2018北工大材料分析方法复习题及答案
材料分析方法课后习题答案
材料分析方法课后习题答案材料分析方法课后习题答案材料分析方法是现代科学研究中非常重要的一门学科，它涉及到材料的组成、结构和性质等方面的研究。
在材料分析方法课程中，我们学习了各种分析方法的原理和应用。
下面，我将根据课后习题，对其中的几个问题进行解答，并对相关的知识进行深入的探讨。
1. 什么是材料分析方法？材料分析方法是指通过一系列的实验技术和仪器设备，对材料的组成、结构和性质进行研究和分析的一门学科。
它可以帮助科学家们了解材料的内部结构和性质，从而为材料的设计、制备和应用提供科学依据。
2. 材料分析方法的分类有哪些？材料分析方法可以根据所使用的原理和技术进行分类。
常见的分类包括：光学分析方法、电子显微镜分析方法、表面分析方法、热分析方法、光谱分析方法等。
每种分类又包含了许多具体的方法和技术。
3. 光学分析方法有哪些？光学分析方法是利用光学原理对材料进行分析的方法。
其中包括：光学显微镜、红外光谱、紫外可见光谱、拉曼光谱等。
这些方法可以用于观察材料的形貌、表面结构以及分子结构等。
4. 电子显微镜分析方法有哪些？电子显微镜分析方法是利用电子束与材料相互作用来对材料进行分析的方法。
常见的电子显微镜包括：扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）。
它们可以提供高分辨率的图像，帮助研究人员观察材料的微观结构和成分。
5. 表面分析方法有哪些？表面分析方法是研究材料表面组成和性质的方法。
常见的表面分析方法包括：扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱（XPS）等。
这些方法可以提供关于材料表面的化学成分、形貌和结构等信息。
6. 热分析方法有哪些？热分析方法是通过对材料在不同温度下的热性质变化进行研究的方法。
常见的热分析方法包括：差热分析（DSC）、热重分析（TGA）、热膨胀分析（TMA）等。
这些方法可以用于研究材料的热稳定性、热分解行为等。
7. 光谱分析方法有哪些？光谱分析方法是利用物质与辐射相互作用产生的光谱信息来研究材料的方法。
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。
《材料现代分析方法》练习与答案
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( Ｂ )Ａ.X射线透射学;Ｂ.X射线衍射学；C.X射线光谱学;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（ B ）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（Ｃ）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 ）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 )（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连续X射线和特征X 射线。
2. X射线与物质相互作用可以产生俄歇电子、透射Ｘ射线、散射X射线、荧光X射线、光电子、热、、。
3. 经过厚度为H的物质后，Ｘ射线的强度为。
４. X射线的本质既是波长极短的电磁波也是光子束，具有波粒二象性性。
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ＣｕK αX 射线激发Cu Ｋα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Cu Ｌα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。
材料分析方法题目(完整版)
6．精确测定点阵参数校正或消除误差常用的有哪三种方法？
7．试总结衍射花样的背底来源，并提出一些防止和减少背底的措施。
习题六
1．在一块冷轧钢板中可能存在哪几种内应力？它的衍射谱有什么特点？
2．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？
习题七
1.电子波有何特征？与可见光有何异同？
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。
3.电磁透镜的像差是怎样产生的，如何来消除和减少像差？
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？如何提高电磁透镜的分辨率？
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Airy斑，即分辨率极高，此时它的景深和焦长如何？
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?
第十一章
1、电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?
