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。
材料分析方法课程教学大纲-本科s
《材料分析方法》课程教学大纲（06级）编号：40083030英文名称：Material Analysis Methods适用专业：金属材料工程责任教学单位：材料系金属材料工程教研室总学时：46学时(其中实验学时2)：学分：3考核形式：考试课程类别：专业基础课修读方式：必修教学目的：《材料分析方法》是金属材料工程专业一门重要的专业基础课。
通过学习本课程，使学生了解材料结构与性能的表征方法和有关测试仪器的结构原理及其应用，掌握近代材料的主要仪器分析方法所涉及的制样技术、图谱解析和它们在材料研究领域中的具体应用。
主要教学内容与要求：一．X射线衍射分析1．了解X射线的本质及其产生2．掌握X射线与物质的相互作用；3．掌握X射线衍射理论及其衍射方法：粉末照相法与衍射仪法4．掌握X射线物相分析5．了解X射线宏观应力测定原理及其应用二．电子显微分析1．了解电子与物质的相互作用2．理解透射电镜的结构、成像原理及主要性能指标，理解电子衍射原理及衍射花样的标定，掌握金属薄膜的透射电子显微分析方法3．理解扫描电子显微镜的工作原理、构造及性能，理解像衬度，掌握扫描电子显微分析方法4．掌握电子探针仪的工作原理、构造，熟悉电子探针仪的分析方法，了解其应用三．电子能谱、光谱分析分析1．掌握X射线光电子能谱分析的基本原理、仪器构造，了解光电子能谱的应用2．了解俄歇电子能谱及原子探针显微分析工作原理和应用3．掌握光谱分析的原理，了解其应用4．了解其他光谱分析的原理和应用四．其他分析方法1．掌握热分析——差热分析、示差量热分析、热重分析方法的基本原理，了解各种热分析法的应用2．了解材料的其他分析研究方法本课程与其它课程的联系与分工：学习本课程前学生应先修完《大学物理》、《普通化学》、《物理化学》、《材料科学基础》等课程。
可为后续专业课程的相关内容提供分析与检测的理论依据及方法。
学时分配表:实验要求实验名称：扫描电镜及其观察实验目的：了解扫描电镜的构造、工作原理及样品制备，了解扫描电镜图像衬底原理及其应用。
材料分析6-TEM黑白
①球差：由于电磁透镜中心区域和边缘区域对电子的 会聚能力不同所造成，远轴电子折射得比近轴电子厉 害，二者不交于一点，像平面上形成漫散圆斑，半径 为rSM，还原到物平面上为：
rSM 3 rs = = Cs ⋅α M
式中Cs—球差系数, α—透镜孔径半角. 欲减小球差，采 用尽量小的α值。
②像散：由于透镜磁场的非旋转对称, 使得某些方向对
二、电磁透镜的像差、分辨能力、场深与焦长
电子波长很短，U=100KV时，λ=0.037 Å，用这 样短波长的波作为电子显微镜的光源时，最小分辨距 离应达到半波长，约为0.02 Å； 实际上电镜无法达到 这么高的分辨率本领，相差两个数量级, 原因是电磁 透镜具有比光学透镜大得多的几何像差。
1 像差
经电磁透镜放大后，像与物存在形状上的差异，即 电磁透镜不能将一个理想的物点聚为一个理想的像点， 而是一个漫散圆斑；将漫散圆斑半径除以放大倍数，还 原为物点的半径，称为像差。 包括：球差、像散、色差、衍射差。其中球差和像 散均是由透镜磁场几何缺陷所造成，合称为几何像差。
2．电磁透镜的极限分辨本领
像散和色差都可以采取一定的措施予以减小,因此分辨 本领取决于球差和衍射效应所产生的散焦斑尺寸大 小。 对于光学玻璃透镜来说，可以采用会聚透镜和发散透 镜的组合，或设计特殊形状的折射面来矫正球差，将 球差减至可忽略的程度，所以它的分辨本领主要取决 于光的衍射效应，最佳情况下达到照明源的半波长。 电磁透镜总是会聚透镜，至今尚未找到一种矫正球差 行之有效的方法，减小孔径角，球差散焦斑的半径可 显著减小，但衍射效应埃利斑半径却增大了，因此两 者必须兼顾考虑。
