单晶多晶非晶衍射花样特征及形成原理
材料现代分析方法试题2(参考答案)
材料现代分析方法试题4（参考答案）一、基本概念题（共10题，每题5分）1．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答：实验中选择X射线管的原则是为避免或减少产生荧光辐射，应当避免使用比样品中主元素的原子序数大2~6（尤其是2）的材料作靶材的X射线管。
选择滤波片的原则是X射线分析中，在X射线管与样品之间一个滤波片，以滤掉Kβ线。
滤波片的材料依靶的材料而定，一般采用比靶材的原子序数小1或2的材料。
以分析以铁为主的样品，应该选用Co或Fe靶的X射线管，同时选用Fe和Mn 为滤波片。
2．试述获取衍射花样的三种基本方法及其用途？答：获取衍射花样的三种基本方法是劳埃法、旋转晶体法和粉末法。
劳埃法主要用于分析晶体的对称性和进行晶体定向；旋转晶体法主要用于研究晶体结构；粉末法主要用于物相分析。
3．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？答：原子散射因数f 是以一个电子散射波的振幅为度量单位的一个原子散射波的振幅。
也称原子散射波振幅。
它表示一个原子在某一方向上散射波的振幅是一个电子在相同条件下散射波振幅的f倍。
它反映了原子将X射线向某一个方向散射时的散射效率。
原子散射因数与其原子序数有何关系，Z越大，f 越大。
因此，重原子对X射线散射的能力比轻原子要强。
4．用单色X射线照射圆柱多晶体试样，其衍射线在空间将形成什么图案？为摄取德拜图相，应当采用什么样的底片去记录？答：用单色X射线照射圆柱多晶体试样，其衍射线在空间将形成一组锥心角不等的圆锥组成的图案；为摄取德拜图相，应当采用带状的照相底片去记录。
5．什么是缺陷不可见判据? 如何用不可见判据来确定位错的布氏矢量? 答：缺陷不可见判据是指：0=⋅R g。
确定位错的布氏矢量可按如下步骤：找到两个操作发射g1和g2，其成像时位错均不可见，则必有g1·b ＝0，g2·b ＝0。
材料结构分析习题解析
材料结构分析习题解析材料结构分析习题解析⼀、名词解释：球差:由于电⼦透镜中⼼区域和边缘区域对电⼦会聚能⼒不同⽽使得与光轴夹⾓不同的光线交于光轴不同位置，在像平⾯上形成⼀个圆形的弥散斑。
⾊差：是电⼦能量不同，从⽽波长不⼀造成的景深：在保持像清晰的前提下，试样在物平⾯上下沿镜轴可移动的距离或者说试样超过物平⾯所允许的厚度焦深：在保持像清晰的前提下，象平⾯沿镜轴可移动的距离或者说观察屏或照相底板沿镜轴所允许的移动距离分辨率：指所能分辨开来的物⾯上两点间的最⼩距离明场成像：只让中⼼透射束穿过物镜光栏形成的衍衬像称为明场镜。
暗场成像：只让某⼀衍射束通过物镜光栏形成的衍衬像称为暗场像。
中⼼暗场像：⼊射电⼦束相对衍射晶⾯倾斜⾓，此时衍射斑将移到透镜的中⼼位置，该衍射束通过物镜光栏形成的衍衬像称为中⼼暗场成像。
衬度：试样不同部位由于对⼊射电⼦作⽤不同，经成像放⼤系统后，在显⽰装置上显⽰的强度差异。
消光距离：电⼦束强度由极⼤到极⼩再到极⼤完成⼀个周期变化沿⼊射束⽅向所经历的距离菊池花样：平⾏⼊射束经单晶⾮弹性散射失去很少的能量随后⼜与⼀组反射⾯满⾜布拉格定律发⽣弹性散射产⽣的由亮暗平⾏线对组成的⼀种花样。
衍射衬度：由于晶体薄膜的不同部位满⾜布拉格衍射条件的程度有差异以及结构振幅不同⽽形成电⼦图像反差。
双光束条件：电⼦束穿过样品后，除透射束外，只有⼀族晶⾯严格符合布拉格条件，其他⼤⼤偏离布拉格条件，结果衍射花样除了透射斑外，只有⼀个衍射斑强度较⼤，其他衍射斑强度基本忽略，这种情况为双光束条件电⼦背散射衍射：在扫描电⼦显微镜中，利⽤⾮弹性散射的背散射电⼦与晶体衍射后，在样品的背⾯得到的菊池衍射结果⼆次电⼦：⼊射电⼦轰击试样，试样表层5~50A深度内原⼦的外层电⼦受激发⽽发射出来的电⼦背散射电⼦：⼊射电⼦在试样内经过⼀次或⼏次⼤⾓度弹性散射或⾮弹性散射后离开试样表⾯的电⼦，具有较⾼的能量，可从试样较深部位射出。
⼆、简答1．透射电镜主要由⼏⼤系统构成? 各系统之间关系如何?答：四⼤系统:电⼦光学系统,真空系统,供电控制系统,附加仪器系统。
(完整版)材料分析方法试题及答案07
材料现代分析方法试题7（参考答案）一、基本概念题（共10题，每题5分）1．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：欲使Cu样品产生荧光X射线辐射,V =1240/λCu=1240/0.15418=8042,V =1240/λCu=1240/0。
1392218=8907激发出荧光辐射的波长是0。
15418nm激发出荧光辐射的波长是0.15418nm2．判别下列哪些晶面属于［11]晶带：（0），（1），(231），（211）,(01），（13），(12），（12)，（01），(212)。
答：（0）（1）、（211）、（12)、(01)、（01）晶面属于［11]晶带，因为它们符合晶带定律:hu+kv+lw=0。
