现代材料测试技术作业汇总
现代材料测试技术(1)-作业与思考题
（8）用Cu Kα(=0.154 nm)射线和Cr Kα(=0.229 nm)射线分别摄取α-Fe多晶体(体心立方点阵,点阵常数a = 0.286 nm)的衍射花样,问两者中将各有几对衍射线出现?并写出其指数.
第5章X射线物相分析
第7章电子光学基础
1．电磁透镜的像差是怎样产生的，如何来消除和减少像差？
2．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?
第8章电子束与材料的相互作用
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?
（1）简述X射线物相定性分析的基本步骤.
（2）请说明物相定性分析所用的三种索引(字母索引、哈氏索引、芬克索引)的特点。
（3）JCPDS粉末衍射卡片包含晶体物质的哪些基本信息？
（3）简述X射线物相定量分析的基本原理。
（4）分别说明外标法和内标法是如何对试样进行物相定量分析的。
（5）某种黄铜试样为α+β双相组织，采用Cu Kα射线照射试样测得其α相的200衍射线强度为484（任意单位），在相同条件下对一个纯α相试样测得200衍射线的强度为760（任意单位），据此求试样中α相的含量。假设α相和β相对Cu Kα射线的质量吸收系数近似相等。
Cu
0.15418
0.13922
Mn
0.18964
Mo
0.07107
0.06323
V
0.22690
Ag
0.05609
0.04970
Zr
0.06888
现代材料测试技术习题1精选全文
可编辑修改精选全文完整版习题1-1 试计算当管电压为50kV时，X射线管中电子击靶时的速度与动能，以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大能量是多少？1-2 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。
1-3 X射线实验室用防护铅屏，其厚度通常至少为1mm，试计算这种铅屏对CuKα、M oKα辐射的透射因子（I投射/I入射）各为多少？1-4 试计算含w c=0.8%，w Cr=4%，w w=18%的高速钢对MoKɑ辐射的质量吸收系数。
1-5 欲使钼靶X射线管发射的X射线能激发放置在光束中的铜样品发射K系荧光辐射，问需加的最低的管压值是多少？所发射出的荧光辐射波长是多少？2-1试画出下列晶向及晶面（均属立方晶系）：[111]，[121]，[221]，（010），（110），（123），（121）。
2-2 下面是某立方晶系物质的几个面间距，试将它们按大小次序重新排列。
（312），（100），（200），（311），（121），（111），（210），（220），（130），（030），（221），（110）。
2-3 当X射线在原子列中衍射时，相邻原子散射线在某个方向上的程差若不为波长的整数倍，则此方向必然不存在衍射线，这是为什么？2-4 当波长为λ的X射线照射到晶体并出现衍射线时，相邻两个（hkl）反射线的程差是多少？相邻两个（HKL）发射线的程差又是多少？2-5 画出Fe2B在平行于（010）上的部分倒易点。
Fe2B属正方晶系，点阵参数a=b=5.10Å，c=4.24Å。
2-6 判别下列哪些晶面属于[111]晶带：（110），（231），（231），（211），（101），（133），（112），（132），（011），（212）。
2-7 试计算（311）及（132）的共同晶带轴。
材料现代测试技术内容总结
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。
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 。
线吸收系数：即为上式中的μ，指在X射线传播方向上，单位长度上的X射线强弱衰减程度。
2、电磁透镜的像差是怎样产生的，如何来消除或减小像差？解：电磁透镜的像差可以分为两类：几何像差和色差。
几何像差是因为投射磁场几何形状上的缺陷造成的，色差是由于电子波的波长或能量发生一定幅度的改变而造成的。
几何像差主要指球差和像散。
球差是由于电磁透镜的中心区域和边缘区域对电子的折射能力不符合预定的规律造成的，像散是由透镜磁场的非旋转对称引起的。
消除或减小的方法：球差：减小孔径半角或缩小焦距均可减小球差，尤其小孔径半角可使球差明显减小。
像散：引入一个强度和方向都可以调节的矫正磁场即消像散器予以补偿。
色差：采用稳定加速电压的方法有效地较小色差。
3、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？解：光学显微镜的分辨本领取决于照明光源的波长。
电磁透镜的分辨率由衍射效应和球面像差来决定，球差是限制电磁透镜分辨本领的主要因素。
现代材料测试技术作业
现代材料测试技术作业(总13页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--现代材料测试技术作业第一章 X射线衍射分析一、填空题1、X射线从本质上说，和无线电波、可见光、γ射线一样，也是一种。
2、尽管衍射花样可以千变万化，但是它们的基本要素只有三个：即、、。
3、在X射线衍射仪法中，对X射线光源要有一个基本的要求，简单地说，对光源的基本要求是、、。
4、利用吸收限两边相差十分悬殊的特点，可制作滤波片。
5、测量X射线衍射线峰位的方法有六种，它们分别是、、、、、。
6、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是、、。
7、特征X射线产生的根本原因是。
8、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是、和字顺索引。
9、X射线衍射仪探测器的扫描方式可分、、三种。
10、实验证明，X射线管阳极靶发射出的X射线谱可分为两类：和11、当X射线穿过物质时，由于受到散射，光电效应等的影响，强度会减弱，这种现象称为。
12、用于X射线衍射仪的探测器主要有、、、，其中和应用较为普遍。
13、X射线在近代科学和工艺上的应用主要有、、三个方面14、X射线管阳极靶发射出的X射线谱分为两类、。
15、当X射线照射到物体上时，一部分光子由于和原子碰撞而改变了前进的方向，造成散射线；另一部分光子可能被原子吸收，产生；再有部分光子的能量可能在与原子碰撞过程中传递给了原子，成为。
二、名词解释X-射线的吸收、连续x射线谱、特征x射线谱、相干散射、非相干散射、荧光辐射、光电效应、俄歇电子、质量吸收系数、吸收限、X-射线的衰减三、问答与计算1、某晶体粉末样品的XRD数据如下，请按Hanawalt法和Fink法分别列出其所有可能的检索组。
2、产生特征X射线的根本原因是什么？3、简述特征X-射线谱的特点。
4、推导布拉格公式，画出示意图。
5、回答X射线连续光谱产生的机理。
6、简述以阴极射线的方式获得X射线所必须具备的条件。
[答案][东北大学]2021春《现代材料测试技术》在线平时作业2
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1.样品微区成分分析手段包括()。