从式可见： 电子束波长随加速电压而变, 电压越高, 波长越短。 当U=100KV时，λ=0.037 Å，约为可见光波长的十 万分之一。采用这样短波长的电子波作照明源，可 显著提高显微镜的分辨本领和放大倍数; 为了获得单色的电子波，加速电压必须非常稳定。
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。
材料分析测试技术复习题 附答案
材料分析测试技术复习题【第一至第六章】1.X射线的波粒二象性波动性表现为：－以波动的形式传播，具有一定的频率和波长－波动性特征反映在物质运动的连续性和在传播过程中发生的干涉、衍射现象粒子性突出表现为：－在与物质相互作用和交换能量的时候－X射线由大量的粒子流(能量E、动量P、质量m)构成，粒子流称为光子－当X射线与物质相互作用时，光子只能整个被原子或电子吸收或散射2.连续x射线谱的特点，连续谱的短波限定义：波长在一定范围连续分布的X射线，I和λ构成连续X射线谱开始直到波长无穷大λ∞，•当管压很低（小于20KV 时），由某一短波限λ波长连续分布处)向短•随管压增高，X射线强度增高，连续谱峰值所对应的波长（1.5 λ0波端移动•λ正比于1/V, 与靶元素无关•强度I：由单位时间内通过与X射线传播方向垂直的单位面积上的光量子数的能量总和决定（粒子性观点描述）•单位时间通过垂直于传播方向的单位截面上的能量大小，与A2成正比（波动性观点描述）短波限:对X射线管施加不同电压时，在X射线的强度I 随波长λ变化的关系，称为短波限。
曲线中，在各种管压下的连续谱都存在一个最短的波长值λ3.连续x射线谱产生机理【a】.经典电动力学概念解释：一个高速运动电子到达靶面时，因突然减速产生很大的负加速度，负加速度引起周围电磁场的急剧变化，产生电磁波，且具有不同波长，形成连续X射线谱。
【b】.量子理论解释：* 电子与靶经过多次碰撞，逐步把能量释放到零，同时产生一系列能量为hυi的光子序列，形成连续谱* 存在 ev=hυmax，υmax=hc/ λ0, λ0为短波限，从而推出λ0＝1.24/ V （nm) （V 为电子通过两极时的电压降，与管压有关）。
* 一般 ev ≥ h υ,在极限情况下，极少数电子在一次碰撞中将全部能量一次性转化为一个光量子4.特征x 射线谱的特点对于一定元素的靶，当管压小于某一限度时，只激发连续谱，管压增高，射线谱曲线只向短波方向移动，总强度增高，本质上无变化。
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：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。
1-5 下列原子核中，哪些核没有自旋角动量？12C 6、19F 9、31P 15、16O 8、1H 1、14N 7。
答：12C6和16O8没有自旋角动量。
材料近代分析测试方法
1.X射线的本质X射线是电磁波的一种，具有波粒二象性，波长在10 -3 ~10 nm 之间左右，与晶格常数为同一数量级。
2.X射线的产生X射线是由阴极产生的高速运动着的带电粒子（电子）在加速电场下与阳极靶撞击突然被阻止时，伴随电子动能的消失或转化而产生的。
3.X射线谱: X射线强度I在一定的管电压（如20KV）以下，X射线强度随波长连续变化，称这种谱线为连续X射线谱，即连续谱。
连续谱的形成：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。
连续谱的特点：在短波方向上有短波限λ0，每条谱线都有一个强度最大值，最大值出现在1.5λ0处，随管电压增大，强度相应增高，谱线的短波限和强度最大值均相短波方向移动。
特征X射线：在连续X射线谱的基础上产生。
当管电压继续升高，大于某个临界值时，在连续谱线的某个波长处出现强度峰，成为特征X射线。
特点：在连续谱上出现特征谱线，常见Kα，Kβ两条。