答：（0）(1）、（211）、(12）、（01）、（01）晶面属于[11］晶带,因为它们符合晶带定律：hu+kv+lw=0。
3．用单色X射线照射圆柱多晶体试样,其衍射线在空间将形成什么图案?为摄取德拜图相,应当采用什么样的底片去记录？答:用单色X射线照射圆柱多晶体试样，其衍射线在空间将形成一组锥心角不等的圆锥组成的图案；为摄取德拜图相,应当采用带状的照相底片去记录.4．洛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:洛伦兹因数是表示掠射角对衍射强度的影响。
洛伦兹因数表达式是综合了样品中参与衍射的晶粒大小，晶粒的数目和衍射线位置对衍射强度的影响。
5．给出简单立方、面心立方、体心立方以及密排六方晶体结构电子衍射发生消光的晶面指数规律。
答：常见晶体的结构消光规律简单立方对指数没有限制（不会产生结构消光）f. c. c h。
k. L. 奇偶混合b. c。
c h+k+L=奇数h。
c。
p h+2k=3n, 同时L=奇数体心四方 h+k+L=奇数6．透射电镜的成像系统的主要构成及特点是什么?答：透射电镜的成像系统由物镜、物镜光栏、选区光栏、中间镜（1、2）和投影镜组成。
常见晶体标准衍射花样
常见晶体标准衍射花样晶体衍射是一种常见的物质结构表征手段，通过衍射花样的观察和分析，可以得到晶体的结构信息，包括晶胞参数、晶体结构类型、晶面指数等。
常见的晶体衍射花样有单晶衍射花样和粉末衍射花样两种，它们在实验方法、数据处理和结果解释上有所不同。
单晶衍射是指对单个晶体进行衍射实验，由于每个晶体的结构是有序的，所以单晶衍射可以得到非常清晰的衍射花样。
在单晶衍射实验中，通常使用X射线或电子衍射技术，通过旋转晶体和探测器的位置，可以得到全息的三维衍射数据。
单晶衍射花样的特点是衍射斑点清晰，位置确定，强度可测，可以直接用于晶体结构的确定和修正。
粉末衍射是指对晶体粉末进行衍射实验，由于粉末中含有大量晶体颗粒，所以在衍射图样中会出现许多重叠的衍射斑点。
粉末衍射实验通常使用X射线或中子衍射技术，通过旋转样品台得到一系列衍射图样，然后通过数据处理得到衍射角2θ和衍射强度I的关系图谱。
粉末衍射花样的特点是衍射斑点密集，但由于有重叠，所以需要进行数据处理和解谱才能得到有用的结构信息。
在实际应用中，常见的晶体衍射花样有立方晶系的简单立方、体心立方、面心立方的衍射花样，这些衍射花样具有特定的对称性和衍射规律，可以通过比对实验数据和标准数据来确定晶体的结构类型和晶胞参数。
此外，各种晶体结构类型如六方晶系、四方晶系、单斜晶系等也有各自特定的衍射花样，可以通过衍射实验来确定晶体的结构类型和晶面指数。
总之，通过对常见晶体标准衍射花样的观察和分析，可以得到有关晶体结构的重要信息，对材料科学、化学、地质学等领域具有重要的应用价值。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解晶体衍射的基本原理和实验方法，对相关领域的研究工作有所帮助。
透射电镜习题答案及总结
透射电镜习题答案及总结二、简答1、透射电镜主要由几大系统构成? 各系统之间关系如何?答：三大系统:电子光学系统,真空系统,供电系统。
其中电子光学系统是其核心。
其他系统为辅助系统。
2、照明系统的作用是什么？它应满足什么要求？答：照明系统由电子枪、聚光镜和相应的平移对中、倾斜调节装置组成。
它的作用是提供一束亮度高、照明孔经角小、平行度好、束流稳定的照明源。
它应满足明场和暗场成像需求。
3、成像系统的主要构成及其特点、作用是什么？答：主要由物镜、物镜光栏、选区光栏、中间镜和投影镜组成、1）物镜：强励磁短焦透镜（f=1-3mm）,放大倍数100120um，无磁金属制成。
作用：a、提高像衬度，b、减小孔经角，从而减小像差。
C、进行暗场成像3）选区光栏：装在物镜像平面上，直径20-400um，作用：对样品进行微区衍射分析。
4）中间镜：弱压短透镜，长焦，放大倍数可调节0—20倍作用a、控制电镜总放大倍数。
B、成像/衍射模式选择。
5）投影镜：短焦、强磁透镜，进一步放大中间镜的像。
投影镜内孔径较小，使电子束进入投影镜孔径角很小。
小孔径角有两个特点：a、景深大，改变中间镜放大倍数，使总倍数变化大，也不影响图象清晰度。
焦深长，放宽对荧光屏和底片平面严格位置要求。
4、分别说明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。
答：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，如图（a）所示。
如果把中间镜的物平面和物镜的后焦面重合，则在荧光屏上得到一幅电子衍射花样，这就是电子显微镜中的电子衍射操作，如图（b）所示。
5、简要说明多晶（纳米晶体）、单晶及非晶衍射花样的特征及形成原理。