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），（）。
材料分析测试复习题及答案
材料分析测试方法复习题第一部分简答题：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。
7. X 射线吸收规律、线吸收系数答：X 射线吸收规律：强度为I 的特征X 射线在均匀物质内部通过时，强度的衰减与在物质内通过的距离x 成比例，即-dI/I=μdx 。
材料分析方法部分课后习题答案
第一章X射线物理学基础2、若X 射线管的额定功率为,在管电压为35KV 时,容许的最大电流是多少答：35KV=;4、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：μ m α＝／g,μ mβ＝290cm2／g, 有公式, , ,故：,解得:t= 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/λVk=×10-34××108/×10-19××10-10=kvλ 0=vnm=nm=nm其中h为普郎克常数,其值等于×10-34e为电子电荷,等于×10-19c故需加的最低管电压应≥kv,所发射的荧光辐射波长是纳米;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,则晶面间距为d=a/ 则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、α-Fe 属立方晶体,点阵参数a=;如用CrKαX 射线λ=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：2dsinθ =λ ,故掠射角θ =arcsinλ/2 ,由以上公式得：2d110sinθ 1=λ ,得θ 1=°,同理θ 2=°,θ 3=°;6、判别下列哪些晶面属于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;因为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花样将为一组同心圆;此种底片仅可记录部分衍射圆锥,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 射线散射的能力比轻原子要强;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CuKα摄得的钨体心立方的德拜相,试计算出头4 根线的相对积分强度不计算Aθ和e-2M,以最强线的强度为100;头4 根线的θ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 = I0 λ3 32πR e2 mc2 2 V VC2 P|F|2φθAθe2M即：查附录表F p314,可知：Ir = P F 2 1+COS2θ sin2θcos θ = ；Ir = P F 2 1+COS2θ sin2 θcos θ = ；Ir = P F 2 1+COS2θ sin2θcos θ = ；= P F 2 1+COS2θ sin2 θcos θ =不考虑Aθ、e2M 、P 和|F|2 I1=100; I2==; I3==; I4==头4 根线的相对积分强度分别为100、、、;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：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;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高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,取用最佳的孔径半角;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=2Δr0/tanα,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=2Δr0αM2/,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,则一定是孔径半角小,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、电源与控制系统和真空系统;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,防止样品在观察时遭到污染,使观察像清晰准确;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,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控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涉后的干涉条纹,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已知时测定,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,是以满足或基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花样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机会,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原子对电子的散射能力远高于它对X射线的散射能力约高出四个数量级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础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基础上的放大或缩小;3、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PHKL 