材料分析测试方法习题整理
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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。
材料分析方法题目(完整版)
.要观察钢中基体和析出相地组织形态，同时要分析其晶体结构和共格界面地位向关系，如何制备样品?以怎样地电镜操作方式和步骤来进行具体分析?资料个人收集整理，勿做商业用途
.动力学理论和运动学有什么区别?为什么说运动学理论是动力学在一定条件下地特例?
．洛伦兹因数是表示什么对衍射强度地影响？其表达式是综合了哪几方面考虑而得出地？
．试述衍射强度公式中各参数地含义？
．衍射线在空间地方位取决于什么？而衍射线地强度又取决于什么？
习题四
.试述射线粉末衍射仪由哪几部分组成，它们各自有哪些作用？
．测角仪在采集衍射图时，如果试样表面转到与入射线成角，则计数管与入射线所成角度为多少？能产生衍射地晶面，与试样地自由表面是何种几何关系？资料个人收集整理，勿做商业用途
．试比较外标法、内标法、值法、直接比较法和全谱拟合法五种定量分析方法地优缺点？
．精确测定点阵参数校正或消除误差常用地有哪三种方法？
．试总结衍射花样地背底来源，并提出一些防止和减少背底地措施.
习题六
．在一块冷轧钢板中可能存在哪几种内应力？它地衍射谱有什么特点？
．宏观应力对射线衍射花样地影响是什么？衍射仪法测定宏观应力地方法有哪些？
第八章
.透射电镜主要由哪几大系统构成？各系统之间关系如何？
.照明系统地作用是什么？它应满足什么要求？
.成像系统地主要构成及其特点是什么？
.分别说明成像操作和衍射操作地方法，并画出光路图
.样品台地结构与功能如何？它应满足那些要求？
第九章
.分析电子衍射与射线有何异同？
.倒易点阵与正点正间关系如何？倒易点阵与晶体地电子衍射斑点之间有何对应关系？
一、解释名词
材料分析方法答案及题型
材料分析方法答案及题型1.题目：根据样品的波谱图进行材料分析，属于什么材料？答案：根据波谱图可判定为有机化合物。
题型：判断题2.题目：以下哪种试验方法可用于材料的腐蚀性分析？A.火焰伸缩试验B.电化学腐蚀试验C.熔点测定D.红外光谱分析答案：B.电化学腐蚀试验题型：选择题3.题目：材料的断裂强度可以通过以下哪种方法分析？A.电化学腐蚀试验B.硬度测试C.热分析D.X射线衍射答案：B.硬度测试题型：选择题4.题目：下列哪种方法可以用于材料的晶体结构分析？A.红外光谱分析B.熔点测定C.X射线衍射D.电化学腐蚀试验答案：C.X射线衍射题型：选择题5.题目：根据样品的密度测定结果，可以初步判断材料的？A.晶体结构B.机械性能C.导电性D.成分答案：D.成分题型：选择题6.题目：以下哪种方法可用于材料的表面形貌及粗糙度分析？A.红外光谱分析B.扫描电子显微镜分析C.热分析D.硬度测试答案：B.扫描电子显微镜分析题型：选择题7.题目：材料的热稳定性可以通过以下哪种方法进行分析？A.电化学腐蚀试验B.熔点测定C.X射线衍射D.红外光谱分析答案：B.熔点测定题型：选择题8.题目：根据样品的断口形貌观察结果，可以初步判断材料的？A.密度B.成分C.机械性能D.晶体结构答案：C.机械性能题型：选择题9.题目：以下哪种方法可用于材料的热分解性分析？A.等离子体质谱法B.红外光谱分析C.热重分析D.电化学腐蚀试验答案：C.热重分析题型：选择题10.题目：材料的导电性质可以通过以下哪种方法分析？A.热分析B.X射线衍射C.红外光谱分析D.电导率测试答案：D.电导率测试。
材料分析方法考试试题（精华）大全（精华版）
材料结构分析试题1（参考答案）一，基本概念题（共8 题，每题7 分）1．X 射线的本质是什么？是谁第一发觉了X射线，谁揭示了X射线的本质？答：X 射线的本质是一种横电磁波？伦琴第一发觉了X 射线，劳厄揭示了X 射线的本质？2．以下哪些晶面属于[ 1 11]晶带？（111），（231），（231），（211），（101），（101），（133），（110），（112），（132），（011），（212），为什么？答：（110）（231），（211），（112），（101），（011）晶面属于[ 1 11]晶带，由于它们符合晶带定律：hu+kv+lw=0 ；3．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？答：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；某立方晶系晶体，其{100} 的多重性因子是6？如该晶体转变为四方晶系多重性因子是4；这个晶面族的多重性因子会随对称性不同而转变；4．在一块冷轧钢板中可能存在哪几种内应力？它们的衍射谱有什么特点？答：在一块冷轧钢板中可能存在三种内应力，它们是：第一类内应力是在物体较大范畴内或很多晶粒范畴内存在并保持平稳的应力；称之为宏观应力；它能使衍射线产生位移；其次类应力是在一个或少数晶粒范畴内存在并保持平稳的内应力；它一般能使衍射峰宽化；第三类应力是在如干原子范畴存在并保持平稳的内应力；它能使衍射线减弱；5．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, 供电掌握系统, 附加仪器系统；其中电子光学系统是其核心；其他系统为帮助系统；. 分别安装在什么位置. 其作用如何.6．透射电镜中有哪些主要光阑答：主要有三种光阑：①聚光镜光阑；在双聚光镜系统中, 该光阑装在其次聚光镜下方；作用: 限制照明孔径角；②物镜光阑；安装在物镜后焦面；作用 像差；进行暗场成像；: 提高像衬度；减小孔径角，从而减小 ③选区光阑 : 放在物镜的像平面位置；作用 : 对样品进行微区衍射分析；7．什么是消光距离 . 影响晶体消光距离的主要物性参数和外界条件是什么 . 答：消光距离 : 由于透射波和衍射波剧烈的动力学相互作用结果，使 在晶体深度方向上发生周期性的振荡，此振荡的深度周期叫消光距离；）定义一影正响因点素 :阵晶胞；体如积 ,由结构另因子 ,Bragg 角, 电子波长；I 0 和 Ig 2, 3 8．倒易点阵与正点阵之间关系如何 . 画出 fcc 和 bcc 晶体的倒易点阵， 并标，2， 3）定出义基本的矢点量 阵a * , 满b ,足* *答：倒易点阵与正点阵互为倒易；（ 1）二，综合及分析题（共 4 题，每题 11 分）(a 1 a 2 ) 1．打算 X 射线强度的关系式是23 2 e VV c的点阵的倒易点阵； 2 2M ，I I P F ( ) A ( )e 0 2 2 32 R mc 试说明式中各参数的物理意义 .答： I 0 为入射 X 射线的强度；λ 为入射 X 射线的波长R 为试样到观测点之间的距离；V 为被照耀晶体的体积V c 为单位晶胞体积P 为多重性因子，表示等晶面个数对衍射强度的影响因子；F 为结构因子，反映晶体结构中原子位置，种类和个数对晶面的影响因子；φ(θ) 为角因子，反映样品中参加衍射的晶粒大小，晶粒数目和衍射线位置 对衍射强度的影响；A( θ) 为吸取因子，圆筒状试样的吸取因子与布拉格角，试样的线吸取系数 12μl 和试样圆柱体的半径有关；平板状试样吸取因子与μ有关， A( ) 而与θ角无关；2M 表示温度因子；e 有热振动影响时的衍射 无热振动抱负情形下的 强度衍射强度2 M e 2．比较物相定量分析的外标法，内标法， 的优缺点？K 值法，直接比较法和全谱拟合法 答： 外标法 就是待测物相的纯物质作为标样以不同的质量比例另外进行标定， 并作曲线图； 外标法适合于特定两相混合物的定量分析， 特殊是同质多相 （同素 异构体）混合物的定量分析；内标法 是在待测试样中掺入肯定量试样中没有的纯物质作为标准进行定量 分析，其目的是为了排除基体效应； 内标法最大的特点是通过加入内标来排除基 体效应的影响，它的原理简洁，简洁懂得；但它也是要作标准曲线，在实践起来 有肯定的困难；K 值法 是内标法延长； K 值法同样要在样品中加入标准物质作为内标， 人们 常常也称之为清洗剂； K 值法不作标准曲线，而是选用刚玉 Al 2O 3 作为标准物 质，并在 JCPDS 卡片中，进行参比强度比较， K 值法是一种较常用的定量分析 方法；直接比较法 通过将待测相与试样中存在的另一个相的衍射峰进行对比， 求得 其含量的； 直接法好处在于它不要纯物质作标准曲线， 也不要标准物质， 它适合 于金属样品的定量测量；以上四种方法都可能存在因择优取向造成强度问题；Rietveld 全谱拟合定量分析方法 ；通过运算机对试样图谱每个衍射峰的外形 和宽度，进行函数模拟；全谱拟合定量分析方法，可防止择优取向，获得高辨论高精确的数字粉末衍射图谱， 是目前 X 射线衍射定量分析精度最高的方法； 不足 之处是：必需配有相应软件的衍射仪；3．请导出电子衍射的基本公式，说明其物理意义，并阐述倒易点阵与电子衍与电子衍射图的关系射图之间有何对应关系 . 说明为何对称入射 (B//[uvw]) 时，即只有倒易点阵原点 与电子衍射基本公式在推爱导瓦尔德球面上，也能得到除中心斑点以外的一系列衍射斑点 答：（1）由以下的电子衍射图可见子衍射基子衍射装. ，底版（hkl ）面满意衍射，透射束分别交于 0’和的中心斑， 斑；P ’R L tg 2∵ ∴ 2 θ很小，一般为 1~2 sin 2 cos 2 2 s in cos（ tg 2 tg 2 2 s in ）cos 2 由 2d sin 代入上式ld， L 为相机裘度R L 2 sin 即 Rd L 这就是电子衍射的基本公式；令 l k 肯定义为电子衍射相机常数kgk d R * （2），在 0 邻近的低指数倒易阵点邻近范畴，反射球面特别接近一个平面， 0 且衍射角度特别小 <1 ，这样反射球与倒易阵点相截是一个二维倒易平面；这些 低指数倒易阵点落在反射球面上， 倒易截面在平面上的投影；产生相应的衍射束； 因此， 电子衍射图是二维 （3）这是由于实际的样品晶体都有确定的外形和有限的尺寸，因而，它的倒 易点不是一个几何意义上的点，而是沿着晶体尺寸较小的方向发生扩展，扩展 量为该方向实际尺寸的倒数的 2 倍；4．