答：单晶花样是一个零层二维倒易截面，其倒易点规则排列，具有明显对称性，且处于二维网络的格点上。
因此表达花样对称性的基本单元为平行四边形。
单晶电子衍射花样就是(uvw)*0零层倒易截面的放大像。
材料现代测试方法习题
材料现代测试方法习题1.X射线照射固体物质(样品)，可能发生的相互作用主要有二次电子、背散射电子、特征X射线、俄歇电子、吸收电子、透射电子2.多晶体（粉晶）X射线衍射分析的基本方法为（照相法）和（X射线衍射仪法）。
3.衍射产生的充分必要条件是（满足布拉格方程且不存在消光现象）。
4.单晶电子衍射花样标定的主要方法有（尝试核算法）和（标准花样对照法）。
5.扫描电子显微镜、透射电镜、X射线粉末衍射仪的英文字母缩写分别是（SEM）、（TEM）、（XRD）。
6. 电磁透镜的像差有球差、色差和像散。
7. 透射电子显微镜的结构分为光学成像系统、真空系统和电源系统。
8. 所谓扫描电镜的分辨率是指用（二次电子）信号成像时的分辨率?三、填空题1.下列方法中，X射线衍射线分析可用于测定方解石的点阵常数。
2.要分析钢中碳化物成分和基体中碳含量，一般应选用波谱仪型电子探针仪，3. 透射电镜的两种主要功能：表面形貌和晶体结构四、名词解释1. 分辨率：是指成像物体上能分辨出的两个物点的最小距离2. 明场像：用另外的装置来移动物镜光阑，使得只有未散射的透射电子束通过他，其他衍射的电子束被光阑挡掉，由此得到的图像3. 质厚衬度：样品上的不同微区无论是质量还是厚度的差别，均可引起相应区域投射电子强度的改变，从而在图像上形成亮暗不同的区域这一现象叫质厚衬度效应4. 特征Ｘ射线：是具有特定波长的X射线，也称单色X射线。
5. 俄歇电子：原子中一个K层电子被激发出以后，L层的一个电子跃迁入K 层填补空白，剩下的能量不是以辐射6. 二次电子：是指被入射电子轰击出来的核外电子。
7. 表面形貌衬度: 是由于试样表面形貌差别而形成的衬度8. 热分析:是指在温度程序控制下，测量物质的物理性质（参数）随温度变化的一类技术9. 透射电镜：以波长极短的电子束作为照明源，用电子透镜聚焦成像的一种高分辨率本领、高放大倍数的电子光学仪器五、基本概念题1.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。
材料分析方法课后答案周玉
材料分析方法课后答案周玉【篇一：材料分析方法考试重点】纹衍射的图样，条纹间距随小孔尺寸的变大，衍射的图样的中心有最大的亮斑，称为埃利斑。
2、差热分析是在程序的控制条件下，测量在升温、降温或恒温过程中样品和参比物之间的温差。
3、差示扫描量热法（dsc）是在程序控制条件下，直接测量样品在升温、降温或恒温过程中所吸收的或放出的热量。
4、倒易点阵是由晶体点阵按照一定的对应关系建立的空间点阵，此对应关系可称为倒易变换。
5、干涉指数在（hkl）晶面组（其晶面间距记为dhkl）同一空间方位，设若有晶面间距为dhkl/n（n为任意整数）的晶面组（nh，nk，nl）即（h,k,l）记为干涉指数。
6、干涉面简化布拉格方程所引入的反射面（不需加工且要参与计算的面）。
7、景深当像平面固定时（像距不变）能在像清晰地范围内，允许物体平面沿透镜轴移动的最大距离。
8、焦长固定样品的条件下，像平面沿透镜主轴移动时能保持物象清晰的距离范围。
9、晶带晶体中，与某一晶向【uvw】平行的所有（hkl）晶面属于同一晶带，称为晶带11、数值孔径子午光线能进入或离开纤芯（光学系统或挂光学器件）的最大圆锥的半顶角之余弦，乘以圆锥顶所在介质的折射率。
12、透镜分辨率用物理学方法(如光学仪器)能分清两个密切相邻物体的程度 13 衍射衬度由样品各处衍射束强度的差异形成的衬度成为衍射衬度。
15质厚衬度由于样品不同区间存在原子序数或厚度的差异而形成的非晶体样品投射电子显微图像衬度，即质量衬度，简称质厚衬度。
制造水平。
（√）二、填空题6）按入射电子能量的大小，电子衍射可分为（高能电子衍射）、（低能电子衍射）及（反射式高能电子衍射）。
18）阿贝成像原理可以简单地描述为两次（干涉）：平行光束受到有周期性特征物体的衍射作用形成（衍射波），各级衍射波通过（物镜）重新在像平面上形成反映物的特征的像。
12）按照出射信号的不同，成分分析手段可以分为两类：x光谱和电子能谱），出射信号分别是（x射线，电子）。
试说明多晶、单晶及厚单晶衍射花样的特征及形成原理
试说明多晶、单晶及厚单晶衍射花样的特征及形成原理多晶、单晶和厚单晶衍射花样的特征及其形成原理多晶是由多个单晶构成的晶体，其特征在于晶胞大小和晶面法向间的差异。
当一个多晶物体放置在X射线聚焦处时，晶胞和晶面间的差异会导致X射线在物体表面反射出多个衍射花样，这些衍射花样的形状和数量取决于晶胞大小和晶面法向的变化，因此，衍射花样可以用来分析物体的组成成分、结构和性质。
单晶是由一个晶胞组成的晶体，晶胞之间没有大小和晶面的差异，因此，单晶衍射花样的形状和数量都是固定的，只有晶胞中原子的排列顺序不同，才会产生不同的衍射花样。