[答案：B]A.WDS、EDS和XRDB.WDS、EDS和EPMAC.TEM、WDS和XRD2.据Ewald图解可知，满足衍射条件的晶面倒易点阵，必落在半径为()的反射球面上。
[答案：A]A.1/入B.2/入C.1/2入3.二次电子的产额随样品的倾斜度而变化，倾斜度最小，二次电子产额()。
[答案：A]A.最少B.最多C.中等4.吸收因子A(θ)越大，则X射线衍射累积强度()。
[答案：A]A.越大B.越小C.不影响5.当X射线将某物质原子的K层电子打出后，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()。
[答案：C]A.特征X射线B.背反射电子C.俄歇电子6.色差是一种()。
[答案：B]A.球差B.像差C.像散7.对样品进行表面形貌分析时应使用()。
[答案：C]A.X射线衍射(XRD)B.透射电镜(TEM)C.扫描电镜(SEM)8.吸收电子的产额与样品的原子序数关系是原子序数越小，吸收电子()。
[答案：A]A.越多B.越少C.不变9.入射电子波在样品中振荡的深度周期叫做()。
[答案：B]A.衍射衬度B.消光距离C.偏离矢量10.塑料一级复型的分辨率一般只能达到()。
[答案：C]A.5nm左右B.10nm左右C.20nm左右11.电子衍射和X射线衍射一样必须严格符合布拉格方程。
()[答案：B]A.正确B.错误12.透镜的数值孔径与折射率有关。
()[答案：A]A.正确B.错误13.X射线是一种电磁波，产生X射线的核心部件是X射线管。
() [答案：A]A.正确B.错误14.扫描电镜的衬度和透射电镜一样取决于质厚衬度和衍射衬度。
() [答案：B]A.正确B.错误15.放大倍数是判断显微镜性能的根本指标。
()[答案：B]A.正确B.错误16.激发限与吸收限是一回事，只是从不同角度看问题。
()[答案：A]A.正确B.错误17.随X射线管的电压升高，λ0和λk都随之减小。
现代材料分析与测试技术材料分析作业汇编ppt
现代材料分析与测试技术材料分析作业汇编ppt作业汇编第一章1.试计算波长为0.71（MoKα）和1.45(CuKα)的某射线束的频率和每个量子的能量。
2.试计算空气对于CrKα辐射的质量吸收系数。
假设空气中含有80％（重量）的氮和20％（重量）的氧。
3.第二章1.用MoKα辐射晶体试样Ag求：（111）晶面的1级、2级、3级衍射的布拉格角。
第三章简述德拜照相法中，试样的制备方法简述德拜照相法中，底片的安装方法，如何计算衍射角某射线衍射仪的光学布置中每个部件的作用是什么？第四章1、简述物相定性分析的基本原理2、简述Hanawalt无机相数值索引的编排方法3、简述无机相字母索引的编排方法4、简述用某射线衍射进行物相定性分析的步骤5、简述外标法、内标法和K值法定量分析的原理。
第五章简述电子与物质相互作用能产生那些物理信息，各有何应用？第六章1、简述透射电镜的结构2、简述透射电镜的复型技术3、简述电子衍射与某射线衍射的异同4、已知某电子衍射花样中测得的一组R值为：R1=7mmR2=8.1mmR3=11.3mmR4=13.4mm对应的d值为：d1=0.2338nmd2=0.2025nmd3=0.1431nmd4=0.1221nm求透射电子显微镜的相机常数。
5、通过电子衍射如何区别所分析的材料是多晶体环视单晶体？6、如何从电子衍射花样初步判定某单晶体是属于哪种晶系？第七章1、简述扫描电镜的工作原理。
2、电子枪与扫描电镜的物镜结构对试样分析有何影响？3、如何控制扫描电镜的放大倍数？4、现要求对Al2O3进行扫描电镜分析，如何制备试样？5、扫描电镜有哪些应用？6、试比较波谱分析与物相分析某射线衍射仪的区别？7、简述能谱仪的工作原理。
8、简述电子探针的基本分析方法。
第八章1、简述俄歇电子的产生过程。
2、如何利用某PS进行定性及定量分析？3、比较AES和某PS的异同。
4、材料中一个元素与另一个比其电负性更负的元素结合，其谱峰可能向哪个方向移动，为什么？第九章1、什么是隧道效应？STM的工作原理是什么？2、简述STM的优点及局限性。
现代材料测试技术习题2
现代材料测试技术习题2习题一1-1 讨论Mg 的晶体结构、点阵结构（布拉菲点阵）。
按比例尺绘出晶胞，点阵胞的图形。
写出基点原子、基本阵点的数目和坐标。
1-2 Fe 3C 是正交晶系晶体，其点阵常数为：a=0.4518nm ，b=0.5069nm ，c=0.6736nm 。
按比例尺绘出其倒易点阵，并从图上直接测量出（111）晶面的面间距（nm ）。
1-3 在一个立方晶系晶体内，确定下列衍射面中那些衍射面属于[011]晶带：（001）；（101）；（111）；（121）；（021）；（131）；（100）；（311）；（221）；（123）；（222）。
绘出[011]晶向的零层倒易面，标出上述各共带面的位置。
1-4 证明点阵面（110）、（121）和（312）属于[111]晶带。
1-5 证明在立方晶系中，[HKL]晶向垂直于（HKL ）晶面。
在其他晶系中则一定不变。
求出在任意晶系中，（HKL ）晶面发现的晶向指数的表达式。
1-6 是找出一个正六面体的全部宏观对称性，写出其全对称组合符号，国际符号。
一个四方棱柱体的情况又如何？1-7 平面A 在极射赤平面投影图上系用通过N 极、S 级和点0°N 、70°W 的大圆来表示。
平面B 的极点位于30°N 、50°W 。
试求此二平面之间的夹角，并绘出平面B 的大圆。
1-8 极点A 的位置为20°N 、50°E 。
经下列旋转操作以后，起最终位置坐标是什么？并描绘出其旋转时的途径。
①从N 向S 看去，以逆时针方向，绕NS 轴旋转100°②对观察者而言，以顺时针方向，绕垂直于投影面的轴旋转60°③围绕极点坐标为10°S,30°W 的倾斜轴B ，顺时针方向旋转60°1-9 在倒易点阵中是如何表示同一晶带中所有共带面的？在极射赤平面投影图中又是如何表示的？1-10 绘出立方晶系晶体的（111）标准极射赤平面投影图，表明{100}、{110}、{111}所有极点的位置，并描绘出几个低指数晶带圆（把属于同一晶带的晶带面的极点联结而成的大圆）。
现代材料测试技术试题答案[汇编]
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一、 X射线物相分析的基本原理与思路在对材料的分析中我们大家可能比较熟悉对它化学成分的分析, 如某一材料为Fe96.5%,C 0.4%,Ni1.8%或SiO2 61%, Al2O3 21%,CaO 10% ,FeO 4%等。
这是材料成分的化学分析。
一个物相是由化学成分和晶体结构两部分所决定的。
X射线的分析正是基于材料的晶体结构来测定物相的。
X射线物相分析的基本原理是什么呢?每一种结晶物质都有自己独特的晶体结构, 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射线经过晶体时, 每一种结晶物质都有自己独特的衍射花样, 它们的特征能够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。
