说明多晶、单晶及非单晶衍射花样的特征。
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。
材料分析方法重点总结
材料分析⽅法重点总结1.（1）试说明电⼦束⼊射固体样品表⾯激发的主要信号、主要特点和⽤途。
（2）扫描电镜的分辨率受哪些因素影响? 给出典型信号成像的分辨率（轻元素滴状作⽤体积），并说明原因。
（3）⼆次电⼦（SE）信号主要⽤于分析样品表⾯形貌，说明其衬度形成原理。
（4）⽤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?答：（1）背散射电⼦:能量⾼；来⾃样品表⾯⼏百nm深度范围；其产额随原⼦序数增⼤⽽增多.⽤作形貌分析、成分分析以及结构分析。
⼆次电⼦:能量较低；来⾃表层5－10nm深度范围；对样品表⾯形貌⼗分敏感.不能进⾏成分分析.主要⽤于分析样品表⾯形貌。
吸收电⼦:其衬度恰好和SE或BE信号调制图像衬度相反;与背散射电⼦的衬度互补.吸收电⼦能产⽣原⼦序数衬度，即可⽤来进⾏定性的微区成分分析.透射电⼦：透射电⼦信号由微区的厚度、成分和晶体结构决定.可进⾏微区成分分析.特征X射线: ⽤特征值进⾏成分分析，来⾃样品较深的区域俄歇电⼦: 各元素的俄歇电⼦能量值低；来⾃样品表⾯1－2nm范围。
适合做表⾯分析.（2）影响因素:电⼦束束斑⼤⼩,检测信号类型,检测部位原⼦序数.信号⼆次电⼦背散射电⼦吸收电⼦特征X射线俄歇电⼦分辨率 5～10 50～200 100～1000 100～1000 5～10对轻元素，电⼦束与样品作⽤产⽣⼀个滴状作⽤体积(P222图)。
⼊射电⼦在被样品吸收或散射出样品表⾯之前将在这个体积中活动。
AE和SE因其本⾝能量较低，平均⾃由程很短，因此，俄歇电⼦的激发表层深度：0.5～2 nm，激发⼆次电⼦的层深：5～10 nm，在这个浅层范围，⼊射电⼦不发⽣横向扩展，因此，AE和SE只能在与束斑直径相当的园柱体内被激发出来，因为束斑直径就是⼀个成象检测单元的⼤⼩，所以它们的分辨率就相当于束斑直径。
BE在较深的扩展体积内弹射出，其分辨率⼤为降低。
X射线在更深、更为扩展后的体积内激发，那么其分辨率⽐BE更低。
材料分析测试方法部分课后习题集答案解析
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K 3线透射系数是K”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：科m a =49.03cm2 /g, m 3 = 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/ 入Vk=6.626 X10-34 >2.998 M08/(1.602 M0-19 X0.71 M0-10)=17.46(kv)入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 X10-34e为电子电荷，等于1.602 X10-19C故需加的最低管电压应声7.46(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x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x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x射线长的X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x射线光子从原子部打出一个K电子，当外层电子来填充K空位时，将向外辐射K系x射线，这种由x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x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层时所彳^的功W,称此时的光子波长入称为K系的吸收限。
(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。
第十二章习题答案new
1、分析电子衍射与X 衍射有何异同？答：相同点：① 都是以满足布拉格方程作为产生衍射的必要条件。
② 两种衍射技术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 射线短的多，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2。
