材料分析方法之课后习题答案

材料结构显微分析内部资料姓名：版权所有 翻版必究编号：绝密文件目录第一章材料X射线衍射分析----------------------------------------------------------------------------1 第二章X射线衍射方向----------------------------------------------------------------------------------1 第三章X射线衍射强度----------------------------------------------------------------------------------2 第四章多晶体分析方法----------------------------------------------------------------------------------3 第八章电子光学基础-------------------------------------------------------------------------------------4 第九章透射电子显微镜----------------------------------------------------------------------------------5 第十章电子衍射-------------------------------------------------------------------------------------------7 第十一章晶体薄膜衍衬成像分析----------------------------------------------------------------------8 第十三章扫描电子显微镜-------------------------------------------------------------------------------10 第十五章电子探针显微分析----------------------------------------------------------------------------10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=0.043Å4、为使Cu 靶的Kβ线透射系数是Kα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：μmα ＝49.03cm2/g，μmβ ＝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：eV k=hc/λV k=6.626×10-34×2.998×108/(1.602×10-19×0.71×10-10)=17.46(kv)λ 0=1.24/v(nm)=1.24/17.46(nm)=0.071(nm)其中h为普朗克常数，其值等于6.626×10-34e为电子电荷，等于1.602×10-19 C故需加的最低管电压应≥17.46(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原子中一个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1、试画出下列晶向及晶面(均属立方晶系):[111],[121],[212],(010),[110],(123),(211)自己动手画，按照步骤来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：当波长为入的X射线照射到晶体上发生衍射，相邻两个(hk1)晶面的波程差是nλ，相邻两个(HKL)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。

5、总结简单点阵、体心点阵和面心点阵衍射线的系统消光规律。

产生电子衍射的充分条件是hkl 0F≠, 产生电子衍射必要条件是满足或基本满足2d sin=θλ6、多晶体衍射的积分强度表示什么？今有一张用C uKα摄得的钨（体心立方）的德拜图相，试计算出头4根线的相对积分强度（不计算A（θ）和e -2M，以最强线的强度为100）。

7、总结简单点阵、体心点阵和面心点阵衍射线的系统消光规律。

简单点阵-----不存在系统消光体心点阵-----衍射线的系统消光规律是(h+k+l)偶数时出现反射(h+k+l)奇数时消光面心点阵-----衍射线的系统消光规律是h，k，l全奇或全偶出现反射，h，k，l有奇有偶时消光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较起来其θ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较，θ较高,相应的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。

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2θ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（2θ）的分布（I-2θ曲线）也不同；4、测角仪在采集衍射图时，如果试样表面转到与入射线成30°角，则计数管与入射线所成角度为多少？能产生衍射的晶面，与试样的自由表面呈何种几何关系？答：当试样表面与入射X射线束成30°角时，计数管与入射线所成角度为60°，能产生衍射的晶面与试样的自由表面平行。

第八章电子光学基础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能力的影响。

答：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。

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。

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、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±1mm；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）聚光镜光阑-----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。