厚单晶是由多层单晶组成的晶体，每层单晶之间的厚度相差较大，晶胞大小和晶面法向也有所不同，因此，每一层的衍射花样都会有所不同，而且整个厚单晶会产生多个较大的衍射花样，而这些衍射花样的形状和数量取决于每层单晶的厚度、晶胞大小和晶面法向的变化。
晶体衍射花样形成的原理是：当X射线照射到晶体表面时，X射线与晶体表面上的晶胞和晶面间的变化会导致X射线发生多次反射和衍射，从而形成衍射花样。
衍射花样的形状取决于晶胞大小和晶面法向的变化，而数量取决于多晶物体的晶胞结构。
而单晶的衍射花样数量是固定的，只有一条晶面，它只能产生一系列的衍射束来表示。
多晶衍射花样是由多个晶体构成，每个晶体都有自己的晶面，这些晶面可以合并，并且不同的晶面之间有不同的晶面间距，这就导致多晶的衍射花样非常多，它可以产生多种衍射束，每一种衍射束都代表了一种特定的衍射花样。
厚单晶衍射花样是由一块厚的单晶组成，它有多个晶面，这些晶面之间有一定的间距，它可以产生大量的衍射束，来表示特定的衍射花样，其原理就是晶体衍射原理，当晶体把X射线折射并发射出来时，这些X射线会被晶体的晶面所反射和折射，形成不同的衍射束，从而形成衍射花样。
非晶态材料的电子衍射花样
非晶态材料的电子衍射花样非晶态材料的电子衍射花样是电子结构和物理性质研究中的重要工具。
它允许自然而生动地反映出介质结构及其动态变化，从而极大地增加了材料特性的可见性和易于操作性。
本文将讨论非晶态材料的电子衍射花样，包括其理论依据、结果的解释和应用前景。
一、非晶态材料的电子衍射花样理论依据1. 电子衍射原理：电子衍射用来研究材料结构的原理取决于X射线的衍射行为。
电子衍射花样的形成方式可以用四元素来描述：偏振电子的路径长度，衍射膜的结构，源点到衍射膜的距离和衍射膜上偏振电子途径点与衍射膜一致的晶格方向。
2. 叠加原理：电子衍射花样是由强衍射多层结构叠加而成的，而每一层结构不同，有不同的衍射角度与衍射强度。
每一层结构的叠加构成了不同细节的电子衍射花样。
二、非晶态材料的电子衍射花样结果的解释1. 电子衍射花样的结构类型：研究非晶态材料的电子衍射花样时，通常会看到两种结构类型：有序的单相（SP）结构和乱序的多相（MP）结构。
SP结构表示电子在材料中具有一定的秩序，而MP结构则表明其电子运动的无序性。
2. 结构密度：结构密度是反映电子能级或波函数在晶格空间上的分布情况，它也反映了电子结构仓的大小。
它可以在SP结构中取得最大值，表明电子能级或波函数在小晶格空间中具有较大的分布，反之MP结构中结构密度取得最小值，表明电子能级或波函数的分布比较均匀。
三、非晶态材料的电子衍射花样应用前景1. 非晶态材料的结构特性：通过测量电子衍射花样可以推断出非晶态材料的结构特性，比如描述电子态在晶格中分布的秩序或乱序情况，有助于更好地理解由原子组成的复杂结构材料。
2. 材料性质：通过电子衍射花样可以研究材料的物理性质，比如分子态特征，表面状态，电子结构及能级，电学性能等，为这类材料性质的深入了解提供有力的支撑。
四、结论电子衍射花样是揭示和预测非晶态材料结构和性质的重要手段，也是研究和设计新材料的重要工具。
它可以帮助我们更好地理解非晶态材料的结构特性和性质，从而彻底掌握材料的基本特征和性质，为进一步探索非晶态材料提供重要依据。
材料研究方法电子衍射花样与标定
k2 1
l2 1
h2 2
k2 2
l2 2
算出任意两个衍射斑点的夹角。核对夹角，若符合则标定正确，否则重返设定新的晶面， 直至符合为止。
3）矢量法得其它各点。并由矢量叉乘得晶带轴指数，晶带轴与电子束的入射方向反向平行。
4）核查各过程，计算晶格常数。
四、单晶体电子衍射花样的标定
2. 未知晶体结构的花样标定
未知晶体结构时，可由N规律，初步确定其结构，再定其晶面指数。 举例2 已知相机常数K=1.700mm.nm,各直径见表，确定物相。
由N的规律确定为BCC结构，由d=Lλ/r得d,查ASTM卡片发现α-Fe最符，故为α-Fe相。
谢谢！再见！
五、多晶体的电子衍射花样
多晶体的电子衍射花样等同于多晶体的X射线衍射花样，为系列同心圆。 其花样标定相对简单，同样分以下两种情况： 1．已知晶体结构 具体步骤如下： 1）测定各同心圆直径Di，算得各半径Ri； 2）由Ri/K（K为相机常数）算得1/di； 3）对照已知晶体PDF卡片上的di值，直接确定各环的晶面指数{hkl}。 2．未知晶体结构
四、单晶体电子衍射花样的标定
6）由确定了的两个斑点指数（h1k1l1）和（h2k2l2），通过矢量合成其它点
7）定出晶带轴。
u k1l 2 k 2l1
v
l1h2
l 2h1
w h1k 2 h2k1
8）系统核查各过程，算出晶格常数。
举例1已知纯镍（fcc）简单电子 衍射花样（a=0.3523nm）,花样 见图，定谱。