② 在进行电子衍射操作时采用薄晶样品，增加了倒易阵点和爱瓦尔德球相交截的机会，使衍射条件变宽。
③ 因为电子波的波长短，采用爱瓦尔德球图解时，反射球的半径很大，在衍射角θ较小的范围内反射球的球面可以近似地看成是一个平面，从而也可以认为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。
④ 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钟。
2、倒易点阵与正点阵之间关系如何？倒易点阵与晶体的电子衍射斑点之间有何对应关系？ 答：倒易点阵是与正点阵相对应的量纲为长度倒数的一个三维空间点阵，通过倒易点阵可以把晶体的电子衍射斑点直接解释成晶体相对应晶面的衍射结果，可以认为电子衍射斑点就是与晶体相对应的倒易点阵某一截面上阵点排列的像。
关系：① 倒易矢量g hkl 垂直于正点阵中对应的（hkl ）晶面，或平行于它的法向N hkl② 倒易点阵中的一个点代表正点阵中的一组晶面③ 倒易矢量的长度等于点阵中的相应晶面间距的倒数，即g hkl =1/d hkl④ 对正交点阵有a *//a ，b *//b ，c *//c ，a *=1/a ，b *=1/b ，c *=1/c 。
⑤ 只有在立方点阵中，晶面法向和同指数的晶向是重合的，即倒易矢量g hkl 是与相应指数的晶向[hkl]平行⑥ 某一倒易基矢量垂直于正交点阵中和自己异名的二基矢所成平面。
3、用爱瓦尔德图解法证明布拉格定律。
证：如图，以入射X 射线的波长λ的倒数为半径作一球（厄瓦尔德球），将试样放在球心O 处，入射线经试样与球相交于O*；以O*为倒易原点，若任一倒易点G 落在厄瓦尔德球面上，则G 对应的晶面满足衍射条件产生衍射。
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）。
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。
材料分析技术知识点例题精析练习题(附答案)
材料分析技术知识点例题精析练习题(含答案) 第一章节知识点1.名词解释：晶面指数用于表示一组晶面的方向，量出待定晶体在三个晶轴的截距并用点阵周期a,b,c度量它们，取三个截距的倒数，把它们简化为最简的整数h,k,l，就构成了该晶面的晶面指数。
晶向指数表示某一晶向（线）的方向。
干涉面为了简化布拉格公式而引入的反射面称为干涉面。
2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：（123），（100），（200），（311），（121），（111），（210），（220），（130），（030），（221），（110）。
排序后：（100）（110）（111）（200）（210）（121）（220）（221）（030）（130）（311）（123）3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）反射线的波程差又上多少？相邻两个（hkl）晶面的波程差为nλ，相邻两个（HKL）晶面的波程差为λ。
4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。
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。
它反应了原子将X射线向某一方向散射时的散射效率。
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。
第二章节知识点1、名词解释：（1）物相在体系内部物理性质和化学性质完全均匀的一部分称为“相”。
在这里，更明白的表述是：成分和结构完全相同的部分才称为同一个相。
（2）K系辐射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。
当K电子被打出K层时，原子处于K激发状态，此时外层如L、M、N……层的电子将填充K层空位，产生K系辐射。
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。
材料分析方法题库
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，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。