衍射花样有两个用途:一是能够用来测定晶体的结构, 这是比较复杂的; 二是用来测定物相。
因此, 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, 因而能够根据它们来鉴别结晶物质的物相,分析的思路将样品的衍射花样与已知标准物质的衍射花样进行比较从中找出与其相同者即可。
X射线物相分析方法有:定性分析——只确定样品的物相是什么?包括单相定性分析和多相定性分析定量分析——不但确定物相的种类还要分析物相的含量。
二、单相定性分析利用X射线进行物相定性分析的一般步骤为:①用某一种实验方法获得待测试样的衍射花样;②计算并列出衍射花样中各衍射线的d值和相应的相对强度I值;③参考对比已知的资料鉴定出试样的物相。
1、标准物质的粉末衍射卡片标准物质的X射线衍射数据是X射线物相鉴定的基础。
为此, 人们将世界上的成千上万种结晶物质进行衍射或照相, 将它们的衍射花样收集起来。
由于底片和衍射图都难以保存, 而且由于各人的实验的条件不同( 如所使用的X射线波长不同) , 衍射花样的形态也有所不同, 难以进行比较。
现代材料测试技术期末测试题
材料现代分析测试技术思考题1.电子束与固体物质作用可以产生哪些主要的检测信号这些信号产生的原理是什么它们有哪些特点和用途(1)电子束与固体物质产生的检测信号有：特征X射线、阴极荧光、二次电子、背散射电子、俄歇电子、吸收电子等..(2)信号产生的原理：电子束与物质电子和原子核形成的电场间相互作用..(3)特征和用途：①背散射电子：特点：电子能量较大;分辨率低..用途：确定晶体的取向;晶体间夹角;晶粒度及晶界类型;重位点阵晶界分布;织构分析以及相鉴定等..②二次电子：特点：能量较低;分辨率高..用途：样品表面成像..③吸收电子：特点：被物质样品吸收;带负电..用途：样品吸收电子成像;定性微区成分分析..④透射电子：特点：穿透薄试样的入射电子..用途：微区成分分析和结构分析..⑤特征X射线：特点：实物性弱;具有特征能量和波长;并取决于被激发物质原子能及结构;是物质固有的特征..用途：微区元素定性分析..⑥俄歇电子：特点：实物性强;具有特征能量..用途：表层化学成分分析..⑦阴极荧光：特点：能量小;可见光..用途：观察晶体内部缺陷..①电子散射：当高速运动的电子穿过固体物质时;会受到原子中的电子作用;或受到原子核及周围电子形成的库伦电场的作用;从而改变了电子的运动方向的现象叫电子散射②相干弹性散射：一束单一波长的电子垂直穿透一晶体薄膜样品时;由于原子排列的规律性;入射电子波与各原子的弹性散射波不但波长相同;而且有一定的相位关系;相互干涉..③不相干弹性散射：一束单一波长的电子垂直穿透一单一元素的非晶样品时;发生的相互无关的、随机的散射..④电子衍射的成像基础是弹性散射..3.电子束与固体物质作用所产生的非弹性散射的作用机制有哪些非弹性散射作用机制有：单电子激发、等离子激发、声子发射、轫致辐射①单电子激发：样品内的核外电子在收到入射电子轰击时;有可能被激发到较高的空能级甚至被电离;这叫单电子激发..②等离子激发：高能电子入射晶体时;会瞬时地破坏入射区域的电中性;引起价电子云的集体振荡;这叫等离子激发..③声子发射：入射电子激发或吸收声子后;使入射电子发生大角度散射;这叫声子发射..④轫致辐射：带负电的电子在受到减速作用的同时;在其周围的电磁场将发生急剧的变化;将产生一个电磁波脉冲;这种现象叫做轫致辐射..材料检测中有何应用1二次电子产生：单电子激发过程中;被入射电子轰击出来并离开样品原子的核外电子..应用：样品表面成像;显微组织观察;断口形貌观察等2背散射电子：受到原子核弹性与非弹性散射或与核外电子发生非弹性散射后被反射回来的入射电子..应用：确定晶体的取向;晶体间夹角;晶粒度及晶界类型;重位点阵晶界分布;织构分析以及相鉴定等..3成像的相同点：都能用于材料形貌分析成像的不同点：二次电子成像特点：1分辨率高2景深大;立体感强3主要反应形貌衬度..背散射电子成像特点：1分辨率低2背散射电子检测效率低;衬度小3主要反应原子序数衬度..5.特征X射线是如何产生的;其波长和能量有什么特点;有哪些主要的应用特征X-Ray产生：当入射电子激发试样原子的内层电子;使原子处于能量较高的不稳定的激发态状态;外层的电子会迅速填补到内层电子空位上;并辐射释放一种具有特征能量和波长的射线;使原子体系的能量降低、趋向较稳定状;这种射线即特征X射线..波长的特点：不受管压、电流的影响;只决定于阳极靶材元素的原子序..应用：物质样品微区元素定性分析6. 俄歇电子是怎样产生的 对于孤立的原子来说;能够产生俄歇效应的最轻元素是什么俄歇电子的产生：当入射电子激发试样原子的内层电子;使原子处于能量较高的不稳定的激发态状态;外层的电子会迅速填补到内层电子空位上;原子从激发态转变到基态释放的多余能量传给另一外层电子;使其脱离原子系统;成为二次电子;这种二次电子称为俄歇电子..能够产生俄歇效应的最轻元素是铍..7. 特征X 射线的波长与阳极靶材的原子序数有什么关系 K α谱线的强度与K β谱线的强度哪一个大一些① 莫塞莱定律得到关系式：)(12σλ-=z K ;这定律表明;阳极靶材的原子序数越大;相应于同一系的特征谱波长越短.. ②K α谱线是电子从L 层跃迁到K 层所发射的;K β谱线是M 层电子向K 层空位补充所发射的..由莫塞莱定律可以得出;K α波长比K β波长大;但由于在K 激发态下;L 层电子向K 层跃迁的几率远大于M 层跃迁的几率;所以K α谱线的强度约为K β的五倍..8. X 射线的强度和硬度通常用什么表达 有什么物理含义硬度表达：习惯上;用管电压的KV 数表示X 射线的硬度；物理含义：表示X 射线的贯穿本领..强度表达：习惯上;用一定管电压下的管电流mA 数表示X 射线的强度..物理意义：单位时间内通过与射线方向的单位面积上的辐射能量..9. α-Fe 体心立方;点阵参数a=2.866 à;如果用Cr K α X 射线λ=2.291à照射;如果110发生衍射;其掠射角是多少由布拉格公式：2dsin θ=γ;及晶面夹角公式222l k h a d hkl ++=;计算得θ=34.42°据图可知: 826545321===θθθ，，由布拉格方程:λθ=sin 2d可得晶面间距为：nm d nm d nm d 0777.00851.01090.0321≈≈≈，，晶面夹角公式:222l k h ad hkl ++=可算得晶格参数为:1903.01702.01541.0321≈≈≈a a a ；；11. 简述从X 射线衍射图谱中可以知道被检测样品那些结构信息X 射线衍射图谱具有3要素;衍射线的位置、强度以及线型;从这些要素中我们可以获得以下关于晶体信息：物相分析；点阵参数;膨胀系数测定；晶体取向和点阵畸变；多晶材料中的层错几率；晶粒尺寸和多晶织构；残余应力测定等信息..12. 如果一个样品的X 射线衍射图谱中某个晶面衍射峰的2θ角比卡片值偏低;而衍射峰强度比卡片值明显偏高;说明该样品就有什么样的结构特征2dsin θ= λ;由于2θ值下降;因而晶面间距增大;原子固溶度增大;晶格发生畸变..晶粒生长发生择优取向..射峰强度比卡片值明显偏高说明样品内存在宏观应力;晶格点阵发生畸变..13. 