当晶体的点阵结构未知时，首先分析斑点的特点，确定其所属的点阵结构，然后再由前面所 介绍的8步骤标定其衍射花样。如何确定其点阵结构呢？主要从斑点的对称特点（见表6-1） 或1/d2值的递增规律（见表6-2）来确定。 花样标定的具体步骤： 1）判断是否简单电子衍射谱。如是则选择三个与中心斑点最近斑点：P1、 P2、P3，并与中心构成平行四边形，并测量三个斑点至中心的距离ri。 2）测量各衍射斑点间的夹角。 3）由rd=Lλ,将测的距离换算成面间距di。 4）由试样成分及处理工艺及其它分析手段，初步估计物相，并找出相应的卡片，与实验得到 的di对照，得出相应的{hkl}. 5）用试探法选择一套指数，使其满足矢量叠加原理。 6）由已标定好的指数，根据ASTM卡片所提供的晶系计算相应的夹角，检验计算的夹角是否 与实测的夹角相符。 7）若各斑点均已指数化，夹角关系也符合，则被鉴定的物相即为STAM卡片相，否则重新标 定指数。
电子衍射部分
电子衍射一．1.多晶、单晶及非晶态衍射花样的特征多晶态特征：多晶体的电子衍射花样是一系列不同半径的同心圆环。
样品中各晶粒同名（HKL ）面倒易点集合而成倒易球（面），倒易球面与反射球相交为圆环，因而样品各晶粒同名（HKL ）面衍射线形成以入射电子束为轴、2θ为半锥角的衍射圆锥。
不同（HKL ）衍射圆锥2θ不同，但各衍射圆锥均共项、共轴。
各共顶、共轴（HKL ）衍射圆锥与垂直于入射束的感光平面相交，其交线为一系列同心圆（称衍射圆环）即为多晶电子衍射花样。
多晶电子衍射花样也可视为倒易球面与反射球交线圆环（即参与衍射晶面倒易点的集合）的放大像。
单晶态特征：单晶体的电子衍射花样由排列的十分整齐的许多斑点组成。
单晶电子衍射花样就是（uvw ）*0零层倒易平面（去除权重为零的倒易点后）单晶体 多晶体 非晶的放大像（入射线平行于晶带轴[uvw]）。
非晶态特征：非晶态物质的电子衍射花样只有一个漫散的中心斑点。
非晶没有整齐的晶体结构。
其原理和多晶、单晶衍射相似。
2.电子衍射与X射线衍射的对比电子衍射与X射线衍射相比的优点:a.电子衍射能在同一试样上将形貌观察与结构分析结合起来。
b.电子波长短，单晶的电子衍射花样宛如晶体的倒易点阵的一个二维截面在底片上放大投影，从底片上的电子衍射花样可以直观地辨认出一些晶体的结构和有关取向关系，使晶体结构的研究比X射线简单。
c.物质对电子散射主要是核散射，因此散射强，约为X射线一万倍，曝光时间短。
与X射线衍射相比的不足:电子衍射强度有时几乎与透射束相当，以致两者产生交互作用，使电子衍射花样，特别是强度分析变得复杂，不能象X射线那样从测量衍射强度来广泛的测定结构。
此外，散射强度高导致电子透射能力有限，要求试样薄，这就使试样制备工作较X射线复杂；在精度方面也远比X射线低。
与X射线衍射的共性：a.电子衍射的原理和X射线衍射相似，是以满足(或基本满足)布拉格方程作为产生衍射的必要条件。
b.两种衍射技术所得到的衍射花样在几何特征上也大致相似。
材料微观分析作业题答案(二)
第一章1、电子波有何特征？与可见光有何异同？答：·电子波特征：电子波属于物质波。
电子波的波长取决于电子运动的速度和质量，=h mv若电子速度较低，则它的质量和静止质量相似；若电子速度具有极高，则必须经过相对论校正。
·电子波和光波异同：不同：不能通过玻璃透镜会聚成像。
但是轴对称的非均匀电场和磁场则可以让电子束折射，从而产生电子束的会聚与发散，达到成像的目的。
电子波的波长较短，其波长取决于电子运动的速度和质量，电子波的波长要比可见光小5个数量级。
另外，可见光为电磁波。
相同：电子波与可见光都具有波粒二象性。
补充：光学显微镜的分辨本领取决于照明光源的波长。
2、分析电磁透镜对电子波的聚焦原理，说明电磁透镜的结构对聚焦能力的影响。
聚焦原理：电子在磁场中运动，当电子运动方向与磁感应强度方向不平行时，将产生一个与运动方向垂直的力（洛仑兹力）使电子运动方向发生偏转。
在一个电磁线圈中，当电子沿线圈轴线运动时，电子运动方向与磁感应强度方向一致，电子不受力，以直线运动通过线圈；当电子运动偏离轴线时，电子受磁场力的作用，运动方向发生偏转，最后会聚在轴线上的一点。
电子运动的轨迹是一个圆锥螺旋曲线。
右图短线圈磁场中的电子运动显示了电磁透镜聚焦成像的基本原理：结构的影响：1）增加极靴后的磁线圈内的磁场强度可以有效地集中在狭缝周围几毫米的范围内；2）电磁透镜中为了增强磁感应强度，通常将线圈置于一个由软磁材料（纯铁或低碳钢）制成的具有内环形间隙的壳子里，此时线圈的磁力线都集中在壳内，磁感应强度得以加强。
狭缝的间隙越小，磁场强度越强，对电子的折射能力越大。
3）改变激磁电流可以方便地改变电磁透镜的焦距3、电磁透镜的像差是怎样产生的，如何消除和减少像差？像差有几何像差（球差、像散等）和色差球差是由于电磁透镜的中心区域和边沿区域对电子的会聚能力不同而造成的；为了减少由于球差的存在而引起的散焦斑，可以通过减小球差系数和缩小成像时的孔径半角来实现像散是由透镜磁场的非旋转对称而引起的；透镜磁场不对称，可能是由于极靴内孔不圆、上下极靴的轴线错位、制作极靴的材料材质不均匀以及极靴孔周围局部污染等原因导致的。