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,2sinθ1/λ=g,2sinθ1/λ=1/d,2dsinθ=λ,证毕;9、说明多晶、单晶及非单晶衍射花样的特征及形成原理;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、制备薄膜样品的基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、基本要求：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表面氧化和腐蚀;2、工艺为：1从实物或大块试样上切割厚度为厚的薄皮；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别叫做衍射衬度;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;答：1孪晶的衬度特征是：孪晶的衬度是平直的,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平行于薄膜表面的层错衬度特征为,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倾斜于薄膜表面的层错,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心对称,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心不对称,外侧条纹一亮一暗; 4下表面处层错条纹的衬度明暗场像互补,而上表面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花样进行分析,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；来自样品表面几百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；对样品表面状态十分敏感;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；来自样品表面1—2nm范围;它适合做表面分析;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表面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表面形貌；二次电子像作用区域小,对表面形貌的作用力大；背散射电子作用区域大,对其表面形貌作用能力小;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,对样品表面无特殊要求,适于粗糙表面分析;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SiLi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;。
材料分析方法试题(2)精选全文
可编辑修改精选全文完整版《材料科学研究方法》考试试卷（第一套）一、 1、基态 2、俄歇电子 3、物相分析 4、 色散 5、振动耦合 6、热重分析一．填空题（每空1分，选做20空，共20分，多答不加分）1. 对于X 射线管而言，在各种管电压下的连续X 射线谱都存在着一个最短的波长长值，称为 ，当管电压增大时，此值 。
2. 由点阵常数测量精确度与θ角的关系可知，在相同条件下，θ角越大，测量的精确度 。
3. 对称取代的S=S 、C ≡N 、C=S 等基团在红外光谱中只能产生很弱的吸收带（甚至无吸收带），而在 光谱中往往产生很强的吸收带。
4. 根据底片圆孔位置和开口位置的不同，德拜照相法的底片安装方法可以分为： 、 、 。
5. 两组相邻的不同基团上的H 核相互影响，使它们的共振峰产生了裂分，这种现象叫 。
6. 德拜法测定点阵常数，系统误差主要来源于相机的半径误差、底片的伸缩误差、样品的偏心误差和 。
7. 激发电压是指产生特征X 射线的最 电压。
8. 凡是与反射球面相交的倒易结点都满足衍射条件而产生衍射，这句话是对是错？ 。
9. 对于电子探针，检测特征X 射线的波长和强度是由X 射线谱仪来完成的。
常用的X 射线谱仪有两种：一种 ，另一种是 。
10. 对于红外吸收光谱，可将中红外区光谱大致分为两个区： 和 。
区域的谱带有比较明确的基团和频率对应关系。
11. 衍射仪的测量方法分哪两种： 和 。
12. DTA 曲线描述了样品与参比物之间的 随温度或时间的变化关系。
13. 在几大透镜中，透射电子显微镜分辨本领的高低主要取决于 。
14. 紫外吸收光谱是由分子中 跃迁引起的。
红外吸收光谱是由分子中跃迁引起的。
15. 有机化合物的价电子主要有三种，即 、 和 。
16. 核磁共振氢谱规定，标准样品四甲基硅δ TMS ＝ 。
17. 红外吸收光谱又称振-转光谱，可以分析晶体的结构，对非晶体却无能为力。
此种说法正确与否？0λ18.透射电子显微镜以 为成像信号，扫描电子显微镜主要以 为成像信号。
2018北工大环境材料基础复习题及答案