单晶电子衍射花样的标定有哪几种方法？图 1 是某低碳钢基体铁素体相的电子衍射花样，请以与步骤；尝试—校核法为例，说明进行该电子衍射花样标定的过程图 1 某低碳钢基体铁素体相的电子衍射花样答：一般，主要有以下几种方法：1）当已知晶体结构时，有依据面间距和面夹角的尝试校核法；依据衍射斑2点的矢径比值或N值序列的R 比值法2）未知晶体结构时，可依据系列衍射斑点运算的面间距来查卡片的方法；3）标准花样对比法4）依据衍射斑点特点平行四边形的查表方法过程与步骤：JCPD（S PD F）(1) 图）测量靠近中心斑点的几个衍射斑点至中心斑点距离R1，R2，R3，R4....（见(2) 依据衍射基本公式1dR L求出相应的晶面间距d1，d2，d3 ，d4 ....(3) 由于晶体结构是已知的，某一d 值即为该晶体某一晶面族的晶面间距，故可依据d 值定出相应的晶面族指数依次类推；{hkl} ，即由d1查出{h1k1l1} ，由d2查出{h2k2l2} ，一，已知晶体结构衍射花样的标定尝试 - 核算（校核）法测量靠近中心斑点的几个衍射1. 1) 斑点至中心斑点距离 R 1， R 2，R 3， R 4 ...（. 见图）依据衍射基本公式2) 1R L (4) 测d 定各衍射斑点之间的夹(5) 打算离开中心斑点最近衍射斑点的指数；如 R 1 最短，就相应斑点的指数应求出相应的晶面间距 d 1， d 2， d 3，d 4为{h 1k 1l 1} 面族中的一个； .... 对于 h ，k ，l 三个指数中有两个相等的晶面族（例如 {112} ），就有 24 种标由于晶体结构法是；已知的，某一 d 值即为该晶体某一晶面族 3) 的晶面间距，故可根两据个指数d 值相定等，出另相一应指的数晶为面族0 指的晶数面族（例{110} ）有 12 种标法； ，即由 d 1查出三个{h 指1k 数1l 相1等} ，的由晶面d 2族查（出如{h {21k 121l }2}），有依8次种类标法；两个指数为 0 的晶面族有 6 种标法，因此，第一个指数可以是等价晶面中的{hkl} 推； 任意一个；(6) 打算其次个斑点的指数；其次个斑点的指数不能任选， 由于它和第 1 个斑点之间的夹角必需符合夹角 公式；对立方晶系而言，夹角公式为h 1 h 2 k 1 k 1k 2 l 1l 2cos 2 2 2 22 2h 1 l 1 h 2 k 2 l 27) 打算了两个斑点后，其它斑点可以依据矢量运算求得打算了两个斑点后，其它斑点可以依据矢量运算求得 R 3 R 1 R R 3 R 1 R 2即h 3 = h 1 + h 2 k3 = k 1 + k 2 L 3 = L 1 + L 2即 h = h 1 + h k = k + k L = L 1 + L 3 2 3 1 2 3 2依据晶带8)定律求零层倒易截面的法线方向，即晶带轴的指数 依据晶带定律求零层倒易截面的法线方向，即晶带轴的指数. [uvw] g g [ uvw] g h g 1k1h l 1k l 2 2 h k l h 2k 2 l 21 1 1 u v wh 1 k 1 l 1 h 1 k 1 l 1h 2 k 2 l 2 h 2 k 2 l 2材料结构分析试题2（参考答案）一，基本概念题（共8 题，每题7 分）1．试验中挑选X射线管以及滤波片的原就是什么？已知一个以Fe为主要成分的样品，试挑选合适的X 射线管和合适的滤波片？答：试验中挑选X 射线管的原就是为防止或削减产生荧光辐射，应当防止使用比样品中主元素的原子序数大2~6（特殊是2）的材料作靶材的X 射线管；挑选滤波片的原就是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，一般采纳比靶材的原子序数小1或2 的材料；分析以铁为主的样品，应当选用Co或Fe 靶的X射线管，它们的分别相应选择Fe 和Mn为滤波片；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）；答：它们的面间距从大到小按次序是：（100），（110），（111），（200），（210），（121），（220），（221），（030），（130），（311），（123）；3．衍射线在空间的方位取决于什么？而衍射线的强度又取决于什么？答：衍射线在空间的方位主要取决于晶体的面网间距，或者晶胞的大小；衍射线的强度主要取决于晶体中原子的种类和它们在晶胞中的相对位置；4．罗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：罗仑兹因数是三种几何因子对衍射强度的影响，第一种几何因子表示衍射的晶粒大小对衍射强度的影响，罗仑兹其次种几何因子表示晶粒数目对衍射强度的影响，罗仑兹第三种几何因子表示衍射线位置对衍射强度的影响；5．磁透镜的像差是怎样产生的答：像差分为球差, 像散, 色差.. 如何来排除和削减像差.球差是磁透镜中心区和边沿区对电子的折射才能不同引起的. 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剂的矫正磁场来进行补偿.色差是电子波的波长或能量发生肯定幅度的转变而造成的. 稳固加速电压和透镜电流可减小色差.6．别从原理，衍射特点及应用方面比较射在材料结构分析中的异同点；X 射线衍射和透射电镜中的电子衍答：原理: X 射线照耀晶体，电子受迫振动产生相干散射；同一原子内各电子散射波相互干涉形成原子散射波；晶体内原子呈周期排列，因而各原子散射波间也存在固定的位相关系而产生干涉作用，形成衍射；在某些方向上发生相长干涉，即特点: 1 ）电子波的波长比X 射线短得多2）电子衍射产生斑点大致分布在一个二维倒易截面内3）电子衍射中略偏离布拉格条件的电子束也能发生衍射4）电子衍射束的强度较大，拍照衍射花样时间短；应用：硬X射线适用于金属部件的无损探伤及金属物相分析，于非金属的分析；透射电镜主要用于形貌分析和电子衍射分析体结构或晶体学性质）软X 射线可用（确定微区的晶7．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深度范畴；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；来自表层感；5—10nm深度范畴；对样品表面化状态特别敏不能进行成分分析. 主要用于分析样品表面形貌；3) 吸取电子: 其衬度恰好和SE或BE信号调制图像衬度相反互补；; 与背散射电子的衬度吸取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，成分和晶体结构打算分分析；.. 可进行微区成5) 特点X 射线: 用特点值进行成分分析，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；适合做表面分析；来自样品表面1—2nm范畴；它8．为波谱仪和能谱仪？说明其工作的三种基本方式，并比较波谱仪和能谱仪的优缺点；答：波谱仪：用来检测X 射线的特点波长的仪器能谱仪：用来检测X 射线的特点能量的仪器优点:1 ）能谱仪探测X 射线的效率高；2）在同一时间对分析点内全部元素X 射线光子的能量进行测定和计数，在几分钟内可得到定性分析结果，而波谱仪只能逐个测量每种元素特点波长；3）结构简洁，稳固性和重现性都很好4）不必聚焦，对样品表面无特殊要求，适于粗糙表面分析；缺点：1）辨论率低.2）能谱仪只能分析原子序数大于到92 间的全部元素；11 的元素；而波谱仪可测定原子序数从43）能谱仪的Si(Li) 二，综合分析题（共探头必需保持在低温态，因此必需时时用液氮冷却；4 题，每题11 分）1．试比较衍射仪法与德拜法的优缺点？答：与照相法相比，衍射仪法在一些方面具有明显不同的特点，优缺点；也正好是它的（1）简便快速：衍射仪法都采纳自动记录，不需底片安装，冲洗，晾干等手续；可在强度分布曲线图上直接测量2θ和I 值，比在底片上测量便利得多；衍射仪法扫描所需的时间短于照相曝光时间；一个物相分析样品只需约15 分钟即可扫描完毕；此外，衍射仪仍可以依据需要有挑选地扫描某个小范畴，可大大缩短扫描时间；（2）辨论才能强：由于测角仪圆半径一般为185mm 远大于德拜相机的半径（m），因而衍射法的辨论才能比照相法强得多；如当用CuKa 辐射时，从2θ30o 左右开头，Kα双重线即能分开；而在德拜照相中2θ小于90°时K双重线不能分开；（3）直接获得强度数据：不仅可以得出相对强度，仍可测定确定强度；由照相底片上直接得到的是黑度，需要换算后才得出强度，而且不行能获得确定强度值；（4）低角度区的2θ测量范畴大：测角仪在接近2θ= 0°邻近的禁区范畴要比照相机的盲区小；一般测角仪的禁区范畴约为2θ＜3°（假如使用小角散射测角仪就更可小到2θ＝0.5～0.6°），而直径57．