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。
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。
X射线衍射方法（三种）X射线衍射试验有哪些方法，他们各有哪些应劳埃法：用于多晶取向测定和晶体对称性的研究周转晶体法：可确定晶体在旋转轴方向上的点阵周期，通过多个方向上点阵周期的测定，久可以确定晶体的结构粉末多晶法：主要用于测定晶体结构，进行物相分析，定量分析，精确测定晶体的点阵参数以及材料的应力结构，晶粒大小的测定等结构因子的计算（消光规律）简单点阵：该种点阵其结构因数与hkl无关，即hkl为任意整数时均能产生衍射体心点阵：当h+k+l=奇数时，F=0，即该晶面的散射强度为0，这些晶面的衍射不可能出现。
当h+k+l=偶数时，F=2f即体心点阵只有指数之和为偶数的晶面可产生衍射面心点阵：当hkl全为奇数或全为偶数时，F=4f当hkl为奇偶混杂时F=0ه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？参考答案多重性因子的物理意义是等同晶面个数对衍射强度的影响因数叫作多重性因子。
现代材料分析方法习题汇总及答案
现代材料分析⽅法习题汇总及答案材料分析测试⽅法复习题简答题：1. X射线产⽣的基本条件答：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。
2. 连续X射线产⽣实质答：假设管电流为10mA，则每秒到达阳极靶上的电⼦数可达6.25x10（16）个，如此之多的电⼦到达靶上的时间和条件不会相同，并且绝⼤多数达到靶上的电⼦要经过多次碰撞，逐步把能量释放到零，同时产⽣⼀系列能量为hv（i）的光⼦序列，这样就形成了连续X射线。
3. 特征X射线产⽣的物理机制答：原⼦系统中的电⼦遵从刨利不相容原理不连续的分布在K、L、M、N等不同能级的壳层上，⽽且按能量最低原理从⾥到外逐层填充。
当外来的⾼速度的粒⼦动能⾜够⼤时，可以将壳层中某个电⼦击出去，于是在原来的位置出现空位，原⼦系统的能量升⾼，处于激发态，这时原⼦系统就要向低能态转化，即向低能级上的空位跃迁，在跃迁时会有⼀能量产⽣，这⼀能量以光⼦的形式辐射出来，即特征X射线。
4. 短波限、吸收限答：短波限：X射线管不同管电压下的连续谱存在的⼀个最短波长值。
吸收限：把⼀特定壳层的电⼦击出所需要的⼊射光最长波长。
5. X 射线相⼲散射与⾮相⼲散射现象答：相⼲散射：当X 射线与原⼦中束缚较紧的内层电⼦相撞时，电⼦振动时向四周发射电磁波的散射过程。
⾮相⼲散射：当X 射线光⼦与束缚不⼤的外层电⼦或价电⼦或⾦属晶体中的⾃由电⼦相撞时的散射过程。
6. 光电⼦、荧光X 射线以及俄歇电⼦的含义答：光电⼦：光电效应中由光⼦激发所产⽣的电⼦（或⼊射光量⼦与物质原⼦中电⼦相互碰撞时被激发的电⼦）。
荧光X 射线：由X 射线激发所产⽣的特征X 射线。
俄歇电⼦：原⼦外层电⼦跃迁填补内层空位后释放能量并产⽣新的空位，这些能量被包括空位层在内的临近原⼦或较外层电⼦吸收，受激发逸出原⼦的电⼦叫做俄歇电⼦。
8. 晶⾯及晶⾯间距答:晶⾯：在空间点阵中可以作出相互平⾏且间距相等的⼀组平⾯，使所有的节点均位于这组平⾯上，各平⾯的节点分布情况完全相同，这样的节点平⾯成为晶⾯。
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。
《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。
无机材料测试技术思考与练习题答案
1、X 射线产生的基本条件是什么？X 射线的性质有哪些?答：X 射线产生的基本条件：(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，可使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，经过电场或磁场不发生偏转，具有很强的穿透能力，可被吸收强度衰减，杀伤生物细胞。
2、连续X 射线谱及特征X 射线谱的产生机理是什么？答：连续X 射线谱的产生机理：当高速电子流轰击阳极表面时，电子运动突然受到阻止，产生极大的负加速度，一个带有负电荷的电子在受到这样一种加速度时，电子周围的电磁场将发生急剧的变化，必然要产生一个电磁波，该电磁波具有一定的波长。