靶材一定，随管电压增高，只是强度相应增加，但特征谱线的位置（波长）不变——由此称为标识谱。
特征X射线产生的机理：高速电子靶内一些原子的内层电子会被轰出，使原子处于能级较高的激发态。
电子高激发态→低激发态，两特定能级间的能量差一定是固定的5.X射线与物质的相互作用：散射，吸收，穿透X射线的散射相干散射：X射线光子与原子中的电子进行弹性碰撞而散射, 无能量损失,光子的方向改变了, 但波长没有变化。
相干散射是Ｘ射线晶体衍射的基础非相干散射(康普顿效应) ：入射X射线光子与原子中束缚弱的电子碰撞，产生反冲电子，入射线的能量对电子作功而消耗一部份后，剩余部份以X射线向外辐射。
入射X射线光子的方向和波长（能量）均改变，不能参与衍射，形成衍射花样的背底。
X射线的吸收（衰减）：一单色X射线透过一层均匀物质时，其强度将随穿透深度的增加呈指数规律减弱，线吸收系数μl表示沿穿透方向单位长度X射线的衰减程度，与X射线的波长、吸收物质、吸收物质物理状态有关质量吸收系数μm表示单位质量物质对X射线的吸收程度，只与X射线的波长和吸收物质有关。
智慧树答案材料分析与测试技术知到课后答案章节测试2022年
第一章1.材料被激发而产生的信号有（）。
答案:电子;光子;磁;热第二章1.特征X射线的波长仅与靶材(Z)有关，而与X射线光管的加速电压(超过激发电压)无关（）答案:对2.由布拉格方程变形而引入的干涉指数描述正确的是（）。
答案:干涉指数表示的晶面不一定存在原子3.只要结构因子不为零，那么衍射一定能够发生（）答案:错4.X射线多晶衍射仪主要组成部分包括（）。
答案:X射线强度测量处理系统;X射线发生器;测角仪5.无需加入内标物的X射线定量分析方法包括（）。
答案:直接法;任意内标法6.入射X射线的波长选择应该（）。
答案:远离吸收限7.反射球半径等于（）。
答案:波长倒数第三章1.透射电镜分辨只受像差的影响.（）。
答案:错2.选区光阑在透射电镜中的位置是（）。
答案:物镜的像平面3.电磁透镜的像差包括（）。
答案:象散;球差;几何像差;色差4.明场像是质厚衬度，暗场像是衍射衬度。
（）答案:错5.透射电子显微镜的成像系统包括（）答案:物镜;中间镜;投影镜第四章1.电子束与固体样品相互作用产生的信号中，能产生表面形貌衬度的有（）。
答案:背散射电子;二次电子2.扫描电子显微镜的分辨率的主要影响因素有（）。
答案:检测信号的种类3.扫描电镜二次电子像提供的表面形貌衬度应用极其广泛，主要包括（）。
答案:磨损及腐蚀分析;金相分析;断口分析;粉末形貌分析4.能谱仪的元素分析范围比波谱仪更大。
（）答案:错5.能谱仪可作为附件安装在扫描电子显微镜和透射电子显微镜上,进行微观组织、晶体结构和化学成分三位一体的原位分析。
（）答案:对第五章1.与光谱分析方法紧密相关的电磁辐射与物质的相互作用有（）答案:发射;吸收;散射2.光谱的定量分析方法主要有（）答案:内标法;标准加入法;标准曲线法3.光谱分析仪器的信号发生器主要有下列哪些部件构成（）答案:样品引入系统;光源;波长选择系统4.原子光谱包括（）答案:原子发射光谱;原子的X射线分析;原子吸收光谱;原子荧光光谱5.分子光谱包括（）答案:分子荧光磷光光谱;紫外可见吸收光谱;红外吸收光谱;拉曼光谱。
材料表征与检测技术课程教学大纲
《材料表征与检测技术》课程教学大纲一、《材料表征与检测技术》课程说明（一）课程代码：08131026（二）课程英文名称：Material Characterizing and Testing Technology（三）开课对象：材料物理专业本科生（四）课程性质：《材料表征与检测技术》是材料物理专业的一门专业选修课。
本课程的任务是阐明各种方法的物理原理、仪器的主要结构、各种实验方法，更突出介绍每种仪器的功能和应用范围，使学生了解并能正确选用仪器以获得必要的信息。