3mm 的德拜相机的盲区，一般为2θ＞8°；这相当于使用CuKα辐射时，衍射仪可以测得面网间距d 最大达3nmA 的反射（用小角散射测角仪可达1000nm），而一般德拜相机只能记录d值在1nm 以内的反射；（5）样品用量大：衍射仪法所需的样品数量比常用的德拜照相法要多得多；后者一般有5～10mg 样品就足够了，最少甚至可以少到不足lmg；在衍射仪法中，假如要求能够产生最大的衍射强度，一般约需有以上的样品；即使采纳薄层样品，样品需要量也在100mg 左右；（6）设备较复杂，成本高；明显，与照相法相比，衍射仪有较多的优点，突出的是简便快速和精确度高，而且随着电子运算机协作衍射仪自动处理结果的技术日益普及，这方面的优点将更为突出；所以衍射仪技术目前已为国内外所广泛使用；但是它并不能完全取代照相法；特殊是它所需样品的数量很少，这是一般的衍射仪法远不能及的；2．试述X 射线衍射单物相定性基本原理及其分析步骤？答：X 射线物相分析的基本原理是每一种结晶物质都有自己特殊的晶体结构，即特定点阵类型，晶胞大小，原子的数目和原子在晶胞中的排列等；因此，从布拉格公式和强度公式知道，当X 射线通过晶体时，每一种结晶物质都有自己特殊的衍射花样，衍射花样的特点可以用各个反射晶面的晶面间距值 d 和反射线的强度I 来表征；其中晶面网间距值 d 与晶胞的外形和大小有关，相对强度I 就与质点的种类及其在晶胞中的位置有关；通过与物相衍射分析标准数据比较鉴定物相；单相物质定性分析的基本步骤是：（1）运算或查找出衍射图谱上每根峰的（2）利用I 值最大的三根强线的对应d 值与I 值；d 值查找索引，找出基本符合的物相名称及卡片号；（3）将实测的d，I 值与卡片上的数据一一对比，如基本符合，就可定为该物相；3．扫描电镜的辨论率受哪些因素影响. 用不同的信号成像时，其辨论率有何不同. 所谓扫描电镜的辨论率是指用何种信号成像时的辨论率.答：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.SE和HE信号的辨论率最高,扫描电镜的辨论率是指用BE其次,X 射线的最低. SE和HE信号成像时的辨论率.4．举例说明电子探针的三种工作方式(点，线，面)在显微成分分析中的应用；答：(1). 定点分析：将电子束固定在要分析的微区上用波谱仪分析时，转变分光晶体和探测器的位置，即可得到分析点的X 射线谱线；用能谱仪分析时，几分钟内即可直接从荧光屏元素的谱线；（或运算机）上得到微区内全部(2). 线分析：将谱仪（波，能）固定在所要测量的某一元素特点的位置把电子束沿着指定的方向作直线轨迹扫描，度分布情形；转变位置可得到另一元素的浓度分布情形；(3). 面分析：X 射线信号（波长或能量）便可得到这一元素沿直线的浓电子束在样品表面作光栅扫描，将谱仪（波，能）固定在所要测量的某一元素特点X 射线信号（波长或能量）的位置，此时，在荧光屏上得到该元素的面分布图像；转变位置可得到另一元素的浓度分布情形；法；也是用X射线调制图像的方材料结构分析试题3（参考答案）一，基本概念题（共8 题，每题7 分）2dsin θ=λ中的d，θ，λ分别表示什么？布拉格方程式有何1．布拉格方程用途？答：d HKLθ角表示拂过角或布拉格角，即入射表示HKL 晶面的面网间距，X射线或衍射线与面网间的夹角，λ表示入射X 射线的波长；该公式有二个方面用途：（1）已知晶体的 d 值；通过测量θ，求特点X 射线的λ，并通过λ判定产生特征X 射线的元素；这主要应用于X 射线荧光光谱仪和电子探针中；（2）已知入射X 射线的波长，通过测量θ，求晶面间距；并通过晶面间距，测定晶体结构或进行物相分析；2．什么叫干涉面？当波长为λ的X射线在晶体上发生衍射时，相邻两个（hkl ）晶面衍射线的波程差是多少？相邻两个HKL干涉面的波程差又是多少？答：晶面间距为d’/n，干涉指数为nh，n k，nl 的假想晶面称为干涉面；当波长为λ的X 射线照耀到晶体上发生衍射，相邻两个（hkl）晶面的波程差是nλ，相邻两个（HKL ）晶面的波程差是λ；0 3．测角仪在采集衍射图时，假如试样表面转到与入射线成 30 角，就计数管 与入射线所成角度为多少？能产生衍射的晶面， 与试样的自由表面是何种几何关 系？答：当试样表面与入射 X 射线束成 30°角时，计数管与入射 X 射线束的夹角 是 600；能产生衍射的晶面与试样的自由表面平行；4．宏观应力对 X 射线衍射花样的影响是什么？衍射仪法测定宏观应力的方法 有哪些？答：宏观应力对 X 射线衍射花样的影响是造成衍射线位移； 衍射仪法测定宏 0° -45 °法；另一种是 sin 2ψ法； 观应力的方法有两种，一种是 5．薄膜样品的基本要求是什么 . 详细工艺过程如何 . 双喷减薄与离子减薄 各适用于制备什么样品 .答：样品的基本要求：1）薄膜样品的组织结构必需和大块样品相同，在制备过程中，组织结构不变 化；2）样品相对于电子束必需有足够的透亮度3）薄膜样品应有肯定强度和刚度，在制备，夹持和操作过程中不会引起变形 和损坏；4）在样品制备过程中不答应表面产生氧化和腐蚀；样品制备的工艺过程1) 2) 3) 切薄片样品预减薄终减薄离子减薄：1）不导电的陶瓷样品2）要求质量高的金属样品3）不宜双喷电解的金属与合金样品双喷电解减薄：1）不易于腐蚀的裂纹端试样2）非粉末冶金试样3）组织中各相电解性能相差不大的材料4）不易于脆断，不能清洗的试样6．图说明衍衬成像原理，并说明什么是明场像，暗场像和中心暗场像；答：设薄膜有 A ，B 两晶粒示；B 内的某 (hkl) 晶面严格满意 Bragg 条件，或 B 晶粒内满意“双光束条件” ，就通 过(hkl)衍射使入射强度 I0 分解为 I hkl 和 IO-I hkl 两部分A 晶粒内全部晶面与 Bragg 角相差较大，不能产生衍射；在物镜背焦面上的物镜光阑， 将衍射束挡掉， 只让透射束通过光阑孔进行成 像（明场），此时，像平面上 A 和 B 晶粒的光强度或亮度不同，分别为I A I B I 0I 0 - I hklB 晶粒相对 A 晶粒的像衬度为I I A I I hklI 0B ( ) B I I A 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；7．说明透射电子显微镜成像系统的主要构成，安装位置，特点及其作用； 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 100—300 倍；作用：形成第一幅放大像2）物镜光栏：装在物镜背焦面，直径 20—120um ，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 作用：对样品进行微区衍射分析；20-400um ，4）中间镜：弱压短透镜，长焦，放大倍数可调剂 0— 20 倍作用 a.掌握电镜总放大倍数； B.成像 /衍射模式挑选；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，转变中间镜放大倍数，使总倍数变化大，也不影响图象清楚度；焦深长，放宽对荧光屏和底片平面严格位置要求；. 说明同一晶带中各晶面及其倒易矢量与8．何为晶带定理和零层倒易截面晶带轴之间的关系；答：晶体中，与某一晶向[uvw] 平行的全部晶面（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，它们之间存在这样的关系：H i u K i v L i w 0取某点O* 为倒易原点，就该晶带全部晶面对应的倒易矢（倒易点）将处于同一倒易平面中，这个倒易平面与Z 垂直；由正，倒空间的对应关系，与Z 垂直的倒易面为（uvw）*, 即[uvw] ⊥(uvw)* ，因此，由同晶带的晶面构成的倒易面就可以用（uvw）* 表示，且由于过原点O*，就称为0 层倒易截面（uvw）* ；二，综合及分析题（共 4 题，每题11 分）1．请说明多相混合物物相定性分析的原理与方法？答：多相分析原理是：晶体对X 射线的衍射效应是取决于它的晶体结构的，不同种类的晶体将给出不同的衍射花样；假如一个样品内包含了几种不同的物相，就各个物相仍旧保持各自特点的衍射花样不变；而整个样品的衍射花样就相当于它们的迭合，不会产生干扰；这就为我们鉴别这些混合物样品中和各个物相供应了可能；关键是如何将这几套衍射线分开；这也是多相分析的难点所在；多相定性分析方法（1）多相分析中如混合物是已知的，无非是通过X 射线衍射分析方法进行验证；在实际工作中也能常常遇到这种情形；3 条强线考虑，采纳（2）如多相混合物是未知且含量相近；就可从每个物相的单物相鉴定方法；1）从样品的衍射花样中挑选 5 相对强度最大的线来，明显，在这五条线中至少有三条是确定属于同一个物相的；因此，如在此五条线中取三条进行组合，就共可得出十组不同的组合；其中至少有一组，其三条线都是属于同一个物相的；当逐组地将每一组数据与哈氏索引中前 3 条线的数据进行对比，其中必可有一组数据与索引中的某一组数据基本相符；初步确定物相A；2）找到物相A 的相应衍射数据表，假如鉴定无误，就表中所列的数据必定可为试验数据所包含；至此，便已经鉴定出了一个物相；3）将这部分能核对上的数据，也就是属于第一个物相的数据，从整个试验数据中扣除；4）对所剩下的数。
材料分析方法题目(完整版)
3．判别下列哪些晶面属于[ ]晶带：（），（），（231），（211），（），（），（），（），（），（212）。
4．获得晶体衍射花样的三种基本方法.
5．试述布拉格方程2dsinθ=λ中三个参数分别表示什么？，该方程有哪二方面主要用途？
2、扫描电镜的分辨幸受哪些因素影响?用不同的信号成像时，其分辨率有何不同?所谓扫描电镜的分辨率是指用何种信号成像时的分辨率?
3、扫描电镜的成像原理与透射电镜有何不同?
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?
