材料测试与分析技术习题-第六章 电子与物质的交互作用
材料分析测试方法习题整理
准确度 <1000∽30 辐射对样品作 用体积 约 0.1-0.5mm3≈1μm(数量级) 样品固体(一般为晶态)薄膜(一般为晶态) 应用塑性形变的射线分析:孪晶与滑移面 指数的测定(单晶定向)、形变与再结 晶织构测定、应力分析等; 相变过程与产物的 X 射线研究(如马 氏体相变、合金时效等):相变过程中 产物(相)结构的变化及最终产物、 工艺参数对相变的影响、新生相与母 相的取向关系等; 固溶体的 X 衍射分析:固溶极限测定、 点阵有序化(超点阵)参数测定、短 程有序分析等; 高分子材料的 X 衍射分析:高聚物鉴 定、晶态与非晶态及晶型的确定、结 晶度测定、微晶尺寸测定等 微区晶体结构分析与物相鉴定(如第二相 在晶内析出过程分析(如析出物与晶体取 向关系、惯习面指数等),晶体缺陷分析 表面(1-5 个原子层)结构分析[原子二维 排列周期(单元网格)、层间原子相对位置 及层间距等],表面吸附现象分析(吸附原 子排列周期、吸附原子相对基本原子位置、 吸附是否导致表面重建等),表面缺陷(不 完善结构)分析(空位、台阶表面等) 表面结构分析,表面缺陷分析(样品的无 序程度、台阶特征等),表面原子逐层生长 过程分析(是否形成结晶、表面重构等) 典型应用:RHEED 监控人造超晶格材料的 生长(分子束外延、原子层外延或分子层 外延生长等) 11、用爱瓦尔德图解法证明布拉格定律。 答:作一个长度等于 1/λ的矢量 K0,使它平行于入射光束,并取该矢量的端点 O 作为倒点阵的原点。然后用与矢量 K0 相同的比例尺作倒点阵。以矢量 K0 的起 始点 C 为圆心,以 1/λ为半径作一球,则从(HKL)面上产生衍射的条件是对应的 倒结点 HKL(图中的 P 点)必须处于此球面上,而衍射线束的方向即是 C 至 P 点的 联接线方向,即图中的矢量 K 的方向。当上述条件满足时,矢量(K- K0)就是倒 点阵原点 O 至倒结点 P(HKL)的联结矢量 OP,即倒格失 R*HKL.于是衍射方程 K- K0=R*HKL 得到了满足。即倒易点阵空间的衍射条件方 程成立。
材料测试技术及方法知到章节答案智慧树2023年山东理工大学
材料测试技术及方法知到章节测试答案智慧树2023年最新山东理工大学第一章测试1.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。
参考答案:对2.有一倒易矢量为g*=2a*+2b*+c*。
参考答案:2213.下列条件不属于X射线发生衍射的必要条件。
参考答案:布拉格方程4.根据晶带轴理论，同一晶带的各晶面与晶带轴的关系为。
参考答案:平行5.M层电子回迁到K层后，多余的能量放出的特征X射线称。
参考答案:Kβ6.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。
参考答案:47.体心立方晶体（111）晶面族的多重性因素是。
参考答案:88.利用XRD进行分析，下列说法不正确的是。
参考答案:衍射峰的峰强只与材料中该样品的含量有关9.用CuKα辐射（λ=0.154 nm）照射Ag（面心立方）求其点阵常数，测得第一衍射峰位置38°，下列说法正确的是。
参考答案:α=β=γ=90°;根据消光条件，Ag的第一衍射峰为（111）;Ag的点阵常数为0.410nm;根据条件可知，Ag的第一衍射峰对应的θ为19°10.已知Ni对CuKα和CuKβ辐射的质量吸收系数分别为49.03和290cm2/g，若将CuKα辐射的强度降低至入射时的70％需要使用多厚的Ni滤波片。
参考答案:0.008mm第二章测试1.单晶衍射花样中所有斑点对应的晶面属于同一个晶带。
参考答案:对2.SAED照片中多晶衍射环和粉末德拜衍射花样一样，随着环直径增大，衍射晶面指数也由低到高。
参考答案:对3.与X射线衍射相比，电子衍射束的强度较大，拍摄衍射花样时间短。
参考答案:对4.电子衍射常作为透射电镜的附件使用，请叙述观察薄膜样品的基本要求有（）。
参考答案:薄膜样品应有一定强度和刚度，在制备、夹持和操作过程中不会引起变形和损坏 ;样品相对于电子束必须有足够的透明度; 在样品制备过程中不允许表面产生氧化和腐蚀;薄膜样品的组织结构必须和大块样品相同，在制备过程中，组织结构不变化5.电子衍射分析只适用于材料表层或薄膜样品的结构分析。
材料测试技术课后题答案
大功率转靶衍射仪与普通衍射仪相比，在哪两方面有其优越性？答：①提高X射线强度：②缩短了试验时间2、何为特征X射线谱？特征X射线的波长与（管电压）、（管电流）无关，只与（阳极材料）有关。
