材料分析复习题

第一章1.短波长的X射线称(硬X射线)，常用于(较深组织治疗)；长波长的X射线称(软X射线)，常用于(透视与摄像)。

2解释X射线相干散射与非相干散射。

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。

3.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。

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）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（D）。

A.光电子；B.二次荧光；C.俄歇电子；D.（A+C）6X射线管的工作原理是什么？答：在阴极和阳极加高压直流电场，灯丝端加交流低压产生电子，直流电场会将阴极产生的电子加速并轰击阳极靶，阳极靶电子产生跃迁的同时产生X射线，电子的方向是从阴极到阳极，所以电流的方向是从阳极到阴极。

7写出并解释莫塞莱定律。

随着元素的原子序数的增加，特征X射线的波长有规律的变短，用式子表示为8滤波片的工作原理是什么？第二章1.有一倒易矢量为*ab2，与它对应的正空间晶面是（C）。

*cg2+*+=*A.（210）；B.（220）；C.（221）；D.（110）；。

2.面心立方晶体（111）晶面族的多重性因素是（A）。

A．4；B．8；C．6；D．12。

3.一束X射线照射到晶体上能否产生衍射取决于（C）。

A．是否满足布拉格条件；B．是否衍射强度I≠0；C．A+B；D．晶体形状。

4.只要倒易阵点落在厄瓦尔德球面上，就表示该（干涉面）满足（布拉格方程）条件，能产生（衍射）。

5.影响衍射强度的因素除结构因素、晶体形状外还有（洛伦兹因数），（多重性因数），（温度因数），（吸收因数）。

6.考虑所有因素后的衍射强度公式为（），对于粉末多晶的相对强度为（）。

7.倒易矢量的方向是对应正空间晶面的（法线方向）；倒易矢量的长度等于对应（晶面间距的倒数）。

8写出布拉格方程并解释其含义。

9画出爱瓦尔德球并推导布拉格方程。

第三章1写出电子，原子，单胞，晶粒对X射线散射的强度表达式。

2简单点阵，体心立方,面心立方结构的消光规律是什么？答;简单点阵的情况下，FHKL不受HKL的影响，即HKL为任意整数时，都能产生衍射在体心点阵中，只有当H+K+L为偶数时才能产生衍射在面心立方中，只有当H、K、L全为奇数或全为偶数时才能产生衍射。

3影响衍射线强度的因素都有哪些？第四章1.最常用的X射线衍射方法是（B）。

A.劳厄法；B.粉末法；C.周转晶体法；D.德拜法。

2.测角仪中，探测器的转速与试样的转速关系是（B）。

A.保持同步1﹕1；B.2﹕1；C.1﹕2；D.1﹕0。

3.X射线衍射仪的核心是测角仪圆，它由（X射线管）、（计数管）和（试样台）共同组成。

4．X射线衍射仪进行物相分析时，对样品的状态有何要求？第五章1物相定性分析与定量分析的原理及一般步骤是什么？答：（1）物相定性分析的原理是根据每一种结晶物质都有自己独特的晶体结构，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独特的衍射花样，它们的特征可以用各个反射晶面的晶面间距值d和反射线的强度来表征。

其中晶面网间距值d与晶胞的形状和大小有关，相对强度I则与质点的种类及其在晶胞中的位置有关。

任何一种结晶物质的衍射数据d和I是其晶体结构的必然反映，因而可以根据它们来鉴别结晶物质的物相。

定量分析的基本原理是物质的衍射强度与参与衍射的该物质的体积成正比。

定量分析过程(以K值法为例):K值法是内标法延伸。

从内标法我们知道，通过加入内标可消除基体效应的影响。

K值法同样要在样品中加入标准物质作为内标，人们经常也称之为清洗剂。

K值法不须作标准曲线得出而能求得K值。

1）对待测的样品。

找到待测相和标准相的纯物质，配二者含量为1：1混合样，并用实验测定二者某一对衍射线的强度，它们的强度比Kis。

2）在待测样品中掺入一定量wS的标准物质。

并测定混合样中二个相的同一对衍射线的强度Ii/IS。

3）代入上一公式求出待测相i在混合样中的含量wi。

4）求i相有原始样品中的含量Wi由于JCPDS卡片中已选用刚玉Al2O3作为标准物质。

测定许多物质与刚玉以1：1比例混合后，二者最强衍射峰之间的比值。

因此可选用刚玉作为标准物质，得出二者强峰的强度比，查JCPDS卡片计算可求得。

2简述XRD定量分析中的单线条法。

3下图是什么图，可通过什么仪器得到，其横纵坐标各代表什么含义？答：（1）X射线衍射图（2）横坐标：2θ角纵坐标值：每秒脉冲数4用XRD测量结晶度是通过什么方法实现的？请给出公式并解释。

5用XRD方法进行点阵参数精确测定的原理是什么？第六章1第一类应力导致X射线衍射线（位移）；第二类应力导致衍射线（线型变化）；第三类应力导致衍射线（强度降低）。

2XRD方法可以测定哪种内应力？其原理是什么？第八章1.可以消除的像差是（B）。

A.球差；B.像散；C.色差；D.A+B。

2电磁透镜的球差，像散和色差都是由什么引起的？3电磁透镜的作用是什么？4电子波做光源时有何优势？5电磁透镜的孔径半角α是越小越好吗？为什么？第九章第十章1透射电子显微镜的主要功能是什么？2电子衍射成像时是将（A）。