5、说明背散射电子像和吸收电子像的原子序数衬度形成原理．并举例说明在分析样品中元素分布的应用。
2．特征X射线的特点？
3．什么是光电效应？光电效应在材料分析中有哪些用途？
4．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？
5．特征X射线产生的机理是什么？
6．滤波的目的是什么？
7．物质对X射线的吸收主要是由什么引起？
习题二
1.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：（），（100），（200），（），（121），（111），（），（220），（130），（030），（），（110），（）。
9.说明孪晶与层错的衬度特征，并用各自的衬度形成原理加以解释。
10.要观察钢中基体和析出相的组织形态，同时要分析其晶体结构和共格界面的位向关系，如何制备样品?以怎样的电镜操作方式和步骤来进行具体分析?
11.动力学理论和运动学有什么区别?为什么说运动学理论是动力学在一定条件下的特例?
现代材料分析测试方法：期末考试卷和答案
现代材料分析测试方法：期末考试卷和答案第一部分：选择题1. 以下哪项不是常用的材料分析测试方法？- A. 扫描电子显微镜（SEM）- B. 红外光谱（IR）- C. 傅里叶变换红外光谱（FTIR）- D. 核磁共振（NMR）答案：D2. 扫描电子显微镜（SEM）主要用于：- A. 表面形貌观察- B. 元素成分分析- C. 分子结构分析- D. 力学性能测试答案：A3. X射线衍射（XRD）常用于：- A. 表面形貌观察- B. 元素成分分析- C. 分子结构分析- D. 晶体结构分析答案：D4. 热重分析（TGA）主要用于：- A. 表面形貌观察- B. 元素成分分析- C. 分子结构分析- D. 热稳定性分析答案：D5. 扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）的区别在于：- A. SEM可以观察表面形貌，TEM可以观察内部结构- B. SEM可以观察内部结构，TEM可以观察表面形貌- C. SEM只能观察金属材料，TEM只能观察非金属材料- D. SEM只能观察非金属材料，TEM只能观察金属材料答案：A第二部分：简答题1. 简述红外光谱（IR）的原理和应用领域。
红外光谱是一种基于物质吸收、散射和透射红外光的测试方法。
它利用物质分子的特定振动模式与入射红外光发生相互作用，从而获得物质的结构信息和化学成分。
红外光谱广泛应用于有机物的鉴定、无机物的分析、聚合物材料的检测以及药物和食品的质量控制等领域。
2. 简述傅里叶变换红外光谱（FTIR）的原理和优势。
傅里叶变换红外光谱是一种红外光谱的分析技术，它通过对红外光信号进行傅里叶变换，将时域信号转换为频域信号，从而获得高分辨率和高灵敏度的红外光谱图谱。
相比传统的红外光谱，FTIR 具有快速测量速度、高信噪比、宽波数范围和高分辨率等优势。
它广泛应用于材料分析、有机合成、生物医学和环境监测等领域。
3. 简述热重分析（TGA）的原理和应用领域。
热重分析是一种测量物质在升温过程中质量变化的测试方法。
材料分析测试方法部分课后习题答案
第一章X射线物理学根底2、假设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,应选择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射线光子从原子内部打出一个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.⑸原子钟一个K层电子被光量子击出后,L层中一个电子跃入K层填补空位,此时多余的能量使L层中另一个电子获得能量越出吸收体,这样一个K层空位被两个L层空位代替的过程称为俄歇效应.第二章X射线衍射方向2、下面是某立方晶第物质的几个晶面, 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).答：立方晶系中三个边长度相等设为a,那么晶面间距为d=a/那么它们的面间距从大小到按次序是：(100)、(110)、(111)、(200)、(210)、(121)、(220)、(221)、(030)、(130)、(311 )、( 123).4、〞-Fe属立方晶体,点阵参数a=0.2866 .如用CrKoX射线(入=0.2291mm )照射,试求(110)、(200)及(211)可发生衍射的掠射角.答：立方晶系的晶面间距：=a / ,布拉格方程：2dsin 0 =入,故掠射角0 =arcsin (入/2 ),由以上公式得：2d(110)sin 0 1=入,得0 1=34.4 °,同理0 2=53.1 °, 0 3=78.2 °.6、判别以下哪些晶面属于［111］晶带:(110), (231 ) , (231 ), (211 ) , (101 ), (133), (112), (132) , (011 ), (212).答：(110)、(231)、(211)、(112)、(101)、(011)属于［111］晶带.由于它们符合晶带定律公式：hu+kv+lw=07、试计算(311 )及(132)的共同晶带轴.答：由晶带定律：hu+kv+lw=0 ,得：-3u+v+w=0 (1) , -u-3v+2w=0 (2), 联立两式解得：w=2v, v=u,化简后其晶带轴为：［112］.第三章X射线衍射强度1、用单色X射线照射圆柱柱多晶体试样, 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：当单色X射线照射圆柱柱多晶体试样时,衍射线将分布在一组以入射线为轴的圆锥而上.在垂直于入射线的平底片所记录到的衍射把戏将为一组同心圆. 此种底片仅可记录局部衍射圆锥,故通常用以试样为轴的圆筒窄条底片来记录.2、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：(1)原子散射因数f是一个原子中所有电子相干散射波的合成振幅与单个电子相干散射波的振幅的比值.它反映了原子将X射线向某一个方向散射时的散射效率.(2)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射线散射的水平比轻原子要强.3、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个方面考虑而得出的？答：洛伦兹因数是表示几何条件对衍射强度的影响. 洛伦兹因数综合了衍射积分强度, 参加衍射的晶粒分数与单位弧长上的积分强度.4、多重性因数的物理意义是什么？某立方第晶体,其｛100｝的多重性因数是多少？如该晶体转变为四方系,这个晶体的多重性因数会发生什么变化？为什么？答：(1)表示某晶面的等同晶面的数目.多重性因数越大,该晶面参加衍射的几率越大,相应衍射强度将增加.(2)其｛100｝的多重性因子是6; (3)如该晶体转变为四方晶系多重性因子是4; (4)这个晶面族的多重性因子会随对称性不同而改变.6、多晶体衍射的积分强度表示什么？今有一张用CuKa摄得的鸨〔体心立方〕的德拜相,试计算出头4根线的相对积分强度〔不计算A〔 3和e-2M,以最强线的强度为100〕.头4根线的.值如下：答：多晶体衍射的积分强度表示晶体结构与实验条件对衍射强度影响的总和I = I0832 卡〔e2 mc2 〕 2 V VC2 P|F|2 〔f〕〔 @A〔昵-2M即：查附录表 F 〔p314〕,可知：20.20 Ir = P F 2 1+COS2 0 sin2 tecs 0 = 14.12; 29.20 Ir =P F 21+COS2 0 sin2 6cos 0 = 6.135 ; 36.70 Ir = P F 2 1+COS2 0 sin2 Scos 0 = 3.777 ; 43.60Ir = P F 2 1+COS2 0 sin2 Qcos 0 = 2.911不考虑A〔9〕〕、e-2M、P 和|F|2 I1=100; I2=6.135/4.12=43.45; I3=3.777/14.12=26.75;I4=2.911/4.12=20.62头4根线的相对积分强度分别为100、43.45、26.75、20.26.第四章多晶体分析方法2、同一粉末相上背射区线条与透射区线条比拟起来其.较高还是较低？相应的d较大还是较小？既然多晶粉末的晶体取向是混乱的,为何有此必然的规律.答:背射区线条与透射区线条比拟, .较高,相应的d较小.产生衍射线必须符合布拉格方程,2dsin 0= %对于背射区属于2.高角度区,根据d= "2sin Q.越大,d越小.3、衍射仪测量在入射光束、试样形状、试样吸收以及衍射线记录等方面与德拜法有何不同？答：〔1〕入射X射线的光束：都为单色的特征X射线,都有光栏调节光束.不同：衍射仪法：采用一定发散度的入射线,且聚焦半径随 2 0变化；德拜法：通过进光管限制入射线的发散度.〔2〕试样形状：衍射仪法为平板状,德拜法为细圆柱状.〔3〕试样吸收：衍射仪法吸收时间短,德拜法吸收时间长,约为10〜20h .〔4〕记录方式：衍射仪法采用计数率仪作图,德拜法采用环带形底片成相,而且它们的强度〔I〕对〔2.〕的分布〔I-2.曲线〕也不同；4、测角仪在采集衍射图时, 如果试样外表转到与入射线成30.角,那么计数管与入射线所成角度为多少？能产生衍射的晶面,与试样的自由外表呈何种几何关系？答：当试样外表与入射X射线束成30.角时,计数管与入射线所成角度为60.,能产生衍射的晶面与试样的自由外表平行.第八章电子光学根底1、电子波有何特征？与可见光有何异同？答：〔1〕电子波与其它光一样,具有波粒二象性. 〔2〕可见光的波长在390 —760nm ,在常用加速电压下,电子波的波长比可见光小5个数量级.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水平的影响.答：电磁透镜的聚焦原理：利用通电短线圈制造轴对称不均匀分布磁场,是进入磁场的平行电子束做圆锥螺旋近轴运动.电磁透镜的励磁安匝数越大,电子束偏转越大,焦距越短.3、电磁透镜的像差是怎样产生的？如何来消除和减少像差？答：电磁透镜的像差包括球差、像散和色差.