如果要对样品中一块微区微米量级进行物相分析;可以采用哪些测试方法 如果对该微区进行化学成分分析;可用那些测试方法微区物相分析：采用透射电子显微镜选区电子衍射分析方法；微区进行化学成分分析：可采用电子探针EPMA 和俄歇电子能谱仪来进行测试分析..14. 透射电镜的中间镜的作用有哪些①成像作用：如果把中间镜的物平面和物镜的像平面重合;在荧光屏上得到一放大像； ② 衍射作用：如果把中间镜的物平面和物镜的背焦面重合;在荧光屏上得到一电子衍射花样..由于电子波长比X 射线波长小;由布拉格方程可知;电子的衍射角比X 射线的衍射角小;电子波波长很短;一般只有千分之几纳米;电子的衍射角θ很小一般只有几度..由于物质对电子的散射作用很强主要来源于电子的散射作用;远强于物质对X 射线的散射作用;因而电子束穿进物质的能力大大减弱;电子衍射只适用于材料表层或薄膜样品的结构分析..X 射线衍射能准确的测定晶格常数;透射电子衍射的优势在于微区结构的测量..16. 爱瓦尔德球是如何建立的 用爱瓦尔德球说明电子束uvw 对于晶体hkl 晶面发生衍射的充分必要条件..爱瓦尔德球的建立：以晶体内一点O 为中心;以1/ λ为半径在空间画一个球;令电子束沿AO 入射到达O ’点;在球上取一点G;使O ’G=1/d;若AO ’与AG 的夹角为θ;则满足布拉格衍射公式2dsin θ=λ;入射束用矢量k 表示;衍射束用矢量k ’表示;则有布拉格方程的倒易矢量形式g hkl =k ’-k;k ’与k 满足布拉格衍射方程； 晶面发生充分必要条件： ①满足倒易矢量方程g hkl = k ’-k ； ②矢量g hkl // N hkl ； ③AO ’=2/λ;O ’G=1/d 17. X 射线衍射与电子衍射有何异同点不同点：a 、X 射线波长大;衍射角大;可接近90°;电子束波长小;衍射角通常小于90°；b 、电子衍射采用薄晶样品;会使点阵在倒易空间里沿厚度方向拉伸成杆状;增加倒易点阵与反射球相交的机会;使略偏离布拉格衍射角的电子束也能发生衍射；c 、电子波长较小;反射球半径很大;在衍射角范围内的球面可看成平面；d 、晶体对电子的散射能力强于对X 射线的散射能力;衍射强度高；e 、电子衍射只使用非常薄或微细粉末样品;而X 射线衍射对样品的要求较低、相同点：都需要满足布拉格衍射条件才能发生衍射;都可以进行物相的鉴定;电子衍射的精度更高..18. 什么是晶带轴定理 求002和1-10晶面的晶带轴uvw晶带轴定理：在统一晶带uvw 中;各晶面HKL 中的法线及各晶面对应的倒易矢量'hkl g 与晶带轴hklg 垂直;即：0'=++=⋅Lw Kv Hu g g hkl hkl 19. 倒易点阵与正点阵之间存在何种关系;倒易点阵与晶体电子衍射斑点之间有何对应关系 倒易点阵与正点阵之间的关系：a、正基矢与倒易基矢处于完全对称的地位;因此正空间与倒易空间是互为倒易关系;有下式：b、正空间和倒易空间的单晶胞体积也互为倒数;那么有V=1/V’c、倒易矢量垂直于对应指数的晶面;d、倒易矢量的模等于1/d hkl;晶面间距等于倒易矢量的倒数d hkl=g hkl倒易点阵与晶体衍射斑点之间的对应关系：电子衍射斑点是与晶体相对应的倒易点阵中某一截面上阵点排列的像;倒易矢量投影后的之间的夹角、对称性、比例都保持不变;且存在关系Rd=Lλ20.分析倒易点阵为面心立方和体心立方;其对应的正点阵的晶体结构点阵类型是什么倒易空间为面心立方对应正点阵为体心立方；倒易点阵为体心立方对应的正点阵的晶体结构为面心立方..21.下图是单晶体、多晶体和非晶体的电子衍射花样;选择对应结构类型的电子衍射花样;并说明原因..a b ca、多晶体..多晶体中包含了众多的晶粒;结晶学取向在三维空间是随机分布的;同名晶面族对应的倒易点阵在倒易空间中的分布是等几率的;无论电子束沿任何方向入射;同名晶面族对应的倒易点阵与反射球面相交的轨迹都是一个圆环形;由此产生的衍射束均为圆形环线..b、非晶体..由于单个原子团或多面体的尺度非常小;其中包含的原子数目非常少;倒易球面也远比多晶材料的厚..所以;非晶态材料的电子衍射图只含有一个或两个非常弥散的衍射环..c、单晶体中晶体学取向是固定的;每个晶面族对应的倒易点阵在倒易空间中的都有对称的点阵;与反射球面相交后的轨迹都是有规则的点;因此产生的衍射束为花样斑点..;从初始状态As-prepared到温度800℃一20. 下图是用熔胶-凝胶法制备的二氧化钛薄膜TiO2金红石结构个小时保温处理后的X射线衍射图;分析二氧化钛薄膜结构随温度变化的规律..TiO2锐钛矿结构--- anatase---rutile;TiO2薄膜为非晶状态;X射线衍射表现出馒头状的衍射分析：初始状态下溶胶-凝胶法制备的TiO2开始峰;300℃时仍然为非晶状态；400℃保温1小时后出现了轻微的衍射峰;说明非晶态的TiO2结晶；500℃保温后锐钛型TiO2相应晶面的衍射峰以开始形成；600℃保温后;锐钛型TiO2衍射峰型已基本形成;但并未出现金红石结构TiO2；700℃后形成了尖锐的锐钛型TiO2衍射峰型;非晶型TiO2已全部转化完毕;并出现金红石结构TiO2的衍射峰；800℃热处理后;锐钛型TiO2全部转化为金红石结构TiO2;使得其结构排列越来越规整;X射线衍射显示为全部的金红石结构TiO2的衍射峰..aX射线衍射分析b透射电镜分析c扫描电镜分析dX射线光电子能谱分析法XPS不确定也有说电子探针显微镜分析EPMA22.用已学过的实验方法设计试验方案;说明晶化点为300℃的非晶块体样品的结构变化规律..方案设计：a、将若干样品在300℃下保温不同时间;得到不同晶化程度的试样b、将这些试样做成符合X射线衍射要求的粉末;把这些试样粉末在低于300℃退火后进行XRD衍射实验;并与100%结晶度的样品的衍射谱线进行对比;计算出在结晶度、拟合出结晶度与保温时间之间的关系曲线..c、将一定结晶度的试样减薄后进行TEM分析;观察结晶区与非结晶区的界面;分析结晶区与非结晶区的关系;并对结晶区进行电子衍射..23.能谱仪和波普仪工作原理是什么在做成分分析的时候哪一种测试方法的分辨率高一些①能谱仪工作原理：能谱仪是利用不同X射线光子能量特征能量不同这一特点来进行成分分析、具体工作原理如下：能谱仪主要器件为锂漂移硅SiLi检测器;当X光子进入检测器后;在SiLi晶体内激发出一定书目的电子-空穴对..产生一个空穴对的最低平均能量ε是一定的;因此由一个X射线光子造成电子-空穴对的数目为N;N=△E/ε;X射线光子能量不同;N也不同;再利用偏压收集电子-空穴对;并转换成电流脉冲;把脉冲电流分类计数;这样形成特征的脉冲对应特征能量的X射线;就可以描出一张特征X射线按能量大小分布的图谱..②波谱仪工作原理：特征X射线具有特征的波长;照射到分光晶体上时;不同波长的特征X射线将在各自满足布拉格方程的2dsinθ=γ条件下发生衍射;接收器接受后便可记录下不同种类的特征X射线参数..③做成分分析时：波谱仪的分辨率要高一些;能谱仪给出的波峰比较宽;容易产生重叠24.透射电镜的衍射衬度原理是什么作图分析明场像与暗场像的原理..P169衍射衬度原理：由于各处晶体取向不同和晶体结构不同;满足布拉格条件的程度不同;使得对应试样下面有不同的电子束强度;从而在试样之下形成一个随位置而异的衍射衬度..