析材料的微观组织结构与显微成份。
• 热分析
• 光电子能谱
• 其他分析方法
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2
课程要求
• 掌握基本原理
• 了解常用的实验方法，能从 X射线与电镜分析 的角度设计具体课题的检测方案，并制备样品 • 能分析 X射线衍射图谱与电镜照片，了解一点 其他分析方法，看懂文献中的相关内容。
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X射线的散射
• 当X射线通过物质时，物质原子 • X射线经束缚力不大的 的电子在电磁场的作用下将产生 电子（如轻原子中的 受迫振动，其振动频率与入射X 电子）或自由电子散 射线的频率相同。 射后，可以得到波长 比入射X射线长的X射 • 任何带电粒子作受迫振动时将产 线，且波长随散射方 生交变电磁场，从而向四周辐射 向不同而改变。这种 电磁波，其频率与带电粒子的振 散射现象称为康普顿 动频率相同。 散射或康普顿一吴有 • 由于散射线与入射线的波长和频 训散射,也称之为不相 率一致，位相固定，在相同方向 干散射，因散射线分 上各散射波符合相干条件，故称 布于各个方向，波长 为相干散射。相干散射是X射线 各不相等，不能产生 在晶体中产生衍射现象的基础。 干涉现象。
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3
主要参考书
本课程以管学茂主编的« 现代材料分析测试技术» 为 基本教材，其它可参考下列教材： • « 材料分析测试技术» 周玉编著 • 《材料科学与技术丛书(第2A卷)》卡恩 著 • 李树棠，晶体X射线学，1990，冶金工业出版社 • 黄胜涛，固体X射线学（一），高等教育出版社 • 魏全金，材料电子显微分析，1990，冶金工业出 版社
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不相干散射
• 入射X射线遇到约束松散的 电子时，将电子撞至一方， Dl = l ' - l = 0.0243 (1- cos a ) 成为反冲电子。入射线的能 量对电子作功而消耗一部分 后，剩余部份以X射线向外 辐射。散射X射线的波长 （λ'）比入射x射线的波长 （λ）长，其差值与角度 α(2θ)之间存在如右关系： • 不相干散射在衍射图相上成 为连续的背底，其强度随 （sinθ/λ）的增加而增大， 在底片中心处（λ射线与底 片相交处）强度最小，α越 大，强度越大。
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相 对 强 度
连 续 X 射 线
特征X射线
I λmin λ
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对连续X射线谱的解释(经典)
• 根据经典物理学的理论，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，此时必然产生至少一个电 磁脉冲。由于极大数量的电子射到阳极上 的时间和条件不可能相同，因而得到的电 磁波将具有连续的各种波长，形成连续X射 线谱。
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X射线最早的应用
• 在X射线发现后几个月 医生就用它来为病人 服务 • 右图是纪念伦琴发现X 射线100周年发行的纪 念封
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8
历史上影响最大的10个实验
X射线的系列实验
1. 霍奇金利用X射线衍射技术成 功的揭示了复杂的化学药品— —青霉素的结构。通过测绘青 霉素原子的3D排列图，霍奇 金研究出了新的青霉素合成方 法，为医生们治疗感染带来了 新的希望。 2. 霍奇金采用同样的技术，研究 明白了维生素B12的结构。 3. 她在1964年获得了诺贝尔化学 奖，这是其他女性无法企及的 一项荣誉。 9
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1.3
X射线的产生及X射线管
X射线的产生 • 基本条件：X射线是高速运动的 粒子（一般用电子）与某种物 质相撞击后猝然减速而产生 • 实质：高速运动的粒子与物质 中的内层电子相互作用的结果。
2014-3-5
13
X射线管的结构
2014-3-5
14
X射线管
• （ 1 ） 阴极——发射电子。 一般由钨丝制成，通电加热 后释放出热辐射电子。 • （ 2 ） 阳极——靶，使电子 突然减速并发出X射线。 • （3 ） 窗口——X 射线出射通 道。既能让 X射线出射，又能 使管密封。窗口材料用金属 铍或硼酸铍锂构成的林德曼 玻璃。窗口与靶面常成 3-6° 的斜角，以减少靶面对出射 X 射线的阻碍。