(1)球差即球面像差,是磁透镜中央区和边沿区对电子的折射水平不同引起的,增大透镜的激磁电流可减小球差.(2)像散是由于电磁透镜的轴向磁场不对称旋转引起.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(3)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.4、说明影响光学显微镜和电磁透镜分辨率的关键因素是什么？如何提升电磁透镜的分辨率？答：(1)光学显微镜分辨本领主要取决于照明源的波长；衍射效应和像差对电磁透镜的分辨率都有影响.(2)使波长减小,可降低衍射效应.考虑与衍射的综合作用,取用最正确的孔径半角.5、电磁透镜景深和焦长主要受哪些因素影响？说明电磁透镜的景深大、焦长长,是什么因素影响的结果？假设电磁透镜没有像差, 也没有衍射埃利斑,即分辨率极高,此时它们的景深和焦长如何？答：(1)电磁透镜景深为Df=2 Ar0/tan %受透镜分辨率和孔径半角的影响.分辨率低,景深越大；孔径半角越小,景深越大.焦长为DL=2 Ar0加2/ , M为透镜放大倍数.焦长受分辨率、孔径半角、放大倍数的影响.当放大倍数一定时,孔径半角越小焦长越长.(2)透镜景深大,焦长长,那么一定是孔径半角小,分辨率低. (3)当分辨率极高时,景深和焦长都变小.第九章透射电子显微镜1、透射电镜主要由几大系统构成？各系统之间关系如何？答：(1)由三大系统构成,分别为电子光学系统、电源与限制系统和真空系统.(2)电子光学系统是透射电镜的核心, 为电镜提供射线源, 保证成像和完成观察记录任务.供电系统主要用于提供电子枪加速电子用的小电流高压电源和透镜激磁用的大电流低压电源.真空系统是为了保证光学系统时为真空, 预防样品在观察时遭到污染, 使观察像清楚准确.电子光学系统的工作过程要求在真空条件下进行.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.要求：入射电子束波长单一,色差小,束斑小而均匀,像差小.3、成像系统的主要构成及其特点是什么？答：成像系统主要是由物镜、中间镜和投影镜组成.(1)物镜：物镜是一个强激磁短焦距的透镜,它的放大倍数较高,分辨率高.(2)中间镜：中间镜是一个弱激磁的长焦距变倍透镜,可在0到20倍范围调节.(3)投影镜：和物镜一样,是一个短焦距的强激磁透镜.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, 那么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,那么在荧光屏上得到一幅电子衍射把戏, 这就是电子显微镜中的电子衍射操作, 如图(b)所示.5、样品台的结构与功能如何？它应满足哪些要求？答：结构：有许多网孔,外径3mm的样品铜网.(1)样品台的作用是承载样品,并使样品能作平移、倾斜、旋转,以选择感兴趣的样品区域或位向进行观察分析. 透射电镜的样品台是放置在物镜的上下极靴之间, 由于这里的空间很小,所以透射电镜的样品台很小,通常是直径3mm的薄片.(2)对样品台的要求非常严格. 首先必须使样品台牢固地夹持在样品座中并保持良好的热；在2个相互垂直方向上样品平移最大值为十mm ;样品平移机构要有足够的机械密度,无效行程应尽可能小.总而言之,在照相暴光期间样品图像漂移量应相应情况下的显微镜的分辨率.6、透射电镜中有哪些主要光阑,在什么位置？其作用如何？答：(1)透镜电镜中有三种光阑：聚光镜光阑、物镜光阑、选区光阑.(2)聚光镜的作用是限制照明孔径角,在双聚光镜系统中,它常装在第二聚光镜的下方；物镜光阑通常安放在物镜的后焦面上, 挡住散射角较大的电子, 另一个作用是在后焦面上套取衍射来的斑点成像；选区光阑是在物品的像平面位置,方便分析样品上的一个微小区域.7、如何测定透射电镜的分辨率与放大倍数. 电镜的哪些主要参数限制着分辨率与放大倍数？答：(1)分辨率：可用真空蒸镀法测定点分辨率；利用外延生长方法制得的定向单晶薄膜做标样,拍摄晶格像,测定晶格分辨率.放大倍数：用衍射光栅复型为标样,在一定条件下拍摄标样的放大像,然后从底片上测量光栅条纹像间距, 并与实际光栅条纹间距相比即为该条件下的放大倍数.(2)透射电子显微镜分辨率取决于电磁透镜的制造水平,球差系数,透射电子显微镜的加速电压.透射电子显微镜的放大倍数随样品平面高度、加速电压、透镜电流而变化.8、点分辨率和晶格分辨率有何不同？同一电镜的这两种分辨率哪个高？为什么？答：(1)点分辨率像是实际形貌颗粒, 晶格分辨率测定所使用的晶格条纹是透射电子束和衍射电子束相互干预后的干预条纹, 其间距恰好与参与衍射的晶面间距相同, 并非晶面上原子的实际形貌相.(2)点分辨率的测定必须在放大倍数时测定,可能存在误差；晶格分辨率测定图需要先知道放大倍数,更准确.所以,晶格分辨率更高.第十章电子衍射1、分析电子衍射与X射线衍射有何异同？答：电子衍射的原理和X射线相似,是以满足(或根本满足)布拉格方程作为产生衍射的必要条件,两种衍射技术所得到的衍射把戏在几何特征上也大致相似. 但电子波作为物质波,又有其自身的特点：(1)电子波的波长比X射线短得多,通常低两个数量级；(2)在进行电子衍射操作时采用薄晶样品,薄样品的倒易点阵会沿着样品厚度方向延伸成杆状,因此,增加了倒易点阵和爱瓦尔德球相交截的时机, 结果使略微偏离布拉格条件的电子束也可发生衍射.(3)因电子波的波长短,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上.(4)原子对电子的散射水平远高于它对X射线的散射水平(约高出四个数量级)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：倒易点阵是在正点阵的基石^上三个坐标轴各自旋转90度而得到的.关系：零层倒易截面与电子衍射束是重合的, 其余的截面是在电子衍射斑根底上的放大或缩小.3、用爱瓦尔德图解法证实布拉格定律.答：作一个长度等于1/入的矢量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/入为半径作一球,那么从(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.又由g*=R* HK , 2sin d/ Fg* , 2sin d/ 入=1/d , 2dsin 0= X,证毕.9、说明多晶、单晶及非单晶衍射把戏的特征及形成原理.答：单晶衍射斑是零层倒易点阵截面上的斑点, 是有规律的斑点；多晶衍射斑是由多个晶面在同一晶面族上构成的斑点, 构成很多同心圆,每个同心圆代表一个晶带；非晶衍射不产生衍射斑,只有电子束穿过的斑点.第十一章晶体薄膜衍衬成像分析1、制备薄膜样品的根本要求是什么？具体工艺过程如何？双喷减薄与离子减薄各适用于制备什么样品？答：1、根本要求：〔1〕薄膜样品的组织结构必须和大块样品的相同,在制备过程中,组织结构不发生变化；〔2〕相对于电子束必须有足够的透明度〞；〔3〕薄膜样品应有一定的强度和刚度,在制备、夹持和操作过程中不会引起变形和损坏；〔4〕在样品制备的过程中不允许外表氧化和腐蚀.2、工艺为：〔1〕从实物或大块试样上切割厚度为0.3mm-0.5mm 厚的薄皮；〔2〕样品薄皮的预先减薄,有机械法和化学法两种；〔3〕最终减薄.3、离子减薄：1〕不导电的陶瓷样品；2〕要求质量高的金属样品；3〕不宜双喷电解的金属与合金样品.双喷减薄：1〕不易于腐蚀的裂纹端试样；2〕非粉末冶金样式；3〕组织中各相电解性能相差不大的材料；4〕不易于脆断、不能清洗的试样.2、什么是衍射衬度？它与质厚衬度有什么区别？答：由于样品中不同位向的晶体的衍射条件不同而造成的衬度差异叫做衍射衬度. 质厚衬度是由于样品不同微区间存在的原子序数或厚度的差异而形成的.4、什么是消光距离？影响消光距离的主要物性参数和外界条件是什么？答：〔1〕由于衍射束与透射之间存在强烈的相互作用, 晶体内透射波与入射波的强度在晶体深度方向上发生周期性的振荡,此振荡的深度周期叫消光距离.〔2〕影响因素：晶体特征,成像透镜的参数.9、说明挛晶与层错的衬度特征,并用各自的衬度形成原理加以解释.答：〔1〕挛晶的衬度特征是：挛晶的衬度是平直的,有时存在台阶,且晶界两侧的晶粒通常显示不同的衬度,在倾斜的晶界上可以观察到等厚条纹.〔2〕层错的衬度是电子束穿过层错区时电子波发生位相改变造成的.其一般特征是：1〕平行于薄膜外表的层错衬度特征为,在衍衬像中有层错区域和无层错区域将出现不同的亮度,层错区域将显示为均匀的亮区或暗区. 2〕倾斜于薄膜外表的层错,其衬度特征为层错区域出现平行的条纹衬度. 3〕层错的明场像,外侧条纹衬度相对于中央对称,当时,明场像外侧条纹为亮衬度,当时,外侧条纹是暗的；而暗场像外侧条纹相对于中央不对称, 外侧条纹一亮一暗.4〕下外表处层错条纹的衬度明暗场像互补, 而上外表处的条纹衬度明暗场不反转.10、要观察钢中基体和析出相的组织形态,同时要分析其晶体结构和共格界面的位向关系, 如何制备样品？以怎样的电镜操作方式和步骤来进行具体分析？答：把析出相作为第二相来对待,把第二相萃取出来进行观察,分析晶体结构和位向关系；利用电子衍射来分析,用选区光阑套住基体和析出相进行衍射, 获得包括基体和析出相的衍射把戏进行分析,确定其晶体结构及位向关系.第十三章扫描电子显微镜1、电子束入射固体样品作用时会产生哪些信号？它们各具有什么特点？答：主要有六种：1〕背散射电子：能量高；来自样品外表几百nm深度范围；其产额随原子序数增大而增多.用作形貌分析,显示原子序数称度,定性地用作成分分析2〕二次电子：能量较低；对样品外表状态十分敏感.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；来自样品外表1 —2nm范围.它适合做外表分析.2、扫描电镜的分辨率受哪些因素影响？用不同信号成像时,其分辨率有何不同？所谓扫描电镜的分辨率是指用何种信号成像时的分辨率？答：在其他条件相同的情况下, 电子束的束斑大小、检测信号的类型以及检测部位的原子序数是影响扫描电镜分辨率的三大因素. 不同信号成像时,其作用体不同,二次电子分辨率最高,其最用的体积最小.所以扫描电镜的分辨率用二次电子像分辨率表示.3、扫描电镜的成像原理与透射电镜有何不同？