2018北工大环境材料基础复习题及答案第一章·生态环境材料：要求材料在满足使用性能要求的同时还具有良好的全寿命过程的环境协调性，赋予材料及材料产业以环境协调的功能。
·生态环境材料特征节约能源节约资源可重复使用可循环再生结构可靠性化学稳定性生物安全性有毒、有害替代舒适性环境清洁、治理功能第二章·物质流分析：通过对自然原始物质在开采、生产、转移、消耗和废弃等过程的分析，揭示物料(包括能源、水资源等)在特定范围内的流动特征和转化效率对于某种特定材料，它是指运用数学物理方法，对在工业生产过程中按照一定的生产工艺所投入的原材料的流动方向和数量的一种定量分析的理论。
·生态包袱：人类为了获得有用物质和生产产品而运用的没有直接进入经济系统而流入环境的物质流过程·物质消耗强度MIPS ：一种可用于测量任何产品的环境压力强度的尺度，每单位服务的物质消耗material input per service unit·4倍因子理论核心思想1995的数据，占全世界总人口20％的发达国家人口，每年消耗全世界82.7％的能源和资源，而其他80％的人每年消耗的能源和资源还不到世界总消耗量的17.3％。
为了既保持已有的高质量的生活，又努力消除贫富之间的差异，若能采取技术措施，将现有的资源和能源效率提高4倍，就有可能达到上述的目标。
·10倍因子理论核心思想必须继续减小全球的物质流量，在一代人之内(20～30年)将资源效率提高10倍，才能使发达国家保持现有的生活质量，逐步缩小国与国之间的贫富差距，且可以让子孙后代能够在这个星球上继续生存。
·非生物资源输入总量MIPS 计算公式生态包袱计算公式∑-=n i i i Mm ER αS MI MIPS =in i i n i i m MIMI α⋅==∑∑==11第三章生命周期评价是对一个产品系统的生命周期中输入、输出及其潜在环境影响的汇编和评价。
北工大 材料工程基础复习题(2018)
材料工程基础复习题一．名词解释核心：1．热传导：指温度不同的物体各部分或温度不同的两物体间直接接触时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象。
热传导（heat conduction），又可称为导热。
2．对流换热：当一个表面和一种运动的流体处于不同温度时，它们之间发生传热称为对流传热。
3．热辐射：由于物体内部微观粒子热运动状态改变，将部分内能转换成电磁波发射出去的过程。
4．黑体：对外来辐射全吸收的物体。
（α=1——吸收率）5．流场：流体质点运动的全部空间。
6．扩散传质:混合物中因组分的浓度差而引起的质量的传递。
7．微观偏析：晶粒范围内化学成分不均匀性，包括，枝晶偏析、胞状偏析、晶界偏析。
8．宏观偏析：宏观尺度铸件各处化学成分差异，包括，正偏析、反偏析、重力偏析等。
9．压力铸造：金属液浇入压铸机压室内，并高速充填型腔，且压力作用下结晶凝固的铸造方法。
10．离心铸造：将液体金属注入高速旋转的铸型内，使金属液做离心运动充满铸型和形成铸件的技术和方法。
11．主应力：因，σ、τ随斜面法线的方向余弦l、m、n而变化，故，l、m、n的某一组合，使全应力与正应力重合，τ=0；该平面称主平面，其正应力称主应力，其方向称应力主轴。
12．正应变：指线元单位长度的变化量。
单元体的棱边长度变化（伸长或收缩）。
13．正挤压：坯料从模孔中流出部分的运动方向与凸模运动方向相同的挤压方法。
14．挤压比：挤压比(λ)＝锭坯断面积/制品断面积。
15．析氢腐蚀：以氢离子（H+）还原反应为阴极过程的腐蚀，由于腐蚀过程中有氢气析出，所以称为“析氢腐蚀”。
16．晶间腐蚀：腐蚀沿着金属或合金的晶粒边界或它的邻近区域发展，晶粒本身腐蚀很轻微。
17．调质处理：淬火+高温回火，以获得综合机械性能的目的。
18．分级淬火：略高于Ms点盐浴停留、再取出空冷。
刀具、量具、精密小件。
19．表观密度：材料在自然状态下（长期在空气中存放的干燥状态），单位体积的干质量。
材料分析方法试题及答案
材料分析方法试题及答案材料分析是一门重要的学科，在各个领域都有着广泛的应用。
本文将提供一些材料分析方法的试题以及对应的答案，以便读者更好地理解和掌握这一领域的知识。
试题一：1. 请简要说明材料分析的定义和意义。
2. 举例说明材料分析在实际应用中的重要性。
3. 简要介绍几种常见的材料分析方法。
答案一：1. 材料分析是通过使用科学的方法和工具对材料的组成、结构、性质进行研究和分析的过程。
它的意义在于帮助人们更好地理解材料的特性和性能，并为材料的设计和应用提供科学依据。
2. 材料分析在实际应用中起到了至关重要的作用。
例如，材料分析可以帮助科学家研究材料的特性，以及在制造过程中如何控制这些特性，从而改善产品的质量和性能。
此外，材料分析还可以用于检测产品中的有害物质，对环境和人体健康进行保护。
3. 常见的材料分析方法包括以下几种：a. 谱学分析方法：如红外光谱分析、质谱分析等，通过测量物质的光谱特性来确定其组成和结构。
b. 表面分析方法：如扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM），用于观察和分析材料表面的形貌和结构。
c. X射线衍射分析：利用X射线的衍射现象，研究材料的晶体结构和晶格参数。
d. 热分析方法：包括差示扫描量热法（DSC）、热重分析（TGA）等，用于研究材料的热性能和热稳定性。
e. 电化学分析方法：如电化学阻抗谱（EIS）、电化学循环伏安法（CV）等，用于研究材料在电化学反应中的行为和性能。
试题二：1. 请简要介绍红外光谱分析的原理和应用。
2. 简要解释红外光谱图中的峰的意义。
3. 通过红外光谱分析，可以得到哪些信息？答案二：1. 红外光谱分析是一种利用物质对红外辐射吸收的特性来研究物质组成和结构的方法。