（五）教学目的通过本课程的学习，使学生能够选择材料分析语测试方法，能够看懂或能够分析一般的测试结果。
（六）教学内容本课程主要包括X射线衍射分析原理，X射线多晶衍射方法及应用，透射电子显微分析，扫描电子显微镜与电子探针，光谱分析等几个部分。
（七）教学时数教学时数：72 学时学分数： 4 学分教学时数具体分配：（八）教学方式以板书为主要形式的课堂教学和演示为主的实验教学（九）考核方式和成绩记载说明考核方式为考试。
严格考核学生出勤情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格。
综合成绩根据平时成绩和期末成绩评定，平时成绩占40% ，期末成绩占60% 。
二、讲授大纲与各章的基本要求第一章 X射线衍射分析原理教学要点：1.了解X射线物理学基础2.掌握X射线衍射晶体学基础3.掌握X射线衍射强度公式教学时数：6教学内容：1.1 概述1.2 X射线物理学基础1.2.1 X射线的产生和性质1.2.2 X射线谱1.2.3 X射线与物质的相互作用1.3 X射线衍射晶体学基础1.3.1 晶体结构及表示方法1.3.2 倒异点阵1.4 X射线衍射方向1.4.1 劳埃方程1.4.2 布拉格方程1.4.3 衍射矢量方程1.5 X射线衍射强度1.5.1 多晶衍射花样的形成1.5.2 一个电子对X射线的散射1.5.3 原子对X射线的散射考核要求：1.了解X射线物理学基础2.掌握X射线衍射晶体学基础3.掌握X射线衍射强度公式第二章 X射线多晶衍射方法及应用教学要点：1.了解多晶衍射方法2.了解X射线的物相分析3.掌握点阵常数的精确测定4.掌握宏观应力的测定教学时数：8教学内容：2.1 多晶衍射方法2.1.1 德拜照相法2.1.2 立方系多晶衍射花样的测量2.1.3 X射线衍射仪2.2 X射线物相分析2.2.1 物相定性分析2.2.2 物相定量分析2.3 点阵常数的精确测定2.3.1 基本原理2.3.2 误差来源2.3.3 常用方法2.4 宏观应力测定2.4.1 内应力的分类2.4.2 测定原理2.4.3 测试方法及条件2.5 微观应力的测定2.5.1 射线的宽化2.5.2 近似函数法考核要求：1.了解多晶衍射方法2.了解X射线的物相分析3.掌握点阵常数的精确测定4.掌握宏观应力的测定第三章透射电子显微分析教学要点：1.了解透射电镜的构造及工作原理2.掌握电子衍射谱的特征和分析教学时数：8教学内容：3.1概述3.2电子与固体的相互作用3.2.1电子波长3.2.2电子散射3.2.3电子散射能力3.3透射电镜的构造和工作原理3.3.1电磁透镜3.3.2照明系统3.4电子衍射谱的特征和分析3.4.1正倒空间点阵的基本关系3.4.2衍射谱的基本特征3.4.3衍射谱的标定3.5TEM显微图像寸度分析3.5.1质量寸度和TEM图像3.5.2衍射寸度和TEM图像第四章扫描电子显微镜与电子探针教学要点：1.了解电子显微镜2.了解电子探针的工作原理和结构3.掌握电子探针仪的分析方法和应用教学时数：6学时教学内容：4.1扫描电子显微镜4.1.1电子与样品物质的交互作用4.1.2扫描电子显微镜的原理、结构和性能4.2电子图像分析4.2.1二次电子像的寸度4.2.2倍散射电子像的寸度4.3电子探针的工作原理与结构4.3.1波谱仪的原理4.3.2能谱仪的原理4.4电子探针仪的分析方法4.4.1定点分析4.4.2线扫描分析考核要求:1.了解电子显微镜2.了解电子探针的工作原理和结构3.掌握电子探针仪的分析方法和应用第五章光电子能谱与俄歇电子教学要点：1.了解光电子能谱的基本原理2.掌握光电子能谱实验技术3.掌握光电子能谱的应用教学时数：6学时教学内容：5.1光电子能谱的基本原理5.1.1概述5.1.2测量原理5.2光电子能谱实验技术5.2.1光电子能谱仪5.2.2样品的测定5.3光电子能谱的应用5.3.1定性分析5.3.2定量分析5.3.3化学结构的分析5.4俄歇电子能谱分析5.4.1机本原理5.4.2能谱分析5.4.3应用考核要求:1.