《材料现代研究方法》复习题及答案

名词解释有错的地方说一下啊x-ray强度：单位时间内通过垂直于X-ray传播方向的单位截面的X-ray的能量吸收限:物质的质量吸收系数随波长 变化发生突变时的临界波长结构消光：由两个以上等同点构成的复杂晶体，除了遵守各自所属的点阵消光外还会附加的消光景深：成像时像平面不动，在满足成像清晰的前提下，物平面沿轴线前后可移动的距离衬度：图像上的明暗差距热分析：在程序控制温度下，测量物质的物理性质随温度变化的一类技术系统消光：F HKL=0时I=0，衍射光束消失的现象显微镜分辨本领：光学系统能分辨的两个物点间的最小距离x-ray谱：描述X-ray强度随波长变化的曲线x-ray散射：X-ray射到靶材上传播方向发生改变的现象散射衬度：试样各部位对电子散射能力不同引起的图像的明暗差异衍射衬度：晶体取向不同产生的图像的明暗差异焦长：物点固定不动，在保持成像清晰的前提下像平面沿透镜轴线可移动的距离差热分析：在程序控制温度下测定物质和参比物之间的温度差和温度关系的一种技术。

德拜相机分辨本领：一定波长的X-ray照到两个面间距相近的晶面上时底片上两根相应衍射线条分离的程度像差：从物平面上一点散射出来的电子束不一定全部汇聚一点，或物平面上各点并不是按比例成像于同一像平面而导致图像模糊不清或与原物几何形状不成比例的现象二填空1.X-ray 谱的种类有两种，分别是（连续X-ray谱）、（标识X-ray谱）。

2.X-ray衰减程度的影响因素包括（入射X射线波长）(被照射物质原子序数)(物质密度)3. 多晶体研究方法包括（粉末照相法）和（X-ray衍射仪法），其中（粉末照相法）使用德拜相机来做样品的X-ray衍射。

德拜相机的结构主要有四部分，分别是（相机圆筒）、（光阑）、（承光管）、（试样架）。

？？4. 磁透镜几何像差包括（球差）、（像散）、（畸变）。

5. 透射电子显微镜的镜筒由（照明）系统、（成像）系统、（观察和记录）系统三部分组成，电子枪和聚光镜属于（照明）系统，样品室、物镜、中间镜、投影镜属于（成像）系统。

6. 热分析的四大支柱分别是（热重分析）、（差热分析）、（差示扫描量热分析）、（热机械分析）。

7．透射电子显微镜的主要性能指标包括（分辨能力）、（放大倍数）、（加速电压）。

8．当工作电压低于激发电压时，x-ray管中发射出连续x-ray谱，其中，管电流i,管电压V, x-ray管阳极靶原子序数Z, x-ray强度I,短波限λ0之间有如下关系：i与Z恒定，V上升，则I（上升），λ0 （下降）；V与Z恒定，i上升，则I （上升），λ0（不变）；i与V恒定，Z上升，则I（上升），λ0（不变）；9．要使标识x-ray谱上I标/I连最大，工作电压/激发电压应在（3~5）之间。

10．在选择滤波片时，当靶材原子序数 Z 靶＜40时，Z 滤波片=（Z 靶-1）；Z 靶≥40时，Z 滤波片=（Z 靶-2）11．德拜相机底片的安装方法包括（正装法）、 （反装法）、 （不对称安装），其中 （不对称安装）比较常用。

12．X-Ray 衍射仪的结构主要包括（X-Ray 发生装置）、 （测角仪）、 （X-Ray 探测器）、（记录系统）。

13．扫描电子显微镜电子光学系统包括（电子枪）、（聚光镜）、（物镜）、（样品室）。

三 简答题1.什么是差热分析？影响差热分析曲线的因素有哪些？差热分析曲线中向下与向上的峰的含义各是什么？差热分析是在程序控制温度下测定物质和参比物之间的温度差和温度关系的一种技术。

其影响因素有仪器因素和试样因素和操作因素等。

其中，仪器因素主要有炉子尺寸、坩埚大小和形状、差热电偶性能、热电偶与试样相对位置、记录系统精度等；试样因素主要有热容量和热导率变化、颗粒粒度、结晶度、纯度和离子取代、用量、装填、参比物等；操作因素主要有加热速度、压力、气氛、热电偶热端位置、走纸速度等。

向下的峰代表吸热过程，向上的峰代表放热过程。

2. 说明透射电子显微镜的分辨本领与加速电压的关系。

透镜的分辨本领是指其光学系统能分辨的两个物点间的最小距离,αλ=sin n 61.0r ，与波长λ成正比，λ越大，r 越大，分辨本领越低，λ越小，r 越小，分辨本领越高。

将初速度很慢的电子置于电场中，使其获得能量2mv 21eU E ==。

又mv h p h ==λ，则U225.1=λ，故U sin n 747.0r •β=,其中，U 为电压。

因此，r 与加速电压U 成反比，U 越大，r 越小，即分辨率越大；U 越小，r 越大，即分辨率越小。

3．透射电子显微镜的衬度形成原因是什么？种类有哪些？为什么将散射衬度也称为质量－厚度衬度？ （与7相同）衬度是指图像上的明暗差异，是在物镜的背焦面上通过物镜光阑选择衍射斑成像的结果。