原理是当红外光通过物质时，物质中的化学键根据其振动模式吸收红外光的不同频率，从而产生特定的红外光谱图。
红外光谱分析广泛应用于有机物和无机物的研究领域。
2. 在红外光谱图中，峰的位置和强度反映了物质分子中不同的化学键和官能团。
2018北工大材料分析方法复习题及答案
2018材料分析方法复习题索老师部分·在电镜中，电子束的波长主要取决于电子运动的速度和质量·运用磁场对运动电荷有力的作用这一特点使使电子束聚焦的装置称为电磁透镜。
电子在电磁透镜中近轴圆锥螺旋运动。
与光在光学系统中的运动不同点：光学系统中光是沿直线运动的，在电磁透镜中电子束作近轴圆锥螺旋运动。
·电磁透镜像差3种球差：是磁透镜中心区和边沿区对电子的折射能力不同引起的。
像散：像散是由于电磁透镜的周向磁场非旋转对称引起不同方向上的聚焦能力出现差别。
色差：色差是由入射电子的波长或能量的非单一性造成的。
球差可以消除，用小孔径成像时，可使其明显减小；像散只能减弱，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；色差也只能减弱，稳定加速电压和透镜电流可减小色差。
·分辨本领是指成像物体(试样)上能分辨出来的两个物点间的最小距离；电磁透镜的分辨率主要由衍射效应和像差来决定；电磁透镜要采用小孔径成像因为可以使球差明显减小。
·影响光学显微镜和电磁透镜分辨率的关键因素是用来分析的光源的波长，对于光学显微镜光源是光束，对于电磁透镜是电子束；减小电磁透镜的电子光束的波长可提高分辨率。
·光学显微镜成像透射电子微镜成像同：都要用到光源，都需要装置使光源聚焦成像。
异：光学显微镜的光源是可见光，聚焦用的是玻璃透镜，而透射电子显微镜的分别是电子束和电磁透镜。
光学显微镜分辨本领低，放大倍数小，景深小，焦长短，投射显微镜分辨本领高，放大倍数大，景深大，焦长长。
·为什么透射电镜的样品要求非常薄，而扫描电镜无此要求？用透射电镜分析时，电子光束要透过样品在底片上形成衍射图案，样品过厚则无法得到衍射图案，对于扫描电镜，对样品无此要求是因为用扫描电镜时是通过分析电子束与固体样品作用时产生的信号来研究物质·衬度：由于样品各部分结构的不同而导致透射到荧光屏强度的不均匀分布现象。
2018北工大材料工程基础复习题及答案
2018北工大材料工程基础复习题及答案热传导：指温度不同的物体各部分或温度不同的两物体间直接接触时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象对流换热：当一个表面和一种运动的流体处于不同温度时，它们之间发生的传热热对流：流体中g/l温度不同的各部分之间，由于发生相对的宏观运动而把热量由一处传递到另一处的现象热辐射：由于物体内部微观粒子的热运动状态改变，而将部分内能转换成电磁波发射出去黑体：可吸收任何波长和方向的射线，即吸收率=1.流场：流体质点运动的全部空间牛顿流体：凡流体在流动时，粘性力与速度梯度的关系都能用牛顿粘性定律描述迹线：流体质点在流场运动中的轨迹扩散传质：在不流动介质（停滞介质）或固体中由于分子扩散引起的质量传递对流传质：由流体运动引起的物质传递合金充型能力：液体金属充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰的健全铸件熔模铸造：易熔/溶性材料制模样，模样上包覆多层耐火材料，经硬化、干燥制成型壳。
溶/熔失模后，空心型壳经高温焙烧，浇注合金获得铸件压力铸造：液态，半液态金属浇入压铸机压室，在高压高速下充填铸型，并在高压下结晶凝固而获得铸件离心铸造：金属液浇入离心铸造机的旋转铸型中，使之在离心力作用下充填并凝固成形微观偏析：晶粒范围内化学成分不均匀宏观偏析：铸件各部位间化学成分差异主应力：剪切应力为0面上的正应力正应变：线元单位长度变化量ε=r1—r/r=δr/r纵轧：轧辊纵轴线相互平行，轧制时轧件运动方向与延伸方向与轧辊纵轴线垂直横轧：轧辊纵轴线相互平行，轧件沿自己的横轴线方向运动前进，与轧辊纵轴线⊥，金属主要沿轧件横轴线方向延伸正/反挤压：制品流出方向与挤压轴运动方向相同/反挤压比：挤压筒内坯料断面积与制品断面之比λ=R2/r2分级淬火：加热工件先淬入略高于Ms温度盐浴/碱浴，稍加停留，待其表面与心部温差减小后取出空冷，完成马氏体相变激光表面淬火：碳钢/合金钢室温下经激光辐照，表面被迅速加热至奥氏体化温度以上，停止辐照，快速自冷淬火得马氏体组织激光熔覆：预先配好合金粉末预涂基材表面，激光辐照，混合粉末熔化形成熔池，直到基材表面微熔，停，熔化区凝固，在界面处与基材冶金结合注浆成型：石膏模中注入一定浓度浆料，与石膏模相接触外围层首先脱水，硬化粉料沿石膏模内壁成形出所需形状，经脱模、干燥后得具一定形状和强度坯体析氢腐蚀：酸性较强的溶液中金属发生电化学腐蚀时放出氢气晶间腐蚀：沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀调质处理：淬火加高温回火的双重热处理方法糊状凝固：无确定熔点，非恒温结晶。
材料分析方法题库及答案
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（）A.X射线透射学；B.X射线衍射学；C.X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。
4. X射线的本质既是也是，具有性。
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。
材料现代分析测试方法北京理工大学课后答案
材料现代分析测试方法北京理工大学课后答案
1.水溶液滴定实验：
问题：滴定实验用来测定溶液中其中一种离子或其他物质的浓度。
滴
定分析的思路是，先将溶液中参与滴定反应的一种物质（用试剂）滴入溶