了解光电子能谱的基本原理2.掌握光电子能谱实验技术3.掌握光电子能谱的应用第六章光谱分析教学要点：1.了解光谱分析法及其分类2.掌握原子发射光谱法3.掌握原子吸收光谱法教学时数：6学时教学内容：6.1 光谱分析法及其分类6.2 原子、分子与光谱6.2.1 原子能态与光谱6.2.2 分子能态与光谱6.3 原子发射光谱6.3.1 基本原理6.3.2 原子发射光谱仪6.3.3 分析方法6.4 原子吸收光谱法6.4.1 基本原理6.4.2 原子吸收分光度计6.5 分子振动光谱法6.5.1 基本原理6.5.2 吸收光谱法考核要求：1.了解光谱分析法及其分类2.掌握原子发射光谱法3.掌握原子吸收光谱法第七章热分析技术教学要点：1.了解差热分析2.掌握差式扫描量热法教学时数：6学时教学内容：7.1概述7.2差热分析7.2.1基本原理7.2.2差热分析方法7.2.3影响的因素7.3差热扫描量法7.3.1基本原理7.3.2影响的因素7.3.3应用7.4热重分析7.4.1基本原理7.4.2影响的因素7.4.3应用7.5热分析仪器的发展趋势7.5.1发展趋势7.5.2综合应用考核要求：1.了解差热分析2.掌握差式扫描量热法第八章材料动态力学实验技术教学要点：1.了解惯性效应的概念2.了解中低速冲击载荷实验装置3.掌握动态参量测量技术教学时数：6课时教学内容：8.1概述8.2惯性效应的概念8.3中低速冲击载荷实验装置8.3.1变率实验8.3.2高应变率实验8.3.3更高应变率实验8.4高速和超高速冲击载荷试验装置8.5动态参量测量技术8.5.1位移和速度的测量8.5.2变形和应变的测量8.5.3温度的测量考核要求：1.了解惯性效应的概念2.了解中低速冲击载荷实验装置3.掌握动态参量测量技术三、推荐教材和参考书目（一）《材料现代分析测试方法》王富耻主编第一版北京理工大学出版社 2006（二）参考书1.《材料分析方法》周玉主编第二版机械工业出版社 20042.《材料近代分析测试方法》常铁军等主编哈尔滨工业大学出版社 1999。
电子与物质的交互作用
目前在扫描电镜中二次电子像的分辨率— 般在3—6nm之间(取决于电子枪类型及电子光 学系统结构)，在透射扫描电镜中达到2—3nm 。
3．信号收集效率高
在入射电子束作用下，样品上被照射区产生的 二次电子信号(以及后面即将谈到的其它几种信号) 都是以照射点为中心向四面八方发射的(相当于点 光源)其中在样品表面以上的半个球体内的信号是 可能被收集的。
电子与物质的交互作用
第一节 散射
当一束聚焦电子沿一定方向射到样品上 时，在样品物质原子的库仑电场作用下，入 射电子方向将发生改变，称为散射。
原子对电子的散射还可以进一步分为弹性 散射和非弹性散射。
在弹性散射中，电子只改变运动方向，基 本上无能量变化。
在非弹性散射中，电子不但改变力向、能 量也有不同程度的衰减，衰减部分转变为热、 光、x射线、二次电子等。
原子对入射电子在θn角方向的弹性散射振幅(即散射因 子)是
式中，Z代表核对入射电子的弹性散射；fx(θn)是原 子对x射线的散射因子，由于只有核外电子才对x射线有 散射作用，所以这一项代表核外电子对入射电子的散射 作用，它的负号表示核外电子的负电荷对原子核的弹性 散射的屏蔽作用。
一般说来，原子对电子的散射还较对x射线的散射 为强，因此电子在物质的内部的穿透深度要较x射 线小得多。
利用俄歇电子进行元素分析的仪器称谓俄歇电子能谱 仪(AES)。
俄歇电子具有以下特点
1．适于分析轻元素及超轻元素
因为这些元素的特征x射线产额很低，例如A1(z＝ 13)的δx为0.040，而C(Z＝6)的δx只有0.0009，相应 的信息强度十分微弱,而这类元素俄歇电子产额很高， 因此．用其进行成分分析时灵敏度远远优于x射线。