答：不用电磁透镜放大成像, 而是以类似电视摄影显像的方式, 利用细聚焦电子束在样品表面扫描激发出来的物理信号来调质成像的.4、二次电子像和背射电子像在显示外表形貌衬度时有何相同与不同之处？答：在成像过程中二者都可以表示外表形貌；二次电子像作用区域小, 对外表形貌的作用力大；背散射电子作用区域大,对其外表形貌作用水平小.第十五章电子探针显微分析1、电子探针仪与扫描电镜有何异同？电子探针如何与扫描电镜和透射电镜配合进行组织结构与微区化学成分的同位分析？答：二者结构上大体相同, 但是探测器不同,电子探针检测仪根据检测方式有能谱仪和波谱仪,扫描电镜探测器主要是光电倍增管,对电子和背散射电子.电子探针仪与扫描电镜再加一个能谱仪进行组合.2、波谱仪和能谱仪各有什么优缺点？答：〔1〕波谱仪是用来检测X射线的特征波长的仪器,而能谱仪是用来检测X射线的特征能量的仪器.与波谱仪相比能谱仪：〔2〕优点：1 〕能谱仪探测X射线的效率高；2〕在同一时间对分析点内所有元素X射线光子的能量进行测定和计数, 在几分钟内可得到定性分析结果, 而波谱仪只能逐个测量每种元素特征波长.3〕结构简单,稳定性和重现性都很好；4〕不必聚焦,对样品外表无特殊要求,适于粗糙外表分析.〔3〕缺点：1〕分辨率低；2〕能谱仪只能分析原子序数大于11的元素；而波谱仪可测定原子序数从4到92间的所有元素；3〕能谱仪的Si〔Li〕探头必须保持在低温态,因此必须时时用液氮冷却.4、要分析钢中碳化物成分和基体中碳含量,应选用哪种电子探针仪？为什么？答：对碳元素〔6号元素〕能谱仪分析仪误差大,应用波谱仪；能谱仪分析轻元素检测困难且精度低,波谱仪可分析原子序数从4到92间的所有元素.5、要在观察断口形貌的同时, 分析断口上粒状夹杂物的化学成分, 选用什么仪器？用怎样的操作方式进行具体分析？答：应选用配置有波谱仪或能谱仪的扫描电镜. 具体的操作分析方法是：通常采用定点分析,也可采用线扫描方式.。
材料测试方法习题
材料测试方法习题1-1 计算0.071nm(MoKα)和0.154nm(CuKα)的X-射线的振动频率和能量。
1-2 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.1-3 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CuKβX射线激发CuLα荧光辐射；1-4 X 射线与物质有哪些相互作用？规律如何？对分析有何影响？1-5 为使CuKα线的强度衰减50%，需要多厚的Ni滤波片？（Ni的密度为8.9 g/cm3）1-6 试计算Cu的K系激发电压。
1-7试计算Cu的Kα1射线的波长。
1-8产生X 射线需具备什么条件？1-9连续X射线谱是如何产生的？1-10计算空气对CuKα的质量吸收系数和线吸收系数（假定空气中只有质量数为80％的氮、质量分数20％的氧，空气的密度为1.29＊10-3g/cm3）。
1-11标识X 射线与荧光X 射线的产生机理有何异同？某物质的K系荧光X 射线波长是否等于它的K 系标识X射线波长？1-12 在立方点阵中画出下面的点阵面和结点方向。
1) (113) [110] [201] [101](010) (011-13 证实（1-10）、（1-21）、（-312）属于[111]晶带。
1-14 当波长为λ的X射线在晶体中发生衍射时，相邻两（hkl）晶面衍射线的波程差是多少？相邻两个HKL干涉面的波程差又是多少？1-15 对于晶粒直径分别为100、75、50、25 nm的粉末衍射图形，请计算由于晶粒细化引起的衍射条宽化幅度B（设θ=45°，λ=0.15 nm）。
又，对于晶粒直径为25 nm的粉末，试计算θ=10°，45°，80°的B值。
1-16 用粉末相机得到如下角度的谱线，试求出晶面间距（数字为θ角，所用射线为CuK α）。
材料分析测试方法试题及答案
第一章电磁辐射与材料结构一、名词、术语、概念波数，分子振动，伸缩振动，变形振动（或弯曲振动、变角振动），干涉指数，晶带，原子轨道磁矩，电子自旋磁矩，原子核磁矩。
二、填空1、电磁波谱可分为3个部分：①长波部分，包括( )与( )，有时习惯上称此部分为( )。
②中间部分，包括( )、( )和( )，统称为( )。
③短波部分，包括( )和( )（以及宇宙射线），此部分可称( )。
答案：无线电波（射频波），微波，波谱，红外线，可见光，紫外线，光学光谱，X射线，射线，射线谱。
2、原子中电子受激向高能级跃迁或由高能级向低能级跃迁均称为( )跃迁或( )跃迁。
答案：电子，能级。
3、电子由高能级向低能级的跃迁可分为两种方式：跃迁过程中多余的能量即跃迁前后能量差以电磁辐射的方式放出，称之为( )跃迁；若多余的能量转化为热能等形式，则称之为( )跃迁。
答案：辐射，无辐射。
4、分子的运动很复杂，一般可近似认为分子总能量（E）由分子中各( )，( )及( )组成。
答案：电子能量，振动能量，转动能量。
5、分子振动可分为( )振动与( )振动两类。
答案：伸缩，变形（或叫弯曲，变角）。
6、分子的伸缩振动可分为( )和( )。
答案：对称伸缩振动，不对称伸缩振动（或叫反对称伸缩振动）。
7、平面多原子（三原子及以上）分子的弯曲振动一般可分为( )和( )。
答案：面内弯曲振动，面外弯曲振动。
8、干涉指数是对晶面( )与晶面( )的标识，而晶面指数只标识晶面的（）。
答案：空间方位，间距，空间方位。
9、晶面间距分别为d110／2，d110/3的晶面，其干涉指数分别为( )和( )。
答案：220，330。
10、倒易矢量r*HKL的基本性质：r*HKL垂直于正点阵中相应的（HKL）晶面，其长度r*HKL等于(HKL)之晶面间距d HKL的( )。
答案：倒数（或1/d HKL）。
11、萤石（CaF2）的（220）面的晶面间距d220=0.193nm，其倒易矢量r*220（）于正点阵中的（220）面，长度r*220=（）。
材料分析测试方法复习题
一、选择题：（每题2分，共30分）1. .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（D）。
A. 光电子；B. 二次荧光；C. 俄歇电子；D. （A+C）2. 当电子把所有能量都转换为X射线时，该X射线波长称（A ）A.短波限λ0；B. 激发限λk；C. 吸收限；D. 特征X射线3. 最常用的X射线衍射方法是（B ）。
A. 劳厄法；B. 粉末多晶法；C. 周转晶体法；D. 德拜法。
4. 有一倒易矢量为g*=2a*+2b*+c*，与它对应的正空间晶面是（C）。
A. （210）；B. （220）；C. （221）；D. （110）；。
5. 透射电子显微镜中不可以消除的像差是（A ）。
A．球差；B. 像散；C. 色差；D 球差和像散6. 面心立方晶体（111）晶面族的多重性因素是（B ）。
A．4；B．8；C．6；D．12。
7.下面分析方法中分辨率最高的是（C ）。
A. SEMB. TEMC. STM D AFM8. 仅仅反映固体样品表面形貌信息的物理信号是（B ）。
A. 背散射电子；B. 二次电子；C. 吸收电子；D.透射电子。
9．透射电镜的两种主要功能：（B ）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10．M层电子回迁到K层后，多余的能量放出的特征X射线称（B ）A. Kα；B. Kβ；C. Kγ；D. Lα。
11. 德拜法中有利于提高测量精度的底片安装方法是（C ）。
A. 正装法；B. 反装法；C. 偏装法；D. A+B。
12. 衍射仪法中的试样形状是（B）。
A. 丝状粉末多晶；B. 块状粉末多晶；C. 块状单晶；D. 任意形状。
13. 选区光栏在TEM镜筒中的位置是（B ）。
A. 物镜的物平面；B. 物镜的像平面C. 物镜的背焦面；D. 物镜的前焦面。
14. 单晶体电子衍射花样是（A）。
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。
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1. 什么叫“相干散射”、“非相干散射”、“荧光辐射”、“吸收限”、“俄歇效应”？ 答：⑴ 当χ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χ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χ射线长的χ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χ射线光子从原子内部打出一个K 电子，当外层电子来填充K 空位时，将向外辐射K 系χ射线，这种由χ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χ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 层时所作的功W ，称此时的光子波长λ称为K 系的吸收限。
⑸ 当原子中K 层的一个电子被打出后，它就处于K 激发状态，其能量为E k 。
如果一个L 层电子来填充这个空位，K 电离就变成了L 电离，其能由Ek 变成El ，此时将释Ek-El 的能量，可能产生荧光χ射线，也可能给予L 层的电子，使其脱离原子产生二次电离。
即K 层的一个空位被L 层的两个空位所替代，这种现象称俄歇效应。
2. 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。
电子式X 射线管中产生X 射线的条件可归纳为： 1， 以某种方式得到一定量的自由电子；2， 在高真空中，在高压电场的作用下迫使这些电子作定向高速运动； 3， 在电子运动路径上设障碍物以急剧改变电子的运动速度。
3. 连续谱是怎样产生的？其短波限VeV hc 21024.1⨯==λ与某物质的吸收限kk kV eV hc 21024.1⨯==λ有何不同（V 和V K 以kv 为单位）？ 答 当ⅹ射线管两极间加高压时，大量电子在高压电场的作用下，以极高的速度向阳极轰击，由于阳极的阻碍作用，电子将产生极大的负加速度。
现代材料分析测试方法：期末考试卷和答案