液中，直到发生滴定的终点，终点发生时需要用到特定的指示剂（也称指
示器），以这时候物质的浓度令指示剂有一定的变色反应，以此来判断终
点位置。
答案：滴定实验可以用来测定溶液中其中一种离子或其他物质的浓度。
在滴定实验中，将参与滴定反应的物质（用试剂）滴入溶液中，直到发生
滴定的终点，利用指示剂（指示器）的变色反应判断终点位置，以测定溶
液中其中一种物质的浓度。
2.色谱分析：
问题：色谱分析是一种用于分离和测定微量物质的分析技术，其原理
是利用物质在不同立体环境下的溶解性及其与其中一物质的相互作用，在
特定的溶剂中溶解物质，然后将其注入色谱仪中，利用仪器检测溶液的物
质组成及浓度，从而实现物质的分离和测定。
答案：色谱分析是一种用于分离和测定微量物质的分析技术。
材料分析测试方法练习与答案
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（ B）A.X射线透射学；B.X射线衍射学；C.X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（ B ）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（ C ）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 ）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）（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连续X射线和特征X射线。
2. X射线与物质相互作用可以产生俄歇电子、透射X射线、散射X 射线、荧光X射线、光电子、热、、。
3. 经过厚度为H的物质后，X射线的强度为。
4. X射线的本质既是波长极短的电磁波也是光子束，具有波粒二象性性。
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。
材料分析方法习题
材料分析⽅法习题材料分析⽅法哈尔滨⼯业⼤学周⽟主编第⼆版P413、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⽅⾯考虑⽽得出的？答：洛伦兹因数是表⽰衍射的⼏何条件对衍射强度的影响。
它考虑了以下三个⽅⾯⽽得：1、衍射的积分强度2、参加衍射的晶粒分数3、单位弧长的衍射强度4、多重性因数的物理意义是什么？某⽴⽅系晶体，其{100}的多重性因数是多少？如该晶体转变成四⽅系，这个晶⾯族的多重性因数会发⽣什么变化？为什么？多重性因数的物理意义是某种晶⾯的等同晶⾯数⽴⽅系{100}⾯族，P=6 四⽅晶系{100}，P=46、多晶体衍射的积分强度表⽰什么？答：若以波长为λ，强度为I0的X射线，照射在单位晶胞体积为V0的多晶试样上，被照射晶体的体积分数为V，在与⼊射线夹⾓为2θ的⽅向上产⽣了指数为（HKL）晶⾯的衍射，在距试样为R处记录到衍射线单位长度上的积分强度为：P581、试⽤爱⽡尔德图解来说明德拜衍射花样的形成某⼀粉末相上背射区线条与透射区线条⽐起来，其θ较⾼抑或较低？相应的d较⼤还是较⼩？既然多晶体粉末的晶体取向是混乱的，为何有此必然的规律？答：某⼀粉末相上背射区线条与透射区线条⽐起来，其θ较⾼，相应的d较⼩，虽然多晶体粉末的晶体取向是混乱的，但是衍射倒易球与反射球的交线，倒易球半径由⼩到⼤，θ也由⼩到⼤，d是倒易球半径的倒数，所以θ较⾼，相应的d较⼩。
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：4、测⾓仪在采集衍射图时，如果试样表⾯转到与⼊射⾓成30°⾓，即计数管与⼊射线所成⾓度为多少？能产⽣衍射的晶⾯，与试样的⾃由表⾯成何种⼏何关系？答：60°。
因为计数管的转速是试样的⼆倍。
辐射探测器接收的是那些与试样表⾯平⾏的晶⾯产⽣的衍射。
晶⾯若不平⾏于试样表⾯，尽管也产⽣衍射，但衍射线进⼊不了探测器，不能被接收。
P771、物相定性分析的原理是什么？对⾷盐进⾏化学分析和物相定性分析，所得的信息有何不同？答：1、先制备各种标准单相物质，经X射线衍射，得到标准衍射花样，并使之规范化并存档；2、分析时，将待测物质衍射花样与标准衍射花样对⽐，从中选出相同者，就可以确定其组成相了进⾏化学分析可测定出其含有Na和Cl⽽物相定性分析则可知其中含有NaCl2、物相定量分析的原理是什么？试⽤K值法进⾏物相定量分析的过程答：根据X射线衍射强度公式，某⼀物相的相对含量的增加，其衍射线的强度亦随之增加，所以通过衍射线强度的数值可以确定对应物象的相对含量。
材料分析考试题及答案
材料分析考试题及答案一、材料分析选择题1. 根据所给材料，以下哪项不是材料中提到的材料特性？A. 导电性B. 热传导性C. 可塑性D. 抗腐蚀性答案：C2. 材料的硬度通常与以下哪个因素相关？A. 材料的晶体结构B. 材料的化学成分C. 材料的加工工艺D. 所有以上因素答案：D3. 以下哪种材料最适合用于制造飞机的机身？A. 木材B. 塑料C. 铝合金D. 混凝土答案：C二、材料分析简答题1. 简述材料的强度与韧性的区别。
答：材料的强度是指材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力，而韧性是指材料在受到冲击或拉伸时，能够吸收能量而不立即断裂的能力。
2. 描述材料的疲劳现象及其对结构安全的影响。
答：材料的疲劳是指在循环或重复的应力作用下，材料逐渐产生裂纹并最终导致断裂的现象。
疲劳现象会降低结构的承载能力和使用寿命，对结构安全构成威胁。
三、材料分析论述题1. 论述材料的老化过程及其对材料性能的影响。