包括散射衬度、衍射衬度和相位衬度。

散射衬度是由于试样各部位对电子的散射能力不同引起的，与试样的质量和厚度有关，因此又称质量-厚度衬度。

衍射衬度是由于晶体取向不同引起的。

相位衬度是由于电子波相位不同引起的。

4．什么是热分析参比物？选用原则是什么？经常用的参比物有哪些？参比物是在测定条件下不产生任何热效应的惰性物质，应选择整个测温范围无热反应、比热与导热性及粒度与试样相近的作为参比物，如α－Al2O3 （经1270K 煅烧的高纯氧化铝粉，α－Al2O3晶型）5. 什么是磁透镜的像差？有哪些种类？其形成原因和减少的措施是什么？像差是指从物平面上一点散射出来的电子束不一定全部汇聚一点，或物平面上各点并不是按比例成像于同一像平面而导致图像模糊不清或与原物几何形状不 成比例的现象。

包括几何相差和色差。

几何相差主要包括球差和像散。

球差是由于电磁透镜磁场对近轴电子和远轴电子的会聚能力不同引起的，可通过减小电磁透镜孔径角来改善。

像散是由于透镜的磁场不是旋转对称磁场引起的，可加装消像散器来改善。

色差是由于入射电子的波长不单一引起的，可通过稳定电压与电流、减小试样厚度来改善。

6. 标识X 射线谱的产生机理是什么？从X 射线管中的阴极发出的电子，在高电压作用下以很快的速度撞到阳极上时，如果电子的能量足够大，就可以将阳极物质原子中的内层电子击出成为自由电子即二次电子，于是原子就处于高能的不稳定状态。

按能量最低原理，电子具有自发地向低能级跑的趋势，所以当K 层中有一空位出现时，L/M/N 层中的电子就会跃入此空位，同时将多余的能量以X 射线光子的形式释放出来形成标识X 射线谱7.透射电子显微镜的衬度种类有哪些？形成原因是什么？为什么将散射衬度也称为质量－厚度衬度？四 已知结构因子的绝对值平方表达式为设原子散射因子为f a ，试推导底心点阵结构的衍射条件。

底心点阵的单胞原子有两个原子，坐标分别为（000）和（1／2,1／2,0），又其散射因子为fa ，则 {}{}][22222HKL )K H (cos 1fa )02K 2H (2sin fa )000(2sin a f )02K 2H (2cos fa )000(2cos fa F +π+=++π+++π+++π+++π= 讨论：①当H+K 为奇数时，0F 2HKL = ,则0I =②当H+K 为偶数时，22HKL fa 4F =已知结构因子的绝对值平方表达式为设原子散射因子为f a ，试推导体心点阵结构的衍射条件。

体心点阵的单胞有两个原子，坐标分别为（000）（1／2，1／2，1／2），又其散射因子为fa ，则()(){}()(){}()[]22222L HK L K H cos 1fa 2L 2K 2H 2sin fa 0002sin fa 2L 2K 2H 2cos fa 0002cos fa F ++π+=++π+++π+++π+++π= ()()21212sin 2cos 2⎭⎬⎫⎩⎨⎧+++⎭⎬⎫⎩⎨⎧++=∑∑==n j j j j j n j j j j j HKLLX KY HX f LZ KY HX f F ππ()()21212sin 2cos 2⎭⎬⎫⎩⎨⎧+++⎭⎬⎫⎩⎨⎧++=∑∑==n j j j j j n j j j j j HKL LX KY HX f LZ KY HX f F ππ讨论：①当H+K+L 为偶数时，22HKL fa 4F =②当H+K+L 为奇数时，0F 2HKL =五 试推导德拜相机分辨本领的表达式并讨论式中各个参数对分辨本领的影响。

德拜相机的分辨本领是指一定波长的X 射线照到两个面间距相近的晶面上时，底片上两根相应衍射线条分离的程度。

θ∆•θ-=∆∴∆θ-=∆λ-=θ∆•θ⇒λ=θ⇒λ=θctg d d d d sin d d 2n cos d 2n sin n sin d 2又因为德拜相机照相法底片上的一对弧之间的弧长θ∆•=∆⇒θ•=R 2L 4R L 2 故()22n d 4nR R 2con sin R 2ctg R 2λ--=θθ•-=θ∆•θ-θ∆=ϕ 因此德拜相机的分辨本领ϕ与相机尺寸R 、入射X 射线波长λ、入射角度θ及面间距d 成正比，随着R 、λ、θ、d 的增大而增大。

六 试绘出X-ray 管的结构并简单说明各结构的作用。

大家自己画吧，嘻嘻七 试推导内标法的基本公式并说明其意义。

设n 个相的质量分别为W1 W2 W3…..Wn ，总质量为W= W1+W2+W3…..+Wn ，试样中加入的标准物质为S ，其质量为Ws 。

第j 相质量为Wj 。

j ω为第j 相在为加入标准物质时的质量分数，j ω，为加入标准物质之后的质量分数，sω为s 相在新式样中的质量分数。

ss s w w w +=ω j ω，()s j s s j s js j n 21j 1w w w 1w w w w w w w w w w w .....w w w ω-ω=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=+=+=+++= 则∑ω•μ+ω•μρω=n 1s ms j j m j ,jj j BC I ， ∑μ•ω+ω•μρω=n 1mss j j m s s s S BC I ()()j ss s s s j j s s s j s j s j1C C 1C C I I ωρ•ωρω-=ρ•ωρω-ω=∴ Ij 、Is 可以读出s ω可人为控制，即得j ω。