答：由若干条特定波长的谱线构成。
当管电压超过一定的数值（激发电压V激）时产生。
不同元素的阳极材料发出不同波长的X射线。
因此叫特征X射线。
什么是Ka射线？在X射线衍射仪中使用的是什么类型的X射线？答：L壳层中的电子跳入K层空位时发出的X射线，称之为Ka射线。
Ka射线的强度大约是K 6射线强度的5倍，因此，在实验中均采用Ka射线。
Ka谱线又可分为Kal和Ka 2, K a 1的强度是K a 2强度的2倍，且Kal和Ka 2射•线的波长非常接近，仅相差0.004A左右，通常无法分辨，因此，一般用Ka来表示。
但在实际实验中有可能会出现两者分开的情况。
AI是面心立方点阵，点阵常数a=4.049A,试求（111）和（200）晶面的面间距。
计算公式为:dhkl=a （h2+k2+l2）-l/2答：dlll=4.049/（12+12+12）-l/2=2.338A：d200=4.049/（22）-l/2=2.0245A说说不相干散射对于衍射分析是否有利？为什么？答：有利。
不相干散射线由于波长各不相同，因此不会互相干涉形成衍射，所以它们散布于各个方向，强度一般很低，它们在衍射工作中只形成连续的背景。
不相干散射的强度随sin 0/'的增大而增强，而且原子序数越小的物质，其不相干散射愈大，造成对衍射分析工作的不利影响。
6、在X射线衍射分析中，为何要选用滤波片滤掉KB射线？说说滤波片材料的选取原则。
实验中，分别用Cu靶和M。
靶，若请你选滤波片，分别选什么材料？答：（1）许多X射线工作都要求应用单色X射线，由于Ka谱线的强度高，因此当要用单色X 射线时，一般总是选用Ka谱线。
但从X射线管发出的X射线中，当有Ka线时，必定伴有KB 谱线及连续光谱，这对衍射工作是不利的，必须设法除去或减弱之，通常使用滤波片来达到这一目的。
材料现代分析方法(期末复习)·思考题(6～10章)
《材料现代分析方法》期末复习
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为调制信号而得到的一种像衬度，这种像衬度表示了微区化学成分的差异。 在原子序数 Z 小于40的范围内，背散射电子的产额对原子序数十分敏感。以利用背散射 电子的亮暗衬度来判断相应区域原子序数的高低，对金属及其合金进行显微组织分析。 （原子序数较高（重元素）的区域收集到的背散射电子较多， 图像较亮；而轻元素区域 图像较暗）
10. 对 p.90 例二中的单电子衍射花样进行标定。
11. 金属薄膜样品制备的基本要求有哪些？ A.薄膜对于电子束应该是“透明”的，即电子束可以穿透薄膜。一般样品厚度为50～
200nm，合适的厚度与加速电压、金属材料密度有关。加速电压越高，薄膜允许厚度越 大；材料密度越大，薄膜允许厚度越小。
B.制得的薄膜应该与大块样品具有相同的组织结构，即薄膜制备过程中材料的显微组 织和性能未发生变化。故薄膜的最后减薄只能采用无应力的化学或电化学抛光方法，以 尽量减少机械损伤或热损伤。
c.沿晶短口：是析出相、夹杂物及S、P 等有害杂质元素在晶界上偏聚使晶界强度降低 而导致的断裂。属于脆性断裂，断口无塑性变形迹象。 图像特点：断裂沿晶界发生，故断口微观特征呈冰糖块状或石块状。
3. 简述背散射电子原子序数衬度原理。 背散射电子原子序数衬度是利用 对原子序数或化学成分变化敏感 的背散射电子信号作
3、透射电镜的电子光学部分可分为哪几个系统？ 照明系统、样品室、成像系统、图像观察与记录系统。
3. 根据 p.76 图 7-3 说明透射电镜成像原理。 遵循阿贝成像原理，可以简单地描述为两次干涉作用：
（1）平行光束（入射波）受到有周期性特征物体的散射作用在后焦面上形成衍射谱， （2）各级衍射波通过干涉重新在像平面上形成反映物的特征的像。
现代材料分析测试技术材料分析测试技术-1
据说日本电子已经制造了带球差校正器的透射电 镜，但一个球差校正器跟一台场发射透射电镜的 价格差不多。
TEM Cs Corrector
Un-corrected
Corrected
No Fringe
什么原因导致这样的结果呢？原来电磁透镜也和光学透 镜一样，除了衍射效应对分辨率的影响外，还有像差对 分辨率的影响。由于像差的存在，使得电磁透镜的分辨 率低于理论值。电磁透镜的像差包括球差、像散和色差。
一、球差
球差是因为电磁透镜的中心区域磁场和边缘区域磁场对 入射电子束的折射能力不同而产生的。离开透镜主轴较 远的电子（远轴电子）比主轴附近的电子（近轴电子） 被折射程度大。