答：材料的老化是指在长期使用过程中，由于环境因素（如温度、湿度、紫外线等）的作用，材料的化学结构和物理性能逐渐发生变化的过程。
老化会导致材料的性能下降，如强度降低、韧性减弱、颜色变化等，从而影响材料的使用寿命和安全性。
2. 讨论现代材料科学在航空航天领域的应用及其重要性。
答：现代材料科学在航空航天领域的应用非常广泛，包括轻质高强度的复合材料、耐高温的陶瓷材料、抗腐蚀的合金材料等。
这些材料的应用可以提高飞行器的性能，如减轻重量、提高燃料效率、延长使用寿命等，对航空航天领域的发展具有重要意义。
结束语：通过以上材料分析考试题及答案的练习，希望同学们能够对材料的特性、老化过程以及在特定领域的应用有更深入的理解。
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2018材料分析方法复习题索老师部分·在电镜中，电子束的波长主要取决于电子运动的速度和质量·运用磁场对运动电荷有力的作用这一特点使使电子束聚焦的装置称为电磁透镜。
电子在电磁透镜中近轴圆锥螺旋运动。
与光在光学系统中的运动不同点：光学系统中光是沿直线运动的，在电磁透镜中电子束作近轴圆锥螺旋运动。
·电磁透镜像差3种球差：是磁透镜中心区和边沿区对电子的折射能力不同引起的。
像散：像散是由于电磁透镜的周向磁场非旋转对称引起不同方向上的聚焦能力出现差别。
色差：色差是由入射电子的波长或能量的非单一性造成的。
球差可以消除，用小孔径成像时，可使其明显减小；像散只能减弱，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；色差也只能减弱，稳定加速电压和透镜电流可减小色差。
·分辨本领是指成像物体(试样)上能分辨出来的两个物点间的最小距离；电磁透镜的分辨率主要由衍射效应和像差来决定；电磁透镜要采用小孔径成像因为可以使球差明显减小。
·影响光学显微镜和电磁透镜分辨率的关键因素是用来分析的光源的波长，对于光学显微镜光源是光束，对于电磁透镜是电子束；减小电磁透镜的电子光束的波长可提高分辨率。
·光学显微镜成像透射电子微镜成像同：都要用到光源，都需要装置使光源聚焦成像。
异：光学显微镜的光源是可见光，聚焦用的是玻璃透镜，而透射电子显微镜的分别是电子束和电磁透镜。
光学显微镜分辨本领低，放大倍数小，景深小，焦长短，投射显微镜分辨本领高，放大倍数大，景深大，焦长长。
·为什么透射电镜的样品要求非常薄，而扫描电镜无此要求？用透射电镜分析时，电子光束要透过样品在底片上形成衍射图案，样品过厚则无法得到衍射图案，对于扫描电镜，对样品无此要求是因为用扫描电镜时是通过分析电子束与固体样品作用时产生的信号来研究物质·衬度：由于样品各部分结构的不同而导致透射到荧光屏强度的不均匀分布现象。
TEM可产生相位衬度和振幅衬度。
振幅衬度是由于入射电子通过试样时，与试样内原子发生相互作用而发生振幅的变化，引起反差。
振幅衬度主要有质厚衬度和衍射衬度两种。
由于试样的质量和厚度不同，各部分对入射电子发生相互作用，产生的吸收与散射程度不同，而使得透射电子束的强度分布不同，形成反差，称为质-厚衬度。
衍射衬度主要是由于晶体试样满足布拉格反射条件程度差异以及结构振幅不同而形成电子图象反差。
对于非晶体试样不存在。
ZrAl3析出相在Al 基体中分布相位衬度将相位差逐级放大,转换成振幅差,最终使得衬度很差的物体也能得到放大观察·衍衬成像原理只让中心透射束穿过物镜光栏形成的衍衬像称为明场像。
只让某一衍射束通过物镜光栏形成的衍衬像称为暗场像。
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衬度像称为中心暗场成像。
·制备薄样品的基本要求：（1）薄膜样品的组织结构必须和大块样品相同，制备过程中，这些组织结构不发生变化。
（2）薄膜样品厚度必须足够薄，只有能被电子束透过，才有可能进行观察和分析。
（3）薄膜样品应有一定强度和刚度，在制备，夹持和操作过程中，在一定的机械力作用下不会引起变形或损坏。
（4）在样品制备过程中不容许表面产生氧化和腐蚀。
氧化和腐蚀会使样品的透明度下降，并造成多种假象。
具体工艺：用电火花线切割法初减薄，通过手工研磨或化学腐蚀进行预减薄，用双喷电解抛光减薄和离子减薄法来最终减薄。
离子减薄方法可以适用于矿物、陶瓷、半导体及多相合金等电解抛光所不能减薄的样品。
双喷减薄可以适用于金属与部分合金。
·设样品中有不同取向的两个相邻晶粒，在强度为I0的入射电子束照射下，A晶粒的（HKL）晶面与入射束间的夹角正好等于布拉格角，形成强度为I HKL的衍射束，其余晶面均不满足布拉格方程；而B晶粒的所有晶面均与衍射条件存在较大的偏差。
试绘出明场，暗场，中心暗场像条件下衍射衬度的光路图，并分别求出明场像和暗场像条件下像平面上A晶粒和B晶粒对应区域的电子束强度？明场像：A晶粒为：IHKL B晶粒为：I0暗场像：A晶粒为：IHKL B晶粒为：0·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震动，受迫震动产生交变电磁场。
其频率与入射线的频率相同，相为固定。
在相同方向上各散射波符合相干条件，故称为相干散射。
当X射线经束缚力不大的电子或自由电子散射后，可得到波长更长的X射线且散射位相与入射波位相之间不存在固定关系，称之为非相干散射。
俄歇效应：当一个原子内层的一个电子被电离后，处于激发态的电子将产生跃迁。
多余的能量以无辐射的形式传给另一个电子，并将其激发出来的效应。
·相对光学显微镜，透射电子显微镜、扫描电子显微镜各有哪些优点？透射电子显微镜：由于电子波长极短，同时与物质作用遵从布拉格（Bragg）方程，产生衍射现象，使得透射电镜自身在具有高的像分辨本领的同时兼有结构分析的功能。