图1 明场像图2暗场像明场成像是投射束通过物镜光阑而把衍射束挡掉得到的图像衬度的方法;而暗场成像就是把入射电子束方向倾斜2θ角度;使B晶粒的hkl晶面组处于强烈衍射的位向;而物镜光阑仍在光轴位置;此时只有B晶粒的hkl的衍射束正好通过光阑孔;而投射束被挡掉..光电子的能量分布曲线：采用特定元素某一X光谱线作为入射光;实验测定的待测元素激发出一系列具有不同结合能的电子能谱图;即元素的特征谱峰群；应用：1元素定性分析2元素定量分析3固体化合物表面分析4化学结构分析X射线荧光分析：X射线照射下脱离原子的束缚;成为自由电子;原子被激发了;处于激发态;这时;其他的外层电子便会填补这一空位;也就是所谓跃迁;同时以发出X射线的形式放出能量..应用：1定性分析；2定量分析；3可测原子序数5~92的元素;可多元素同时测定；原子光谱分析：由原子外层或内层电子能级的变化产生的;它的表现形式为线光谱..分子光谱分析：由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生的;表现形式为带光谱..吸收光谱分析：当物质所吸收的电磁辐射能与该物质的原子核、原子或分子的两个能级间跃迁所需的能量满足△E = hv的关系时;将产生吸收光谱..发射光谱分析：通过测量物质的发射光谱的波长和强度来进行定性和定量分析的方法叫做发射光谱分析法..两者的本质区别是：红外是吸收光谱;拉曼是散射光谱;拉曼光谱与红外光谱两种技术包含的信息量通常是互补的..此外;两者产生的机理不同;红外容易测量;而且信号好;而拉曼的信号很弱..有机化合物的结构鉴定常用红外光谱;通过分析试样的谱图以及与标准谱图对照;就可以准确地确定化合物的结构..通常拉曼光谱可以进行半导体、陶瓷等无机材料的分析..如剩余应力分析、晶体结构解析等..28.原子力显微镜AFM和隧道扫描显微镜STM的工作原理有什么不同AFM的工作原理是利用原子之间的范德华力的作用来呈现样品的表面特征;而STM的工作原理是基于量子力学的隧道电流效应;通过一个由压电陶瓷驱动的探针在物体表面作精确的二位扫描;通过隧道电流的变化来得到表面起伏情况..29.在微米或纳米量级上观察样品的表面形貌可以用什么方法在微米量级省可采用SEM和光学显微镜观察..在纳米量级可采用SEM、TEM、AFM、STM等方法进行观察30.两块不锈钢板A和B用亚弧焊焊接在一起;A为1Cr18Ni9Ti;B为1Cr18Ni9;在使用了一段时间后;发现某一块板离焊缝一段距离处出现锈迹..1设计试验方案分析不锈钢板失效的原因说明实验方法;基本步骤;拟得到的实验结果及分析2提出解决方案1设计试验方案分析不锈钢板失效的原因说明实验方法;基本步骤;拟得到的实验结果及分析a、仔细取样a、b、c和d点;磨制金相试样；观察金相试样a、b和d点相差不大;但c点金相观察中在晶界出现析出物..b、用电子探针显微分析EPMA对析出物和基体进行成分定点分析；结果表明a处的Cr百分含量为18.6%;略有上升；b处的Cr百分含量为17.4%;略有下降；C处的Cr百分含量为12.5%;明显下降；d处的Cr为18.3%;略有上升；晶界析出物Cr 百分含量高达86.5%..c、用透射电镜TEM对析出物进行选区电子衍射分析确定析出物的类型和结构..d、分析晶间腐蚀的原因综合前三个步骤的结果得出;两块不锈钢利用氩弧焊后在焊缝的附近均出现了析出物;由成分检测可以推知;a处的析出物有可能是TinCm;而c点析出物是CrmCm..由于c点处于热影响区;大量析出了含Cr的碳化物所以Cr含量大大下降;因而不满足Tammann定律即n/8定律;因而集体较其他化合物的电极电位低;在腐蚀过程中;基体中作为阳极被腐蚀..对于a点;由于含有稳定化元素Ti;因而TimCm首先析出;从而减少了Cr的析出;保证了耐腐蚀性能..e、确立腐蚀类型可以推知;在热影响区附近腐蚀模型为晶间腐蚀;在焊接后冷却过程中在晶界中析出大量含有Cr的碳化物;形成贫铬区;从而引起晶界的电位下降;晶界、境内的电位差增大;因而引起晶间腐蚀..2提出解决方案对于不锈钢板B;加热到1000~900℃之间进行淬火;然后在950~850℃之间进行退火处理;退火后需要快速冷却；对于不锈钢板A;加热到1100~1000℃之间进行淬火;然后在950~850℃之间进行退火处理;退火后缓慢冷却..X射线衍射仪可以对材料进行物相分析;确定其晶体学参数;但无法对材料进行含量及显微组织形貌的测定；扫描电镜可以测定材料的显微组织形貌;但无法进行物相分析；透射电镜可以对材料的界面进行分析;但无法对材料的结合组态进行测试分析..改正：对材料AmBn的研究方法是：用扫面电镜并配上能谱仪对材料进行含量及显微组织形貌的测定；用X射线衍射仪对材料进行物相分析;确定其晶体学参数；用透射电镜对材料界面进行测试分析；采用X射线光电子能谱分析法对材料的结合组态进行测试分析..a差示扫描热议：定量测定多种热力学和动力学参数；b透射电镜：目的是对材料的晶体结构进行分析；cX射线衍射仪：目的是确定其晶体学参数..无损验证真伪：电子探针面扫描、波谱仪、JF330固体材料密度测量仪①用电子探针对样品表面做光栅式面扫描;以金元素为特定元素的X射线的信号强度;以阴极射线荧光屏的亮度;获得该元素的质量分数分布的扫描图像..②用波谱仪做定量分析;被激发的特征X射线照射到连续转动的分光晶体上实现分光;即相同波长的X射线将在各自满足布拉格方程的2θ方向上被检测器接收..③用固体材料密度测量仪测样品的密度;在已知蒸馏水密度的条件下;根据浮力定律能够测量该固体材料的密度..实验过程：用超声波清洗机除去样品表面杂质后;使用波谱仪定量分析获得样品表面金的百分含量;再用密度法检测样品的密度;从而估计内部金的纯度以防该样品是镀金制品..1根据检测样品的要求：定性检测or定量检测2根据结构特点：物相组成or相结构or晶格参数or晶格位向or晶粒尺寸or晶体取向or晶格畸变or固溶程度3根据成分特点：元素相对成分or物相相对成分or元素的点、线、面分布or价态成分4根据研究目的：相变or扩散or过程or模型or组态。
东北大学2021年9月《现代材料测试技术》作业考核试题及答案参考4
东北大学2021年9月《现代材料测试技术》作业考核试题及答案参考1. 下列铁碳合金基本组织中与纯铁的性能相似的是( )。
A．Fe3CB．PC．LdD．F 下列铁碳合金基本组织中与纯铁的性能相似的是( )。
A．Fe3CB．PC．LdD．F正确答案：C2. 在缓慢冷却条件下，ωC=0.77%的钢比ωC=0.45%的钢塑性______，强度______。
在缓慢冷却条件下，ωC=0.77%的钢比ωC=0.45%的钢塑性______，强度______。
差$高3. 试说明离子交换树脂在水的净化和海水淡化方面的应用。
试说明离子交换树脂在水的净化和海水淡化方面的应用。
离子交换树脂可以净化水和使海水淡化，因为当水或溶液通过阳离子交换树脂后，水中的阳离子Na+、Ca2+、Mg2+等进入树脂中，树脂上的H+进入水中或溶液中，因而，水中的阳离子只剩下H+；而后再将水通过阴离子交换树脂，水中的阴离子Cl-、、等进入树脂中，树脂上的-OH进入水中或溶液中，因而水中的阴离子只剩下OH-从而使水净化，海水淡化。
用离子交换树脂处理过的水称为去离子水，它在工业、实验室和锅炉用水中得到广泛应用。
用离子交换树脂处理水比用蒸馏方法效率高，设备简单，节约电能。