现代材料分析测试方法：期末考试卷和答案第一部分：选择题1. 下列哪种测试方法适用于材料的表面粗糙度测量？- A. X射线衍射- B. 扫描电子显微镜- C. 热分析- D. 红外光谱分析- 答案：B2. 以下哪种测试方法可以用于检测材料的化学成分？- A. 红外光谱分析- B. 电子显微镜- C. 热分析- D. X射线衍射- 答案：A3. 哪种测试方法适用于材料的力学性能评估？- A. 电子显微镜- B. 热分析- C. X射线衍射- D. 拉伸试验- 答案：D4. 材料的晶体结构可以通过以下哪种测试方法进行分析？- A. 红外光谱分析- B. 扫描电子显微镜- C. X射线衍射- D. 热分析- 答案：C5. 下列哪种测试方法适用于材料的热性能分析？- A. X射线衍射- B. 扫描电子显微镜- C. 热分析- D. 红外光谱分析- 答案：C第二部分：问答题1. 请简要描述扫描电子显微镜的工作原理和应用。
- 答案：扫描电子显微镜（SEM）通过扫描样品表面并检测电子信号的强度和反射来生成高分辨率的图像。
它使用电子束而不是光束，因此可以获得更高的放大倍数和更详细的表面形貌信息。
SEM广泛应用于材料科学领域，用于表面形貌观察、粒径分析、元素分析等。
2. 什么是红外光谱分析？它可以用于哪些材料分析？- 答案：红外光谱分析是一种通过测量物质与红外辐射的相互作用来分析材料的方法。
它可以用于检测材料的化学成分、分析材料的有机物含量、鉴定材料中的功能基团等。
红外光谱分析在有机化学、聚合物科学、药物研究等领域广泛应用。
3. X射线衍射在材料分析中的作用是什么？它可以提供哪些信息？- 答案：X射线衍射是一种通过测量物质对X射线的衍射模式来分析材料结构的方法。
它可以提供材料的晶体结构信息，包括晶格参数、晶胞结构、晶体取向等。
X射线衍射广泛应用于材料科学、固态物理、无机化学等领域。
4. 请简要介绍热分析方法及其在材料分析中的应用。
材料分析方法答案及题型
材料分析方法答案及题型题型：选择题、填空题、简答题、计算题1.以下哪种技术可用于对材料进行定量分析？a)X射线衍射分析b)扫描电子显微镜观察c)热重分析d)变温拉曼光谱答案：c)热重分析2.用于材料表面成分分析的技术有（）。
答案：X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜能谱分析（EDS）3.对于材料的物理性质分析，以下哪种方法最适合用来研究材料的导电性？a)红外光谱分析b)电子能谱分析c)热重分析d)电阻率测量答案：d)电阻率测量4.对于材料的化学成分分析，以下哪种方法可以检测材料中的有机化合物？a)红外光谱分析b)X射线衍射分析c)拉曼光谱分析d)热重分析答案：a)红外光谱分析5.以下哪种材料分析方法适用于研究材料的晶体结构？a)红外光谱分析b)X射线衍射分析c)电子能谱分析d)热重分析答案：b)X射线衍射分析6.以下哪种方法适合用于研究材料的形貌和表面结构？a)红外光谱分析b)扫描电子显微镜观察c)热重分析d)傅里叶变换红外光谱分析答案：b)扫描电子显微镜观察7.下列哪种技术可用于材料的热性能分析？a)红外光谱分析b)热重分析c)X射线衍射分析d)电子能谱分析答案：b)热重分析8.以下哪种方法适用于研究材料的磁性？a)红外光谱分析b)磁性测量c)X射线衍射分析d)近红外光谱分析答案：b)磁性测量9.下列哪种技术可用于材料的力学性能分析？a)红外光谱分析b)弹性模量测量c)X射线衍射分析d)热重分析答案：b)弹性模量测量10.以下哪种方法适合用于材料的电化学性能分析？a)红外光谱分析b)电化学阻抗谱分析c)X射线衍射分析d)电子能谱分析。
材料分析方法试题及答案
材料分析方法试题及答案一、选择题1. 以下哪种材料分析方法可以提供材料的化学成分信息？A. 显微镜分析B. X射线衍射分析C. 扫描电子显微镜（SEM）D. 质谱分析2. 扫描电子显微镜（SEM）的主要优势是什么？A. 高分辨率成像B. 能够提供化学成分分析C. 能够观察材料的微观结构D. 所有选项都正确二、填空题3. 透射电子显微镜（TEM）可以观察到材料的________结构，通常用于研究材料的________。
4. X射线荧光光谱分析（XRF）是一种________分析方法，常用于快速无损地检测材料的________。
三、简答题5. 简述原子力显微镜（AFM）的工作原理及其在材料分析中的应用。
四、计算题6. 假设你有一个材料样品，其质量为100克，通过X射线衍射分析得知，样品中含有10%的铁（Fe），5%的铝（Al）和85%的硅（Si）。
请计算样品中铁、铝和硅的质量分别是多少克？五、论述题7. 论述不同材料分析方法的优缺点，并给出一个实际应用场景，说明如何选择适合的分析方法。
参考答案：一、选择题1. D. 质谱分析2. A. 高分辨率成像二、填空题3. 微观；晶体缺陷4. 元素；元素成分三、简答题5. 原子力显微镜（AFM）的工作原理是通过一个非常尖锐的探针扫描样品表面，探针与样品表面之间的相互作用力（通常是范德华力）会导致探针的微小位移。
这些位移通过激光反射测量，从而获得样品表面的三维形貌图。
AFM在材料分析中的应用包括但不限于表面粗糙度测量、纳米尺度的表面形貌分析以及材料的机械性质研究。
四、计算题6. 铁的质量：100克× 10% = 10克铝的质量：100克× 5% = 5克硅的质量：100克× 85% = 85克五、论述题7. 不同材料分析方法的优缺点如下：- 显微镜分析：优点是操作简单，能够直观观察材料的宏观结构；缺点是分辨率有限，无法提供化学成分信息。
材料分析测试技术习题及答案
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（）射线透射学；射线衍射学；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．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（）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。
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。
材料分析测试方法试题及答案
材料分析测试方法试题及答案第一章电磁辐射与材料结构一、名词、术语、概念波数，分子振动，伸缩振动，变形振动（或弯曲振动、变角振动），干涉指数，晶带，原子轨道磁矩，电子自旋磁矩，原子核磁矩。
二、填空1、电磁波谱可分为3个部分：①长波部分，包括()与()，有时习惯上称此部分为()。
②中间部分，包括()、()和()，统称为()。
③短波部分，包括()和()（以及宇宙射线），此部分可称()。
答案：无线电波（射频波），微波，波谱，红外线，可见光，紫外线，光学光谱，某射线，射线，射线谱。
2、原子中电子受激向高能级跃迁或由高能级向低能级跃迁均称为()跃迁或()跃迁。
答案：电子，能级。
3、电子由高能级向低能级的跃迁可分为两种方式：跃迁过程中多余的能量即跃迁前后能量差以电磁辐射的方式放出，称之为()跃迁；若多余的能量转化为热能等形式，则称之为()跃迁。
答案：辐射，无辐射。
4、分子的运动很复杂，一般可近似认为分子总能量（E）由分子中各()，()及()组成。
答案：电子能量，振动能量，转动能量。
5、分子振动可分为()振动与()振动两类。
答案：伸缩，变形（或叫弯曲，变角）。
6、分子的伸缩振动可分为()和()。
答案：对称伸缩振动，不对称伸缩振动（或叫反对称伸缩振动）。
7、平面多原子（三原子及以上）分子的弯曲振动一般可分为()和()。
答案：面内弯曲振动，面外弯曲振动。
8、干涉指数是对晶面()与晶面()的标识，而晶面指数只标识晶面的（）。
答案：空间方位，间距，空间方位。
9、晶面间距分别为d110／2，d110/3的晶面，其干涉指数分别为()和()。
答案：220，330。
10、倒易矢量r某HKL的基本性质：r某HKL垂直于正点阵中相应的（HKL）晶面，其长度r某HKL等于(HKL)之晶面间距dHKL的()。
答案：倒数（或1/dHKL）。
11、萤石（CaF2）的（220）面的晶面间距d220=0.193nm，其倒易矢量r某220（）于正点阵中的（220）面，长度r某220=（）。
材料分析测试方法作业题
材料分析测试方法作业题第一章x射线物理学基础（第11、12页）1、名词解释：连续x射线、特征x射线、相干散射、非相干散射、光电效应、荧光辐射、荧光x射线、俄歇效应、吸收限(激发限)2.（第11页问题6）计算电子与目标碰撞时的速度和动能，以及管电压为50kV时发射的能量连续谱的短波限和光子的最大动能。
3.（P11问题10）已知钼？k？＝0.71?，铁k？＝1.93? 钴呢？k？=1.79?，试着找出光子的频率和能量。
4、（p11第10题）已知钼的λk=0.619?，试计算钼的k激发电压。
已知钴的k激发电压uk=7.71kv，试求其λk。
5.（第12页问题13）尝试计算含WC=0.8%、WCR=4%、WW=18%的高速钢对Mok的影响？辐射的质量吸收系数。
6、（p12第15题）什么厚度的镍滤波片可将cuk?辐射的强度降低至入射时的70％?如果入KK呢？强度比为5:1。
过滤后的强度比是多少？知道吗？m？＝49.03cm2／gm=290cm2／g。
第二章X射线衍射原理（p30、31）1.当X射线照射晶体并衍射时，波长为λ时，两条相邻（hkl）反射射线之间的波径差是多少？两条相邻（hkl）反射光线之间的波径差是多少？2、为什么倒易点阵中的倒易点能代表相应结构晶体中的同指数的一组平行晶面？3.编写erwald图解法的步骤，并用erwald图解法证明Bragg方程。
4、α-fe属立方晶系，点阵参数a=0.2866nm。
如用crkαx射线（λ=0.2291nm）照射，试求：（1）（110）、（200）及（211）可发生衍射的掠射角；（2）110衍射线对应的原子散射因子f。
5.分别推导了BCC和FCC晶胞的结构因子| fhkl | 2。
6、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？7.影响多晶体衍射强度的因素的物理意义是什么？8（p30第6题）今有一张用cukα辐射摄得的钨(体心立方)的粉末图样，试计算出头4根线条的相对积分强度(不计e-2m和a(θ))。