而数量极大的电子流射到阳极靶上时，由于到达靶面上的时间和被减速的情况各不相同，因此产生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 射线谱的产生机理：当X 射线管电压加大到某一临界值Vk 时，高速运动的电子动能足以将阳极物质原子的K 层电子给激发出来。
于是低能级上出现空位，原子系统能力升高，处于不稳定的激发状态，随后高能级电子跃迁到K 层空位，使原子系统能量降低重新趋于稳定。
在这个过程中，原子系统内电子从高能级向低能级的这种跃迁，多余的能量将以光子的形式辐射出特征X 射线。
3、以表1.1中的元素为例，说明X 射线K 系波长随靶材原子序数的变化规律，并加以解释？()Z-σ，靶材原子序数越大，X 射线K 系波长越小。
靶材的原子序数越大，对于同一谱系，所需激发电压越高，k kc h=eV λ，X 射线K 系波长越小。
4、什么是X 射线强度、X 射线相对强度、X 射线绝对强度？答：X 射线强度是指垂直于X 射线传播方向的单位面积上在单位时间内通过的光子数目的能量总和。
5、为什么X 射线管的窗口要用Be 做，而防护X 光时要用Pb 板？ 答：m -t 0I =I e μρ，Be 吸收系数和密度比较小，强度透过的比较大；而Pb 吸收系数和密度比较大，强度透过的比较小。
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。
西南交通大学2021年《材料近代分析测试方法》期末简答题及答案解析
1. 简要说明XPS 光电子能谱分析的工作原理及其应用。
答：X 射线光电子能谱的理论基础是光电效应。
当X 射线光子照射样品，光子的能量大于原子中的电子结合能和样品的功函数时，则吸收了光子的电子可以脱离样品表面进入真空中，且具有一定的能量。
其能量关系为b k E hv E -=，其中hv 为入射光子的能量；Eb 、Ek 为光电子的结合能和动能。
不同元素不同价态具有不同的动能，用能量分析器测出Ek ，就可分析材料的表面组成。
应用：①元素的定性定量分析②有机物和高聚物研究中的化学结构分析③固体化合物表面分析2. 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? 答：主要有六种：1)背散射电子:能量高；来自样品表面几百nm 深度范围；其产额随原子序数增大而增多.用作形貌分析、成分分析以及结构分析。
2)二次电子:能量较低；来自表层5—10nm 深度范围；对样品表面化状态十分敏感。
不能进行成分分析.主要用于分析样品表面形貌。
3)吸收电子:其衬度恰好和SE 或BE 信号调制图像衬度相反;与背散射电子的衬度互补。
吸收电子能产生原子序数衬度，即可用来进行定性的微区成分分析.4)透射电子：透射电子信号由微区的厚度、成分和晶体结构决定.可进行微区成分分析。
5)特征X 射线: 用特征值进行成分分析，来自样品较深的区域 。
6)俄歇电子:各元素的俄歇电子能量值很低；来自样品表面1—2nm 范围。
它适合做表面分析。
3、请给出单晶多晶非晶衍射花样的特点。
答：单晶 具有大量衍射斑点，直接反映晶体的倒易阵点配置多晶 环花样：一系列同心的圆环非晶 衍射花样为一对称球形设薄膜有A 、B 两晶粒，B 晶粒内的某(hkl)晶面严格满足Bragg 条件，A 晶粒内所有晶面与Bragg 角相差较大，不能产生衍射，画图说明衍衬成像原理，并说明什么是明场像和暗场像。
明场像：电子束穿越薄晶，满足布拉格条件产生散射，利用衬度光栏仅让透射束通过成像。
电子显微学习题
g hi kili Z 0
体心点阵： H+K+L=奇数，Fhkl =0；
面心点阵：当H , K , L为奇偶混合时 Fhkl =0； 密排六方点阵：H + 2K = 3n, L = 奇数时，FHKL=0。
7.为何对称入射(B//[uvw]时，即只有倒易点阵原点 在爱瓦尔德球面上，也能得到除中心斑点以外的一 系列衍射斑点? 衍射杆 (8.举例说明如何用选区衍射的方法来确定新相的惯 习面及母相与新相的位向关系。) 9.说明多晶、单晶及非晶衍射花样的特征及形成原 理。 多晶衍射花样：不同半径的同心圆环。单晶衍射 花样：某一特征平行四边形平移的花样。非晶衍 射花样：一个漫散的中心斑点。 10.请导出电子衍射的基本公式，解释其物理意义 ，并阐述倒易点阵与电子衍射图的关系及其原因。 (比较与X射线衍射的异同点。) 11.单晶电子衍射花样的标定有哪几种方法？
力用磁场来使电子波聚焦成像。
3.电磁透镜的像差是怎样产生的?如何来消除和减少像差?