4. 试用经典形核理论计算在固态相变中，由n个原子构成立方体晶核时，新相的形状系数η。
试用经典形核理论计算在固态相变中，由n个原子构成立方体晶核时，新相的形状系数η。
按经典形核理论，固态相变时，系统的自由能变化为：△G=n△GV+Sγ+nEs式中△GV——新旧两相每个原子的自由能差；S——晶核表面面积；γ——平均界面能；Es——晶核中每个原子的应变能；n——晶核中的原子数。
假设新相的密度为ρ，相对原子质量为Ar，则每克原子新相物质所占容积为Ar/10；每个新相原子所占的容积为Ar/(ρN0)；n个原子的晶核体积为nAr/(ρN0)。
若构成立方体晶核，其边长为[nAr/(ρN0)]1/3，晶核表面积为6[nAr/(ρN0)]2/3。
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。
现代材料分析技术作业
现代材料分析技术作业
1.1.产生某射线需要具备什么条件？如何区分连续某射线谱和标识某射线谱，它们分别有哪些特征？
1.2.某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？
1.3.当某射线管电压为50KV时，计算电子在与靶碰撞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动能。
1.4.已知钼的
λK=0.619，试求钼的K激发电压。
（计算结果以kV为单位）
1.5.简述某射线粉末衍射仪法物相定性分析过程及注意的事项
1.6.某射线粉末衍射仪法物相定量分析方法有哪些，它们的优缺点有哪些？
1.7.某射线粉末衍射仪法测定过程中样品制备需要注意哪些事项？
1.8.请寻找一张标准某射线粉末衍射谱图（PDF卡），并标出PDF卡上给我们提供的信息。
2.1电子波有何特征与可见光有何异同
2.2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。
2.3电磁透镜的像差是怎样产生的如何来消除和减少像差
2.4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？
2.5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？
3.1什么是化学位移它受那些因素影响？它有何实际应用？
3.2在某PS谱图中可观察到几种类型的峰？从某PS谱图中可获得哪
些表面的物理和化学信息它们的依据各是什么？
3.3用某射线光电子能谱进行元素鉴别时的一般分析步骤有哪些？
3.4某PS有何突出优点？它可以分析哪些元素？其分析灵敏度如何？。
现代材料测试技术作业
现代材料测试技术作业-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII现代材料测试技术作业第一章 X射线衍射分析一、填空题1、X射线从本质上说，和无线电波、可见光、γ射线一样，也是一种。
2、尽管衍射花样可以千变万化，但是它们的基本要素只有三个：即、、。
3、在X射线衍射仪法中，对X射线光源要有一个基本的要求，简单地说，对光源的基本要求是、、。
4、利用吸收限两边相差十分悬殊的特点，可制作滤波片。
5、测量X射线衍射线峰位的方法有六种，它们分别是、、、、、。
6、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是、、。
7、特征X射线产生的根本原因是。
8、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是、和字顺索引。
9、X射线衍射仪探测器的扫描方式可分、、三种。
10、实验证明，X射线管阳极靶发射出的X射线谱可分为两类：和11、当X射线穿过物质时，由于受到散射，光电效应等的影响，强度会减弱，这种现象称为。
12、用于X射线衍射仪的探测器主要有、、、，其中和应用较为普遍。
13、X射线在近代科学和工艺上的应用主要有、、三个方面14、X射线管阳极靶发射出的X射线谱分为两类、。
15、当X射线照射到物体上时，一部分光子由于和原子碰撞而改变了前进的方向，造成散射线；另一部分光子可能被原子吸收，产生；再有部分光子的能量可能在与原子碰撞过程中传递给了原子，成为。
二、名词解释X-射线的吸收、连续x射线谱、特征x射线谱、相干散射、非相干散射、荧光辐射、光电效应、俄歇电子、质量吸收系数、吸收限、X-射线的衰减三、问答与计算1、某晶体粉末样品的XRD数据如下，请按Hanawalt法和Fink法分别列出其所有可能的检索组。
2、产生特征X射线的根本原因是什么？3、简述特征X-射线谱的特点。
4、推导布拉格公式，画出示意图。
5、回答X射线连续光谱产生的机理。
6、简述以阴极射线的方式获得X射线所必须具备的条件。
现代材料分析与测试技术作业
作业
第一章X射线物理学基础
1、名词解释
相干散射不相干散射俄歇效应连续X射线特征X射线
荧光辐射光电效应
2、试计算用50千伏操作时，X射线管中的电子在撞击靶时所发射的X射线
短波限为多少？
3、简述X射线的产生及其与物质的相互作用。
第四章多晶体分析方法
1．德拜-谢乐法中，底片的安装方法有哪些？并分别进行说明。
2.X射线衍射仪由哪些部分构成？
第八章电子光学基础
1．电子波有何特性？与可见光有何异同？
2．电磁透镜像差是怎样产生的，如何消除和减小像差？
3．影响电磁透镜分辨本领的关键因素是什么？如何提高电磁透镜的分辨本领？
第九章透射电子显微镜
1. 透射电镜主要由几大系统构成？其核心是什么，它又由哪些系统构成？
2. 透射电子显微镜可以获得哪些信息？
3. 透射电镜中有哪些主要光阑？其作用如何？
4.什么是点分辨率和晶格分辨率？
第十章电子衍射
说明倒易矢量的定义及倒易矢量的基本性质。
倒易矢量的定义：以任一倒易阵点为坐标原点（以下称倒易原点，一般取其与正点阵坐标原点重合），以a*、b*2、c*3分别为三坐标轴单位矢量。
由倒易原点向任意倒易阵点（以下常简称为倒易点）的连接矢量称为倒易矢量，用r*表示；
倒易矢量的基本性质：g*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的倒数。
第十三章扫描电子显微镜
1.扫描电子显微镜的构造。
2.电子束与固体样品作用时产生的信号有哪几种？请对其中的一种信号进行解释说明。
3.扫描电子显微镜的分辨率受哪些因素的影响？用不同的信号成像时，其分辨率有何不同？。
现代材料分析测试技术试卷