A.中间镜的物平面与与物镜的背焦面重合；B.中间镜的物平面与物镜的像平面重合；C.关闭中间镜；D.关闭物镜。

3.TEM的分辨率既受（衍射效应）影响，也受透镜的（像差）影响。

4单晶体电子衍射花样是（A）。

A.规则的平行四边形斑点；B.同心圆环；C.晕环；D.不规则斑点。

5薄片状晶体的倒易点形状是（C）。

A.尺寸很小的倒易点；B.尺寸很大的球；C.有一定长度的倒易杆；D.倒易圆盘。

6偏离矢量S=0时，衍射斑点最亮。

这是因为S=0时是精确满足布拉格方程，所以衍射强度最大。

这句话对吗？对7电子衍射必须严格符合布拉格方程吗？其与X射线衍射有何区别？答：不是，区别：电子衍射的衍射角非常小，这是它的衍射花样特征不同于X射线的主要原因。

8下图所示为某单晶电子衍射花样，已知相机常数和晶体结构，请写出用“尝试校核法”进行衍射花样标定的方法步骤？答：9多晶体电子衍射花样具有什么特征？答;是一系列不同半径的同心圆环10当偏离矢量S<0时，倒易点是在厄瓦尔德球的（A）。

A.球面外；B.球面上；C.球面内；D.B+C。

11名词解释：晶带定律：hu+kv+lw=0，零层倒易面：电子束沿晶带轴的反向入射所通过的过原点的倒易平面。

第十一章1.透射电镜样品制备过程中，最终减薄方法有双喷抛光法和离子减薄两种方法。

2.下图为铝合金晶粒的衍衬相，其中a图成像方式为明场成像，b图成像方式为暗场成像。

3.衍衬运动学理论采用的两种近似处理方法分别是双光束近似和柱体近似。

4.指出下图中晶体衍衬成像的三种方式，(a)明场成像，(b)暗场成像，(c)中心暗场成像。

5右图是等倾条纹形成示意图。

6名词解释：衬度，指图象上不同区域间明暗程度的差别质厚衬度，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衍射衬度，由于各处晶体取向不同和(或)晶体结构不同，满足布拉格条件的程度不同，使得对应试样下表面处有不同的衍射效果，从而在下表面形成一个随位置而异的衍射振幅分布，这样形成的衬度，称为衍射衬度应变场衬度，产生畸变与不产生畸变的部分出现的衬度差。

消光距离：振荡的深度周期第十三章1在扫描电子显微镜中，下列二次电子像衬度最亮的区域是（C）。

2简述电子束入射固体样品表面所激发的信号类型，说明该信号的用途，并画出所形成的“滴状作用体积”示意图。

答：a二次电子:在入射电子束作用下被轰击出来并离开样品表面的核外电子。

特点：能量较低；表面形貌敏感性：一般在表层5-10nm深度范围激发的。

用途：它对试样表面状态非常敏感，能有效地显示试样表面的微观形貌。

b.背散射电子：背散射电于是指被固体样品中的原子核反弹回来的一部分入射电子。

特点：具有较高能量，作用深度大；原子序数敏感性：产额随样品原子序数增大而增大。

用途:形貌分析、定性成分分析c.吸收电子：入射电子能量被吸收殆尽，吸收电子信号与二次电子或背散色电子信号互补，强度相反，图象衬度相反。

用途：吸收电流像可以反映原子序数衬度，同样也可以用来进行定性的微区成分分析。

d.透射电子：一部分入射电子穿过薄样品而成为透射电子。

透射电子信号由微区的厚度、成分和晶体结构来决定。

因此，可以用特征能量损失电子配合电子能量分析器来进行微区成分分析。

e.特征X射线当样品原子的内层电子激发或电离时，原子就会处于能量较高的激发状态，此时外层电子将向内层跃迁已填补内层电子的空缺，从而释放特征X射线。

用途：定性或定量微区成分分析。

f.俄歇电子：能级跃迁，当众多能量不足以辐射X光，空位层的一个电子会发射出去；这个跃出的电子为俄歇电子。

特点：能量具有特征值，近表层性质，能量很低。

用途：表面层成分分析3背散射电子的产额主要受什么因素影响？答：1、原子序数，随原子序数的增加而增加；2、入射电子能量；3、样品倾斜角，从50度变化至90度时，背散射电子产额增大直至接近1。

4二次电子的产额主要受什么因素影响？答：1、二次电子能谱性；2、入射电子的能量，必须达到一定值才能保证二次电子的产额不为0；产额随入射电子能量先增大，达到一定值后，随入射电子能量减小。

3、随材料的原子序数的增大，产额略有增加；5比较说明二次电子成像和背散射电子成像的衬度形成原理。

答（1）二次电子像主要是反映样品表面10nm左右的形貌特征，像的衬度是形貌衬度，衬度的形成主要取于样品表面相对于入射电子束的倾角。

如果样品表面光滑平整（无形貌特征），则不形成衬度；而对于表面有一定形貌的样品，其形貌可看成由许多不同倾斜程度的面构成的凸尖、台阶、凹坑等细节组成，这些细节的不同部位发射的二次电子数不同，从而产生衬度。

（2）背散射电子主要反映样品表面的成分特征，即样品平均原子序数Z大的部位产生较强的背散射电子信号，在荧光屏上形成较亮的区域；而平均原子序数较低的部位则产生较少的背散射电子，在荧光屏上形成较暗的区域，这样就形成原子序数衬度（成分衬度）。

6简述扫描电子显微镜在材料分析中的应用。

答：可以判断材料组成,也可以和国家标准对比,同时判断品质是否符合要求。

第十五章1能谱仪和波谱仪的工作原理是什么？答：（1）各种元素具有自己的X射线特征波长，特征波长的大小则取决于能级跃迁过程中释放出的特征能量△E，能谱仪就是利用不同元素X射线光子特征能量不同这一特点来进行成分分析的。