电子衍射及衍射花样标定
q
d
q L
q
G’ r
O
G’’
立方晶体[001]晶带
晶体中，与某一晶向[uvw]平行的 所有晶面（hkl）属于同一晶带， 称为[uvw]晶带，该晶向[uvw]称 为此晶带的晶带轴. 如 [001] 晶 带 中 包 括 （ 100 ） ， （010）、（110）、（210）等 晶面。
[001]
晶带定律：若晶面（hkl）属于晶 带轴[uvw]， 则有 hu+kv+lw=0 这就是晶带定理。
相机常数未知、晶体结构已知时衍射花样的标定
以立方晶系为例来讨论电子衍射花样的标定 电子衍射基本公式
同一物相，同一衍射花样而言， 为常数，有 R12：R22 ：R32：…Rn2=N1：N2：N3：…Nn
立方晶系点阵消光规律 R12：R22 ：R32：…Rn2=N1：N2：N3：…Nn
衍射 线序 号n 1 2 3 4 简单立方 体心立方
H、K、L全奇或全偶
4.单晶电子衍射花样标定
例：下图为某物质的电子衍射花样 ，试指标化并求其晶 胞参数和晶带方向。 RA＝7.1mm, RB＝10.0mm, RC=12.3mm, (RARB）90o, (rArC）55o.
A
C
B 000
4.单晶电子衍射花样标定
解2：
2 2 2 1）由 RA : RB : RC N1 : N2 : N3 2 : 4 : 6
晶面间距
立方晶系的晶面间距公式为：
d
四方晶系的晶面间距公式为：
a h2 k 2 l 2
1 h2 k 2 l 2 2 2 a c
d
六方晶系的晶面间距公式为：
d
a 4 2 a (h hk k 2 ) ( ) 2 l 2 3 c
材料科学：材料分析测试技术真题
材料科学：材料分析测试技术真题1、单选（江南博哥）洛伦兹因子中，第二几何因子反映的是（）A、晶粒大小对衍射强度的影响B、参加衍射晶粒数目对衍射强度的影响C、衍射线位置对衍射强度的影响D、试样形状对衍射强度的影响本题答案：B2、问答题简述X射线产生的基本条件。
解析：①产生自由电子；②使电子做定向高速运动；③在电子运动的路径上设置使其突然减速的障碍物。
3、单选若H-800电镜的最高分辨率是0.5nm，那么这台电镜的有效放大倍数是（）。
A.1000；B.10000；C.40000；D.600000。
本题答案：C4、单选对于面心立方晶体，产生系统消光的晶面有（）A、200B、220C、112D、111本题答案：C5、问答题某一粉末相上背射区线条与透射区线条比较起来，其θ较高抑或较低？相应的d较大还是较小？解析：背射区线条与透射区线条比较θ较高，d较小。
产生衍射线必须符合布拉格方程2dsinθ=λ，对于背射区属于2θ高角度区，根据d=λ/2sinθ，θ越大d越小。
6、问答题什么叫“相干散射”、“短波限”？解析：相干散射，物质中的电子在X射线电场的作用下，产生强迫振动。
这样每个电子在各方向产生与入射X射线同频率的电磁波。
新的散射波之间发生的干涉现象称为相干散射。
短波限，连续X射线谱在短波方向有一个波长极限，称为短波限λ0.它是由光子一次碰撞就耗尽能量所产生的X射线。
7、名词解释点分辨率与晶格分辨率解析：点分辨率是电镜能够分辨的两个物点间的最小间距；晶格分辨率是能够分辨的具有最小面间距的晶格像的晶面间距。
8、名词解释中心暗场像解析：用物镜光阑挡住透射束及其余衍射束，而只让一束强衍射束通过光阑参与成像的方法，称为暗场成像，所得图象为暗场像。
如果物镜光阑处于光轴位置，所得图象为中心暗场像。
9、单选要分析基体中碳含量，一般应选用（）电子探针仪，A.波谱仪型B.能谱仪型本题答案：A10、问答题磁透镜的像差是怎样产生的？如何来消除和减少像差？解析：像差分为球差，像散，色差.球差是磁透镜中心区和边沿区对电子的折射能力不同引起的.增大透镜的激磁电流可减小球差.像散是由于电磁透镜的周向磁场不非旋转对称引起的.可以通过引入一强度和方位都可以调节的矫正磁场来进行补偿.色差是电子波的波长或能量发生一定幅度的改变而造成的.稳定加速电压和透镜电流可减小色差.11、问答题产生X射线需具备什么条件？解析：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。
试说明多晶、单晶及厚单晶衍射花样的特征及形成原理。
试说明多晶、单晶及厚单晶衍射花样的特征及形成原理。
一、多晶的特征及形成原理1、特征多晶晶体衍射斑的特征比单晶复杂得多，即为位错、位空、切片界面及晶间滞合等多处不同材料给片表面形成立体排列。
产生衍射花样是，在空间点(220)所形成的衍射斑形成一组周期点群结构，像是瓶身或柱状、尖状等，排列系居中明显，且各点衍射强度接近。
2、形成原理多晶晶体的衍射花样等性质是由各个分子、原子、晶体构造的结构和半定向的分子结构、粘合作用共同决定的，在居中格局内错开的晶体构造形成交叉干涉作用，而出现多晶晶体衍射图形的花样。