现代材料分析测试技术试卷一、选择题（每题2分，共10分）1.以下哪种材料分析测试技术主要用于检测材料的结构和组成？– A. 透射电子显微镜（TEM）– B. X射线衍射（XRD）– C. 红外光谱（IR）– D. 质谱（MS）– E. 核磁共振（NMR）2.以下哪种材料分析测试技术主要用于测量材料的热性能？– A. 热重分析（TGA）– B. 差示扫描量热法（DSC）– C. 热膨胀系数测量（DIL）– D. 拉伸试验（Tensile Test）– E. 扫描电子显微镜（SEM）3.X射线衍射（XRD）用于材料表面形貌和结晶性质的测试，以下哪个选项是错的？– A. XRD可以检测材料的晶格常数– B. XRD可以检测材料的晶体结构– C. XRD可以检测材料的晶粒尺寸– D. XRD可以检测材料的组分含量– E. XRD可以检测材料的晶体缺陷4.红外光谱（IR）主要用于分析材料的哪些组成？– A. 表面形貌– B. 晶体结构– C. 晶粒尺寸– D. 分子结构– E. 晶体缺陷5.扫描电子显微镜（SEM）主要用于分析材料的哪些特性？– A. 表面形貌– B. 结晶性质– C. 力学性能– D. 导热性能– E. 弹性性能二、填空题（每题3分，共15分）1.热重分析（TGA）是一种通过测量材料在______________条件下的质量变化，来分析材料的热性能的测试技术。
2.______________是指材料在受外力作用下发生形状、体积或尺寸的改变。
3.扫描电子显微镜（SEM）可以得到材料的______________形貌。
4.透射电子显微镜（TEM）主要用于观察材料的______________。
5.扫描电子显微镜（SEM）主要用于观察材料的______________。
三、简答题（每题10分，共10分）1.简述透射电子显微镜（TEM）的工作原理以及应用领域。
答：透射电子显微镜（TEM）是一种通过射线电子透射来观察材料的高分辨率显微镜。
现代材料测试技术期末测试题汇总
《材料现代分析测试技术》思考题（1）电子束与固体物质产生的检测信号有：特征X射线、阴极荧光、二次电子、背散射电子、俄歇电子、吸收电子等。
（2）信号产生的原理：电子束与物质电子和原子核形成的电场间相互作用。
（3）特征和用途：①背散射电子：特点：电子能量较大，分辨率低。
用途：确定晶体的取向，晶体间夹角，晶粒度及晶界类型，重位点阵晶界分布，织构分析以及相鉴定等。
②二次电子：特点：能量较低，分辨率高。
用途：样品表面成像。
③吸收电子：特点：被物质样品吸收，带负电。
用途：样品吸收电子成像，定性微区成分分析。
④透射电子：特点：穿透薄试样的入射电子。
用途：微区成分分析和结构分析。
⑤特征X射线：特点：实物性弱，具有特征能量和波长，并取决于被激发物质原子能及结构，是物质固有的特征。
用途：微区元素定性分析。
⑥俄歇电子：特点：实物性强，具有特征能量。
用途：表层化学成分分析。
⑦阴极荧光：特点：能量小，可见光。
用途：观察晶体内部缺陷。
2.什么是电子散射，相干弹性散射和不相干弹性散射？电子彳①电子散射：当高速运动的电子穿过固体物质时，会受到原子中的电子作用，或受到原子核及周围电子形成的库伦电场的作用，从而改变了电子的运动方向的现象叫电子散射②相干弹性散射：一束单一波长的电子垂直穿透一晶体薄膜样品时，由于原子排列的规律性，入射电子波与各原子的弹性散射波不但波长相同，而且有一定的相位关系，相互干涉。
③不相干弹性散射：一束单一波长的电子垂直穿透一单一元素的非晶样品时，发生的相互无关的、随机的散射。
④电子衍射的成像基础是弹性散射。
非弹性散射作用机制有：单电子激发、等离子激发、声子发射、轫致辐射①单电子激发：样品内的核外电子在收到入射电子轰击时，有可能被激发到较高的空能级甚至被电离，这叫单电子激发。
②等离子激发：高能电子入射晶体时，会瞬时地破坏入射区域的电中性，弓I起价电子云的集体振荡，这叫等离子激发。
③声子发射：入射电子激发或吸收声子后，使入射电子发生大角度散射，这叫声子发射。
现代材料分析测试题答案
现代材料分析测试题答案一、选择题1. 材料的力学性能主要包括哪些方面？A. 硬度和韧性B. 强度和塑性C. 韧性和导电性D. 硬度和导热性答案：B2. 扫描电子显微镜（SEM）的主要优点是什么？A. 可以观察活细胞B. 可以获得元素的化学成分信息C. 可以进行大范围的形貌观察D. 分辨率高于透射电子显微镜答案：B3. 差示扫描量热法（DSC）主要用于测量材料的哪些特性？A. 热导率和比热容B. 相变温度和焓变C. 热膨胀系数和热稳定性D. 热分解温度和质量损失答案：B4. X射线衍射（XRD）技术主要用于分析材料的哪些方面？A. 晶体结构和晶格常数B. 表面形貌和元素分布C. 化学成分和热性能D. 力学性能和电学性能答案：A5. 拉曼光谱是一种非破坏性的分析手段，它主要用于分析材料的哪些特性？A. 晶体缺陷和杂质含量B. 分子结构和化学键振动C. 热稳定性和耐腐蚀性D. 电导率和磁性质答案：B二、填空题1. 材料的硬度是指材料抵抗__________的能力，而韧性是指材料在受到冲击或载荷作用时抵抗__________的能力。
答案：硬度；断裂2. 原子力显微镜（AFM）能够达到的横向分辨率可以达到__________，这使得它能够观察到单个原子或分子的结构。
答案：纳米级3. 动态机械分析（DMA）是一种用于测量材料在动态载荷下的__________和__________的分析技术。
答案：模量；阻尼4. 红外光谱（FTIR）可以用于分析材料中的__________和__________，从而获得材料的化学组成和结构信息。
答案：官能团；化学键5. 紫外-可见光谱（UV-Vis）主要用于分析材料的__________和__________，这对于研究材料的光学性质非常重要。
答案：吸收光谱；反射光谱三、简答题1. 简述材料的疲劳性能及其对工程应用的重要性。
答：材料的疲劳性能是指材料在循环载荷作用下抵抗裂纹形成和扩展的能力。
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现代材料测试技术作业第一章X射线衍射分析一、填空题1、X射线从本质上说，和无线电波、可见光、γ射线一样，也是一种。
2、尽管衍射花样可以千变万化，但是它们的基本要素只有三个：即、、。
3、在X射线衍射仪法中，对X射线光源要有一个基本的要求，简单地说，对光源的基本要求是、、。
4、利用吸收限两边相差十分悬殊的特点，可制作滤波片。
5、测量X射线衍射线峰位的方法有七种，它们分别是、、、、、、。
6、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是、、。
7、特征X射线产生的根本原因是。
8、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是、和字顺索引。
9、X射线衍射仪探测器的扫描方式可分、、三种。
10、实验证明，X射线管阳极靶发射出的X射线谱可分为两类：和11、当X射线穿过物质时，由于受到散射，光电效应等的影响，强度会减弱，这种现象称为。
12、用于X射线衍射仪的探测器主要有、、、，其中和应用较为普遍。
13、X射线在近代科学和工艺上的应用主要有、、三个方面14、X射线管阳极靶发射出的X射线谱分为两类、。
15、当X射线照射到物体上时，一部分光子由于和原子碰撞而改变了前进的方向，造成散射线；另一部分光子可能被原子吸收，产生；再有部分光子的能量可能在与原子碰撞过程中传递给了原子，成为。
二、名词解释X-射线的吸收、连续x射线谱、特征x射线谱、相干散射、非相干散射、荧光辐射、光电效应、俄歇电子、质量吸收系数、吸收限、三、问答与计算1、某晶体粉末样品的XRD数据如下，请按Hanawalt法和Fink法分别列出其所有可能的检索组。
2、产生特征X射线的根本原因是什么？3、简述特征X-射线谱的特点。
4、推导布拉格公式，画出示意图。