原来的物点是一个几何点，由于球差的影响现在变成了
半径为ΔrS的漫散圆斑。我们用ΔrS表示球差大小，计
算公式为：
rS
1 4
C
s
3
（1-10）
式中 Cs表示球差系数。 通常，物镜的球差系数值相当于它的焦距大小，
约为1-3mm,α为孔径半角。从式（1-10）中可以 看出，减小球差可以通过减小球差系数和孔径半 角来实现。
引起电子能量波动的原因有两个， 一是电子加速电压不稳，致使入射 电子能量不同；二是电子束照射试 样时和试样相互作用，部分电子产 生非弹性散射，致使能量变化。
最小的散焦斑RC。同 样将RC折算到物平面
上，得到半径为ΔrC 的圆斑。色差ΔrC由 下式来确定：
rC
Cc
E E
（1-12）
更短的波长是X射线。但是，迄今为止还没有找到能使X 射线改变方向、发生折射和聚焦成象的物质，也就是说 还没有X射线的透镜存在。因此X射线也不能作为显微镜 的照明光源。
电子材料期末练习题及部分作业答案
.填空练习：1、信息、和是现代人类社会赖以生存和发展的三大支柱。
2、晶体的宏观特性除了自范性、均一性、稳定性外，还具有和，晶体的这些宏观特性是由晶体内部结构的周期性决定的。
3、如果晶体由完全相同的一种粒子组成，而粒子可被看作小圆球，则这些全同的小圆球最紧密的堆积称为，其配位数最大，为。
4、常见的点缺陷除了空位，还包括和。
5、实际晶体中存在各式各样的缺陷，其微观缺陷包括点缺陷、和。
6、晶体中粒子的扩散可归纳为两种典型的形式，即扩散和扩散。
7、在半导体电子器件的制作中所使用的扩散方式主要有两种类型，即恒定表面源扩散和。
8、线缺陷主要指位错，位错有两种基本类型，即和。
9、任何物质，只要存在载流子，就可以在电场作用下产生导电电流。
按导电载流子的种类，电子材料的电导可分为和。
10、电介质在电场的作用下产生感应电荷的现象，称之为。
11、克劳修斯-莫索蒂方程建立了可测物理量εr（宏观量）与质点极化率α（微观量）之间的关系，其方程表达式为。
12、复介电常数的表达式为，复介电常数的虚部表示。
13、介质的特性都是指在一定的电场强度范围内的材料特性，当电场强度超过某一临界时，介质由介电状态变为导电状态，这种现象称为，相应的临界电场强度称为。
14、在较强的交变电场作用下，铁电体的极化强度P随外电场呈非线性变化，而且在一定的温度范围内，极化强度P呈现出滞后现象，这个P—E回线就称为。
15、温度变化引起材料中自发极化改变、表面产生净电荷的现象称为。
16、铁磁体在很弱的外加磁场作用下能显示出强磁性，这是由于铁磁体内部存在着自发磁化的小区域的缘故。
17、在较强的交变磁场作用下，铁磁体的磁感应强度B随外磁场呈非线性变化,而且磁感应强度B呈现出滞后现象，这个B—H回线就称为。
18、增益系数g的物理意义是。
19、吸收系数α的物理意义是。
20、根据半导体材料的禁带宽度可算出相应的本征吸收长波限。
如硅材料的禁带宽度为1.12eV，则吸收波长限等于，GaAs的禁带宽度为1.43eV，则吸收波长限等于。
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、未知x射线定性分析中存有三种索引，未知物质名称可以使用（）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、电子束与液态样品相互作用产生的物理信号中能用作测试1nm厚度表层成分分后析的信号是（）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.轻易比较法d.k值法5、以下分析方法中分辨率最低的就是（）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层电子拿下核外，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读取获得样品的形貌阴之木元素的成分原产像是，这种分析方法就是（）第1页/共6页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、热分析技术无法测试的样品就是（）a.固体b.液体c.气体15、以下热分析技术中，（）就是对样品池及滴定法池分别冷却的测试方法a.dtab.dscc.tga二、填空题（每空1分，共20分）1、由x射线管升空出的x射线可以分成两种类型，即为和。
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。