扫描电镜：既具有光学显微镜制样简易，又具有昂贵、复杂的透射电镜的众多功能和适用性；它能弥补透射电镜样品制备要求很高的缺点；景深大,图像富有立体感；放大倍数连续调节范围大；分辨本领比较高(0.5-10nm)；可直接观察大块试样；固体材料样品表面和界面分析；适合于观察比较粗糙的表面、材料断口和显微组织三维形态；可做综合分析,宏观-微观形貌,微区成份-元素分析,宏观和微观取向分析；试样在加热,冷却和拉伸等条件下的显微结构动态观察。
·镜筒的基本结构，各部分作用一般为直立积木式结构，自上而下由电子枪，照明系统，样品室，成像系统和观察记录系统。
电子枪将电子源发射的电子束流聚焦，照明系统提供照明源，样品室承载样品，成像系统将衍射花样或图像投影到荧光屏上。
观察记录系统用于观察和分析。
·聚光镜的作用：会聚电子枪发射出的电子束，调节照明强度、孔径角和束斑大小物镜用来获得第一幅高分辨率电子显微图像或电子衍射花样的透镜；电镜的分辨率主要取决于物镜。
中间镜和投影镜的作用是将来自物镜的初级像逐级放大，最后成像于荧光屏上。
其结构与物镜基本相似。
中间镜是长焦距弱磁变倍率透镜，放大倍数可调节0—20倍。
投影镜是短焦距强磁透镜，可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。
·透射电镜中三种主要光阑：聚光镜光阑：在双聚光镜系统中，该光阑装在第二聚光镜下方。
作用：限制照明孔径角。
物镜光阑：安装在物镜后焦面。
作用:提高像衬度；减小孔径角，从而减小像差；进行暗场成像。
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。
·选区衍射操作时光阑作用选区光阑：选取分析样品上的一个微小区域物镜光阑：提高像衬度,减小孔径角，从而减小像差,进行暗场成像→分别说明成像操作与衍射操作时各级透镜（像平面和物平面）之间的相对位置关系，并画出光路图。
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，这是成像操作。
如果把中间镜的物平面和物镜的背焦面重合，则在荧光屏上得到一幅电子衍射花样，这是电子衍射操作·电子束和固体样品作用时会产生信号背散射电子。
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。
其中包括弹性背散射电子和非弹性背散射电子。
背散射电子的产生范围深，由于背散射电子的产额随原子序数的增加而增加，所以，利用背散射电子作为成像信号不仅能分析形貌特征，也可用来显示原子序数衬度，定性地进行成分分析。
二次电子。
二次电子是指被入射电子轰击出来的核外电子。
二次电子来自表面50-500Å的区域，能量为0-50eV。
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。
吸收电子。
入射电子进入样品后，经多次非弹性散射，能量损失殆尽（假定样品有足够厚度，没有透射电子产生），最后被样品吸收。
若在样品和地之间接入一个高灵敏度的电流表，就可以测得样品对地的信号。
若把吸收电子信号作为调制图像的信号，则其衬度与二次电子像和背散射电子像的反差是互补的。
透射电子。
如果样品厚度小于入射电子的有效穿透深度，那么就会有相当数量的入射电子能够穿过薄样品而成为透射电子。
样品下方检测到的透射电子信号中，除了有能量与入射电子相当的弹性散射电子外，还有各种不同能量损失的非弹性散射电子。
其中有些待征能量损失E的非弹性散射电子和分析区域的成分有关，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。
特征X射线。
特征X射线是原子的内层电子受到激发以后，在能级跃迁过程中直接释放的具有特征能量和波长的一种电磁波辐射。
如果用X射线探测器测到了样品微区中存在某一特征波长，就可以判定该微区中存在的相应元素。
俄歇电子。
如果原子内层电子能级跃迁过程中释放出来的能量E不以X射线的形式释放，而是用该能量将核外另一电子打出，脱离原子变为二次电子，这种二次电子叫做俄歇电子。
俄歇电子是由试样表面极有限的几个原于层中发出的，这说明俄歇电子信号适用于表层化学成分分析。
背散射电子：二次电子和透射电子，主要应用于扫描电镜和透射电镜，特征X射线可应用于能谱仪，电子探针等，俄歇电子可应用于俄歇电子能谱仪，吸收电子也可应用于扫描电镜，形成吸收电子像。
·从原理和应用方面分析电子衍射与X衍射在材料结构分析中的异、同点。
同：电子衍射的原理和X衍射相似，都是以满足布拉格方程作为产生衍射的必要条件。
异：电子波的波长比X射线短得多电子衍射产生斑点大致分布在一个二维倒易截面内电子衍射中略偏离布拉格条件的电子束也能发生衍射电子衍射束的强度较大，拍摄衍射花样时间短。
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，软X射线可用于非金属的分析。
透射电镜主要用于形貌分析和电子衍射分析（确定微区的晶体结构或晶体学性质）。
·已知Al为FCC结构，试用衍射斑点特征平行四边形查表法（如附表）来标定如下图所A BCO示的电子衍射花样中A，B，C 三点的指数和它们所在的晶带轴指数[UVW]，其中测量可得：R A =6.5mm,R B =16.4mm,R C =16.8mm,Φ(R A R B )=820。
同时已知相机常数K=13.4mm.Å，请试用电子衍射公式对此标定进行核对。
·已知某Ni 基高温合金的基体为面心立方结构，晶格常数a=0.3597nm，试标定如图所示的电子衍射花样中的A，B，C 三点的指数和它们所在的晶带轴指数[UVW]，图中R 1=OA=12.2mm，R 2=OB=19.9mm，R 3=OC=23.4mm，Φ(R 1R 2)=90°。
同时已知相机常数K=25.41mm.Å，请试用电子衍射公式对此标定进行核对。