二、单晶的特征及形成原理1、特征单晶晶体衍射斑的特征比较简单，由衍射中心、衍射边、中晶特征线等元素构成，由衍射中心连接形成衍射边，衍射斑与斑之间也有着复杂又精奇的组织关系和规律性。
2、形成原理单晶晶体的衍射图形是因为其晶体表面平整，晶体结构没有异常的局部缺陷，晶体原子或分子在晶体表面上遵从三角柱点阵排列，使其衍射能量交织在一起，整体形成特定的模式，从而也形成一定的晶体衍射花样。
三、厚单晶衍射花样的特征及形成原理1、特征厚单晶晶体衍射斑的特征与单晶相似，但细节不太一样，它与普通单晶衍射斑相比，空间点附近的衍射斑会比较亮。
尤其是polycrystal居中格局，会形成明显的“苹果状”的衍射斑，它的空间点衍射斑的衍射强度会明显的高于一般的单晶衍射斑。
2、形成原理厚单晶晶体的衍射花样主要是由其厚度引起的衍射，就是厚度越大，其衍射强度越强，而且是衍射向接近的回折面的晶体表面吸收一定比例的衍射功率，而使衍射斑的亮度变亮，也就形成了厚单晶衍射花样。
第7章 晶体的其它衍射效应及复杂衍射花样特...分析
(101 1) (1 010) (0001 )
即在（1011）产生的一次衍射束在（1010）晶面发生二 次衍射后，将在（0001）位置出现斑点。
(101 1) (1 010) (0001 )
（2） bcc 结构
Bcc结构，F0的条件
h + k + l = 偶数
若（h1k1l1）和（h2k2l2）之间发生二次衍射，二次衍射斑点
1) 如果衍射图中同时存在（h1k1l1）和（h2k2l2）斑点，利用 上述关系很容易确定这两个晶面之间产生的二次衍射斑 点的位臵； 2) 如果（h3k3l3）的结构因子为0，则通过（h1k1l1）和
（h2k2l2）晶面的二次衍射，在禁止反射的（h3k3l3）的位
臵出现二次衍射斑点。
3. 产生二次衍射的结果
“复杂花样”产生原因包括以下几方面：
1) Ewald球半径有限，衍射时有多个晶带参与，在衍射花样中出现高阶 劳厄带斑点、双晶带衍射等。 2) 晶体结构有序化产生超点阵斑点。 3) 入射电子多次散射，产生二次衍射和菊池线。 4) 两个或两相晶体同时参与衍射，出现两套斑点，或产生二次衍射。 5) 晶体形状、尺寸及晶体缺陷，导致衍射斑点变形或分裂，在花样中 出现芒线、衍射条纹或卫星斑点。
例2：如图所示为体心立方的（121）孪晶，基体相对于入射
束的取向[110]M，孪晶面相对入射束倾斜600。 注意：不考虑斑点强度差别，由于二次衍射斑点的出现，使 基体、孪晶、二次衍射重叠的衍射图似乎是一套斑点。
M
T
M
7.3 层错的衍射条纹 Fcc晶体{111}面的正常堆垛顺序： ABCABCABCABC· · ·· · · 当堆垛顺序发生错误时，形成层错。 FCC晶体的层错有两类： （1）内禀层错，或抽出型层错 C ABCAB ABCABC· · ·· · ·
单晶,多晶,非晶,微晶,无定形,准晶的区别何在？
别处转来的，觉得写的很透彻，一起分享下要理解这几个概念，首先要理解晶体概念，以及晶粒概念。
我想学固体物理的或者金属材料的都会对这些概念很清楚！自然界中物质的存在状态有三种：气态、液态、固态固体又可分为两种存在形式：晶体和非晶体晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体；晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排列。
晶体共同特点：均匀性：晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。
各向异性：晶体种不同的方向上具有不同的物理性质。
固定熔点：晶体具有周期性结构，熔化时，各部分需要同样的温度。
规则外形：理想环境中生长的晶体应为凸多边形。
对称性：晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。
对晶体的研究，固体物理学家从成健角度分为离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体显微学则从空间几何上来分，有七大晶系，十四种布拉菲点阵，230种空间群，用拓扑学，群论知识去研究理解。
可参考《晶体学中的对称群》一书（郭可信，王仁卉著）。
与晶体对应的，原子或分子无规则排列，无周期性无对称性的固体叫非晶，如玻璃，非晶碳。
一般，无定型就是非晶英语叫amorphous，也有人叫glass(玻璃态）.晶粒是另外一个概念，搞材料的人对这个最熟了。
首先提出这个概念的是凝固理论。
从液态转变为固态的过程首先要成核，然后生长，这个过程叫晶粒的成核长大。
晶粒内分子、原子都是有规则地排列的，所以一个晶粒就是单晶。
多个晶粒，每个晶粒的大小和形状不同,而且取向也是凌乱的,没有明显的外形,也不表现各向异性,是多晶。
英文晶粒用Grain表示，注意与Particle是有区别的。
有了晶粒，那么晶粒大小（晶粒度），均匀程度，各个晶粒的取向关系都是很重要的组织（组织简单说就是指固体微观形貌特征）参数。