材料分析测试方法习题及答案汇总
第一章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CuK αX 射线激发CuK α荧光辐射；（2）用CuK βX 射线激发CuK α荧光辐射；（3）用CuK αX 射线激发CuL α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。
8. 特征X 射线与荧光X 射线的产生机理有何异同？某物质的K 系荧光X 射线波长是否等于它的K 系特征X 射线波长？9. 连续谱是怎样产生的？其短波限V eV hc 301024.1⨯==λ与某物质的吸收限k k k V eV hc 31024.1⨯==λ有何不同（V 和V K 以kv 为单位）？10. Ⅹ射线与物质有哪些相互作用？规律如何？对x 射线分析有何影响？反冲电子、光电子和俄歇电子有何不同？11. 试计算当管压为50kv 时，Ⅹ射线管中电子击靶时的速度和动能，以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大能量是多少？12. 为什么会出现吸收限？K 吸收限为什么只有一个而L 吸收限有三个？当激发X 系荧光Ⅹ射线时，能否伴生L 系？当L 系激发时能否伴生K 系？13. 已知钼的λK α＝0.71Å，铁的λK α＝1.93Å及钴的λK α＝1.79Å，试求光子的频率和能量。
试计算钼的K 激发电压，已知钼的λK ＝0.619Å。
已知钴的K 激发电压V K ＝7.71kv ，试求其λK 。
14. X 射线实验室用防护铅屏厚度通常至少为lmm ，试计算这种铅屏对CuK α、MoK α辐射的透射系数各为多少？15. 如果用1mm 厚的铅作防护屏，试求Cr K α和Mo K α的穿透系数。
材料分析测试方法(04)
第四章 材料现代分析测试方法概述一、填空1、常见的衍射分析主要有3种，即( )、( )和( )。
2、常见的3种电子显微分析是( )、( )和( )。
3、依据入射电子的能量大小，电子衍射分为（ ）和（ ）；依据电子束是否穿透样品，电子衍射分为（ ）和（ ）。
二、选择1、下列分析方法中，（ ）可用于区别FeO 、Fe 2O 3和Fe 3O 4。
A 、原子发射光谱；B 、扫描电镜；C 、原子吸收光谱；D 、穆斯堡尔谱2、下列分析方法中，（ ）可用于测定Ag 的点阵常数。
A 、X 射线衍射分析；B 、红外光谱；C 、原子吸收光谱；D 、紫外光电子能谱3、下列分析方法中，（ ）可用于测定高纯Y 2O 3中稀土杂质元素的质量分数。
A 、X 射线衍射分析；B 、透射电镜；C 、原子吸收光谱；D 、紫外可见吸收光谱4、砂金中含金量的检测，可选用下列方法中的（ ）。
A 、X 射线荧光光谱；B 、原子力显微镜；C 、红外吸收光谱；D 、电子衍射5、黄金制品中含金量的无损检测，可选用下列方法中的（ ）。
A 、电子探针；B 、X 射线衍射分析；C 、俄歇电子能谱；D 、热重法6、几种高聚物组成之混合物的定性分析与定量分析，可选用下列方法中的（ ）。
A 、描隧道显微镜；B 、透射电镜；C 、红外吸收光谱；D 、X 射线光电子能谱7、某薄膜样品中极小弥散颗粒（直径远小于1μm ）的物相鉴定，可以选择下列方法中的（ ）。
A 、X 射线衍射分析；B 、原子吸收光谱；C 、差示扫描量热法；D 、分析电子显微镜8、验证奥氏体(γ)转变为马氏体(α)的取向关系(即西山关系)：γα)111//()011(，γα]110//[]001[，可选用下列方法中的（ ）。
A 、X 射线衍射；B 、红外光谱；C 、透射电镜；D 、俄歇电子能谱9、淬火钢中残留奥氏体质量分数的测定，可选用下列方法中的（ ）。
A 、X 射线衍射；B 、红外光谱；C 、透射电镜；D 、俄歇电子能谱10、镍-铬合金钢回火脆断口晶界上微量元素锑的分布（偏聚）的研究，可以选择下列方法中的（ ）。
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壳层上,当外来的高速粒子(电子或光子)的动能足够大时,可以将壳层中某个电 子击出原子系统之外,从而使原子处于激发态。这时所需的能量即为吸收限,它 只与壳层能量有关。即吸收限只与靶的原子序数有关,与管电压无关。 4、试简要总结由分析简单点阵到复杂点阵衍射强度的整个思路和要点。 答:在进行晶体结构分析时,重要的是把握两类信息,第一类是衍射方向,即θ角, 它在λ一定的情况下取决于晶面间距 d。衍射方向反映了晶胞的大小和形状因 素,可以利用布拉格方程来描述。第二类为衍射强度,它反映的是原子种类及其 在晶胞中的位置。 简单点阵只由一种原子组成,每个晶胞只有一个原子,它分布在晶胞的顶角上, 单位晶胞的散射强度相当于一个原子的散射强度。复杂点阵晶胞中含有 n 个相 同或不同种类的原子,它们除占据单胞的顶角外,还可能出现在体心、面心或其 他位置。 复杂点阵的衍射波振幅应为单胞中各原子的散射振幅的合成。由于衍射线的相 互干涉,某些方向的强度将会加强,而某些方向的强度将会减弱甚至消失。这样 就推导出复杂点阵的衍射规律——称为系统消光(或结构消光)。 5、计算结构因数时,基点的选择原则是什么?如计算面心立方点阵,选择 (0,0,0)、(1, 1,0)、(0,1,0)与(1,0,0)四个原子是否可以,为什么? 答: 基点的选择原则是每个基点能代表一个独立的简单点阵,所以在面心立方点阵 中选择(0,0, 0)、(1,1,0)、(0,1,0)与(1,0,0)四个原子作基点是不可以的。 因为这 4 点是一个独立的简单立方点阵。 6、粉末样品颗粒过大或过小对德拜花样影响如何?为什么?板状多晶体样品晶 粒过大或过小对衍射峰形影响又如何? 答. 粉末样品颗粒过大会使德拜花样不连续,或过小,德拜宽度增大,不利于分 析工作的进行。因为当粉末颗粒过大(大于 10-3cm)时,参加衍射的晶粒数减少, 会使衍射线条不连续;不过粉末颗粒过细(小于 10-5cm)时,会使衍射线条变宽, 这些都不利于分析工作。 多晶体的块状试样,如果晶粒足够细将得到与粉末试样相似的结果,即衍射峰宽 化。但晶粒粗大时参与反射的晶面数量有限,所以发生反射的概率变小,这样会 使得某些衍射峰强度变小或不出现。 7、什么是分辨率,影响透射电子显微镜分辨率的因素Байду номын сангаас哪些? 答:分辨率:两个物点通过透镜成像,在像平面上形成两个爱里斑,如果两个物点 相距较远时,两个 Airy 斑也各自分开,当两物点逐渐靠近时,两个 Airy 斑也相 互靠近,直至发生部分重叠。根据 Load Reyleigh 建议分辨两个 Airy 斑的判据: 当两个 Airy 斑的中心间距等于 Airy 斑半径时,此时两个 Airy 斑叠加,在强度 曲线上,两个最强峰之间的峰谷强度差为 19%,人的肉眼仍能分辨出是两物点的 像。两个 Airy 斑再相互靠近,人的肉眼就不能分辨出是两物点的像。通常两 Airy 斑中心间距等于 Airy 斑半径时,物平面相应的两物点间距成凸镜能分辨的 最小间距即分辨率。 影响透射电镜分辨率的因素主要有:衍射效应和电镜的像差(球差、像散、色差) 等。 8、球差、像散和色差是怎样造成的?如何减小这些像差?哪些是可消除的像差? 答:1,球差是由于电磁透镜磁场的近轴区与远轴区对电子束的会聚能力的不同 而造成的。
1. 什么叫“相干散射”、“非相干散射”、“荧光辐射”、“吸收限”、 “俄歇效应”? 答: ⑴ 当χ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χ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χ射 线长的χ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χ射线光子从原子内部打出一个 K 电子,当外层电子来 填充 K 空位时,将向外辐射 K 系χ射线,这种由χ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χ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 层时所作的功 W ,称此时 的光子波长λ称为 K 系的吸收限。 ⑸ 当原子中 K 层的一个电子被打出后,它就处于 K 激发状态,其能量为 E k 。 如果一个 L 层电子来填充这个空位,K 电离就变成了 L 电离,其能由 Ek 变成 El ,此时将释 Ek-El 的能量,可能产生荧光χ射线,也可能给予 L 层的电子,使 其脱离原子产生二次电离。即 K 层的一个空位被 L 层的两个空位所替代,这种 现象称俄歇效应。 2. 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。 电子式 X 射线管中产生 X 射线的条件可归纳为: 1, 以某种方式得到一定量的 自由电子; 2, 在高真空中,在高压电场的作用下迫使这些电子作定向高速运动; 3, 在电 子运动路径上设障碍物以急剧改变电子的运动速度。 3. 连续谱是怎样产生的?其短波限 V eV hc 2 1024.1 = =λ与某物质的吸收限 k k k V eV hc 2 1024.1 = =λ有何不同(V 和 V K 以 kv 为单位)? 答 当 ⅹ 射线管两极间加高压时,大量 电子在高压电场的作用下,以极高的速度向阳极轰击, 由于阳极的阻碍作用,电子将产生极大的负加速度。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 要产生一个电磁波,或至少一个电磁脉冲。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。 在极限情况下,极少数的电子在一次碰撞中将全部能量一次性转化为一个光量 子,这个光量子便具有最高能量和最短的波长,即短波限。连续谱短波限只与管 压有关,当固定管压,增加管电流或改变靶时短波限不变。 原子系统中的电子遵从泡利不相容原理不连续地分布在 K,L,M,N 等不同能级的