球差 几何像差 像差 像散 色差
球差：磁透镜中心区和边沿区对电子的折射能力不同，消：小孔径成像； 像散：电磁透镜的周向磁场非旋转对称引，消：消像散器（矫正磁场）； 色差：入射电子的波长或能量的非单一性，消：稳定电源。
1.3.1 景深 1.3 电磁透镜的景深和焦长
2r0 2r0 Df 定义：固定样品的条件下（物距 理论上，当透镜焦距、像距一定 tan
任何样品都有一定厚度。
2r0 2 仍能保持物像清晰的距离范围，用 面相重合，能在像平面上获得该层平面的 DL M 理想图像。偏离理想物平面的物点都存在 DL表示，见图。
不同的信号分辨率大小关系。 3. 扫描电镜的成像原理与透射电镜有何 不同? 电视与光学显微镜。 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? 原理；分辨率；衬度。
2016-2017年单晶,多晶,非晶,微晶,无定形,准晶的区别（总结）
单晶，多晶，非晶，微晶，无定形，准晶的区别要理解这几个概念，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。
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一、多晶衍射花样特征
多晶体是由大量微小晶粒组成的晶体材料，每个微小晶粒都具有规则的晶体结构，但它们的晶格方向和取向各不相同。
当多晶体受到X射线或电子束照射时，会出现多种不同取向的晶面对入射束产生反射，形成交叉的、错综复杂的衍射花样。
1.1 明显的弥散环
由于多晶体中存在大量不同取向的晶粒，因此在衍射图样中会观察到许多弥散的环状衍射斑点。
这是由于晶面在不同取向下对入射束产生的反射产生的，呈放射状散射，形成弥散的衍射环。
1.2 衍射斑点位置随机分布
由于多晶体中晶粒取向的随机性，其衍射斑点的位置也呈现出随机分布的特征。
在衍射图样中，各个斑点的位置不规则，相对强度也没有规律可循。
1.3 模糊的衍射斑点
多晶体的衍射斑点通常会呈现出模糊的特征，因为多个取向的晶面会对同一入射束产生反射，使得相邻的衍射斑点交织在一起，难以清晰地辨认出单个斑点。
1.4 交叉的衍射花样
多晶体的衍射图样通常会呈现出交叉的特征，因为不同取向的晶面对
入射束的反射会在屏幕上交叠在一起，形成错综复杂的衍射花样。
二、单晶衍射花样特征
单晶体是由完整连续的晶格构成的晶体材料，其晶粒呈现出连续性和一致性的晶格结构。
当单晶体受到X射线或电子束照射时，会呈现出一些特殊的衍射花样特征。
2.1 清晰的衍射斑点
由于单晶体具有连续一致的晶格结构，其衍射图样中的斑点通常会呈现出清晰、尖锐的特征。
每个衍射斑点都对应着单个晶面的反射，位置明确、清晰可辨。
2.2 呈现出明显的对称性
单晶体的衍射图样通常会呈现出一定的对称性，因为晶体的晶格结构是有序排列的，其衍射斑点也会按照一定的对称规律分布在衍射图样上。
2.3 完整而有序的衍射花样
单晶体的衍射图样呈现出完整而有序的特征，每个斑点位置清晰，相对强度有规律可循，整个衍射图样呈现出一种连续、规则的花样。
2.4 不存在弥散的环状衍射斑点
相比于多晶体，单晶体的衍射图样中通常不会出现弥散的环状衍射斑
点。
因为单晶体中的晶粒取向是一致的，不存在不同取向晶面对同一
入射束的反射现象。
三、非单晶衍射花样特征
非单晶体是介于多晶和单晶之间的一类晶体材料，具有部分连续性晶
格结构和部分不连续性晶格结构的特点。
其衍射特征通常介于多晶和
单晶之间。
3.1 混合了弥散环状衍射斑点和清晰斑点
非单晶体的衍射图样通常会混合了弥散的环状衍射斑点和清晰的斑点。
这是由于非单晶体具有部分连续晶格和部分不连续晶格的特点所致。
3.2 衍射斑点呈现出一定的对称性
与单晶相比，非单晶体的衍射图样中斑点通常也会呈现出一定的对称性。
但相比于单晶体，其对称性会略微减弱，因为晶格结构的不连续
性导致了一定程度的对称性的破坏。
3.3 衍射斑点位置不规则
由于非单晶体的晶格结构只具有部分的连续性，其衍射图样中斑点的
位置通常会呈现出不规则的特征。
相邻的衍射斑点位置不确定，相对
强度也不规律可循。
3.4 呈现出一定的模糊性
与多晶体相比，非单晶体的衍射图样中的斑点通常会呈现出一定的模糊性，这是由其晶格结构的部分连续性和部分不连续性所致。
多晶、单晶和非单晶材料在受到X射线或电子束照射时，其衍射特征呈现出不同的特点。
通过对这些特征的观察和分析，可以帮助科研人员更加深入地了解材料的晶体结构特征，为材料的研究和应用提供重要的参考依据。