对于大多数的金属材料，晶粒越细，材料性能（力学性能）越好，好比面团，颗粒粗的面团肯定不好成型，容易断裂。
所以很多冶金学家材料科学家一直在开发晶粒细化技术。
科学总是喜欢极端，看得越远的镜子叫望远镜；看得越细的镜子叫显微镜。
材料分析方法考试重点
材料分析方法X 射线的本质是一种横电磁波,具有波粒二象性，伦琴首先发现了X 射线，劳厄揭示了X 射线的本质。
X射线的波长范围在0.001—10nm,用于衍射分析的X射线波长范围0.05—0。
25nm。
X 射线的产生通常获得X射线的方法是利用一种类似热阴极二极管的装置，用一定材料制作的板状阳极板和阴极密封在一个玻璃—金属管内，阴极通电加热，在阳极和阴极间加一直流高压U,则阴极产生的大量热电子e将在高压场作用下飞向阳极，在它们与阳极碰撞的瞬间产生X射线。
连续X射线谱：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。
特征X射线谱：当加于X射线管两端的电压增高到与阳极靶材相应的某一特定值时，在连续谱的某些特定的波长位置，会出现一系列强度很高，波长范围很窄的线状光谱,这就是特征X射线谱.光电效应：入射光子被原子吸收后,获得能量的电子从内层溢出,成为自由电子，这种原子被入射辐射点离的现象即光电效应.俄歇效应：一个k层空位被两个L层空位代替的过程的现象就是俄歇效应。
靶材和滤波片的选择原则分别从吸收限波长和原子序数两个方面表达滤波片和靶材的选择规程（表达式）滤波片的选择：λKβ（光源)〈λK(滤波片) 〈λKα(光源)αZ靶〈= 40时，Z滤= Z靶–1Z靶> 40时，Z滤= Z靶–2阳极靶材的选择：λKα(光源）〉λK(样品)Z靶〈= Z样品Z靶<= Z样品+ 1相干散射：X射线穿过物质发生散射时，散射波长与原波长相同，有可能相互干涉，这是。
非相干散射：X射线穿过物质发生散射时,能量发生损失，波长发生变化,散射波长与原波长不相同，这就是非相干散射。
等效干涉面:晶面（hkl）的n级反射面（nh nk nl），用符号（HKL）表示，成为反射面或干涉面。
空间点阵：倒易点阵：单晶、多晶、非晶的X射线仪衍射花样及形成原理答：（1）单晶电子衍射成像原理与衍射花样特征因电子衍射的衍射角很小,故只有O*附近落在厄瓦尔德球面上的那些倒易结点所代表的晶面组满足布拉格条件而产生衍射束，产生衍射的厄瓦尔德球面可近似看成一平面.电子衍射花样即为零层倒易面中满足衍射条件的那些倒易阵点的放大像。
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单晶多晶非晶衍射花样特征及形成原理
单晶、多晶和非晶是材料的晶体结构状态，它们的衍射花样特征和形成原理各不相同。
本文将分别介绍这三种晶体结构的特征和形成原理。
一、单晶的衍射花样特征及形成原理
单晶是指材料中晶粒的结构呈现出完全一致的现象。
在衍射实验中，单晶的特征是产生清晰而有序的衍射花样。
这是因为单晶的晶格结构完全一致，光线在晶格中的传播路径也是一致的，所以在经过衍射现象后，可以得到清晰的衍射花样。
单晶的形成原理与晶体的生长过程有关。
在固态材料中，单晶的形成需要满足两个条件：一是原料中晶粒的尺寸足够大，使得晶粒可以长成完整的晶体；二是晶体的生长过程中需要保持稳定的温度和压力条件，以便晶体按照其晶格结构有序生长。
二、多晶的衍射花样特征及形成原理
多晶是指材料中存在多个晶粒，并且这些晶粒的晶格结构不完全一致的现象。
在衍射实验中，多晶的特征是产生多个衍射斑点，这些斑点分布在不同的方向上，且强度不一致。
这是因为多晶的晶格结构存在着不同的取向，光线在不同晶粒中的传播路径不同，所以在经过衍射现象后，会产生多个衍射斑点。
多晶的形成原理与晶体生长过程中的晶粒取向有关。
在晶体生长过
程中，如果晶粒的取向不一致，那么在晶体形成后就会形成多晶结构。
多晶的形成也可能是由于晶体生长过程中的外界因素（如温度、压力等）的变化导致晶体的取向发生变化。
三、非晶的衍射花样特征及形成原理
非晶是指材料中晶粒的结构呈现出无序状态的现象。
在衍射实验中，非晶的特征是没有明显的衍射花样，而是产生了连续的散射，形成弥散环状的衍射图样。
这是因为非晶的晶格结构是无序的，光线在晶格中的传播路径也是无序的，所以在经过衍射现象后，得到的是连续的散射。
非晶的形成原理与材料的结构特点有关。
非晶材料的晶格结构是无序的，其中的原子或分子排列没有规律性。
这可能是由于材料的制备过程中，原料中的晶粒没有完全长成完整的晶体，或者是由于晶体生长过程中的外界因素干扰导致晶格结构无序。
总结起来，单晶、多晶和非晶的衍射花样特征和形成原理各不相同。
单晶的衍射花样清晰有序，多晶的衍射花样多个斑点分布不均，非晶的衍射花样连续散射。
单晶的形成需要满足晶粒尺寸足够大且生长过程稳定，多晶的形成与晶粒取向有关，非晶的形成与材料结构无序有关。
这些特征和形成原理的了解对于研究材料的晶体结构和性质具有重要意义。