5、回答X射线连续光谱产生的机理。
6、简述以阴极射线的方式获得X射线所必须具备的条件。
7、简述连续X射线谱的特征8. x射线衍射仪对x光源的要求、光源单色化的方法9. 测角仪的调整要求？10. 测角仪的工作原理以及各狭缝作用？11. 哈纳瓦特与芬克索引的规则？12. 定性物相分析的注意事项？电子显微分析部分（第2、3、4章）一、填空题1、电子显微分析是利用聚焦电子束与试样物质相互作用产生的各种物理信号，分析试样物质的、和。
2、电子显微镜可分为：、等几类。
3、电镜中，用透镜作电子枪，发射电子束；用透镜做会聚透镜，起成像和放大作用。
4、磁透镜和玻璃透镜一样，具有很多缺陷，因此会造成像差，像差包括：、、________________和畸变。
5、当一束聚焦电子束沿一定方向射入试样时，在原子库仑电场作用下，入射电子方向改变，称为散射。
原子对电子的散射可分为散射和散射。
在散射过程中，电子只改变方向，而能量基本无损失。
在散射过程中，电子不但改变方向，能量也有不同程度的减少，转变为、和等。
6、电子与固体物质相互作用过程中产生的各种电子信号，包括、、__________________和等。
7、块状材料是通过减薄的方法（需要先进行机械或化学方法的预减薄）制备成对电子束透明的薄膜样品。
减薄的方法有、、和等。
8、扫描电镜是用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成像，成像信号可以是、或。
9、透射电子显微镜中高分辨率像有和。
10、电子显微分析是利用聚焦电子束与试样物质相互作用产生的各种物理信号，分析试样物质的、和。
二、名词解释球差、色差、场深、焦深、弛豫、相互作用体积、质厚衬度、衍射衬度、相位衬度、轴上像散、场深、焦深、弹性散射、非弹性散射、驰豫、背散射电子、透射电子、吸收电子、二次电子、背散射电子等。
三、简答题1、为什么现代的透射电镜除电子光源外都用磁透镜做会聚镜？2、为何电子显微镜镜筒必须具有高真空？3、电子衍射谱的特征？4、 扫描电镜在探测二次电子时，为何要在栅网上加250V 电压？而在探测背散射电子时要加-50V 电压？5、 扫描电镜的衬度有哪些？各种衬度的典型衬度像是什么？6、 在电镜上为什么能用能谱仪进行试样的成分分析？7、 电子束做照明源制成电子显微镜具有更高的分辨本领？为什么？ 8、 分析电子波长与加速电压间的定量关系。
9、 分析电子在静电场中的运动规律及静电透镜的聚焦成像原理。
10、TEM 薄膜试样制备方法有哪些？ 11、质厚衬度原理及物镜光阑的作用？四、问答题1、 试述球差、色差产生的原因。
2、 简述二次电子的特点。
3、 在材料科学中透射电镜的样品有哪几类？在制备每类样品时要注意什么？4、 高速入射的电子与试样物质相互作用后能产生哪些物理信号？这些信号可用于什么分析测试手段上？5、 扫描电镜可用哪些物理信号调制成像？比较这些电子显微像的特点。
6、 TEM 工作原理？7、 SEM 工作原理？8、 背散射电子的主要特点、成像的特征及其信号分离观察的原理。
9、二次电子的主要特点、成像的特征？ 10、简述散射衬度像形成原因。
11、简述衍射衬度像形成原因。
12、简述相位衬度像形成原因。
五、 计算题1、 在200kv 加速电压下拍得金的多晶衍射环，从里向外测得环的直径2R1=17.46mm ，2R2=20.06 mm ， 2R3=28.64 mm ， 2R4=33.48 mm 。
已知各金环对应的晶面间距分别为： d1=2.355Å，d2=2.039，Åd3=1.442Å，d4=1.230Å。
试求透射电镜的相机常数K ？2、 2、在200kv 加速电压下拍得金的多晶衍射环，从里向外测得环的直径2R1=17.46mm ，2R2=20.06 mm ， 2R3=28.64 mm ， 2R4=33.48 mm 。
已知各金环对应的晶面间距分别为：d1=2.355Å，d2=2.039，Åd3=1.442Å，d4=1.230Å。
试求透射电镜的相机长度l ？ （)109785.01(25.126V V -⨯+=λ）在200kv 加速电压下拍得金的多晶衍射环，从里向外测得环的直径2R1=17.46mm ，2R2=20.06 mm ， 2R3=28.64 mm ， 2R4=33.48 mm 。
已知透射电镜的相机常数K=20.562,试求各衍射环的晶面间距d ？（)109785.01(25.126V V -⨯+=λ）光学显微分析部分（第5、6章）一名词解释光率体；一轴晶与二轴晶；光轴面；光性方位；解理；多色性与吸收性；突起；贝克线；四次消光；干涉色；补色法则；双折射率；延性；双晶；光程差；干涉图；分辨率；色散；折射；全反射；二．填空1 光率体的种类有, , ; 其形态分别为, , 。
2．偏光显微镜的调节与校正的内容主要有, , ，。
3．干涉色级序的测定方法有, 。
4．晶体在单偏光镜下可以观察和测定的主要内容有, , ，, , 等。
5．影响光程差的因素有, , 。
6．锥光镜下研究矿物晶体时，可观察和测定的内容有, , ，等。
7．一轴晶光率体的主要切面有, , 三种。
8．二轴晶光率体的主要切面有, , ，,五种。
9．根据薄片中晶体颗粒边棱的规则程度，可将晶体分为, , 三类。
10．具有解理的矿物，根据其解理发育的完善程度，可分为, , 三级。
11．根据薄片中晶体与树胶相对折射率的大小，将晶体的突起分为, , ，, , 六个等级。
12．在正交偏光镜下，矿物晶体的消光类型有, , 三种。
13．干涉色级序的测定方法有, , 三种。
三．问答与计算1. 标准薄片中，同一晶体的不同颗粒为何干涉色不同？晶体在什么切面上干涉色最高？为什么？2．对于一轴晶和二轴晶晶体，利用哪类干涉图可测定其光性正负？如何测定？试举例说明。
3．矿物薄片中晶体的颜色和干涉色在成因上有何不同？影响干涉色的因素有哪些？4．矿物薄片中晶体的边缘、糙面、突起和贝克线是怎样形成的？在偏光显微镜下观测矿物晶体时，它们有何用途？5．通常都是用什么方法测定矿物的干涉色级序？简述其测定方法。
6．透辉石（CaO·MgO·SiO2）其光率体形态如图所示，试根据该图说明以下几个问题：(1)透辉石属什么晶族光率体？(2)该晶体的最大双折射率是多少？(3)确定透辉石的光性方位和光性正负。
(4)绘出（100）、（010）、（001）面上的光率体切面，并标明其折射率。
7．橄榄石晶体（010）面上测得主折射率为1.689和1.670，在（100）面上测得主折射率为1.654和1.670，求橄榄石：(1)最大双折射率；（2）光性正负；（3）光性方位；（用简式表示）（4）光轴面与哪个晶面平行？8．当入射光波为偏光，其振动方向与垂直入射光波的光率体椭圆切面半径之一平行时，光波进入晶体后的情况如何？如果入射光波的振动方向与垂直入射光波的光率体椭圆切面半径斜交时，光波进入晶体后的情况如何？9．设橄榄石晶体薄片厚度为0.03mm，Ng=1.689, Nm=1.670, Np=1.654，其垂直Bxa和垂直Bxo切面上能见到什么样的干涉色？平行AP面的切面上又具有什么样的干涉色？10．已知白云母的三个主折射率分别为Ng=1.601, Nm=1.596, Np=1.563，若要制造干涉色为一级灰白（R=147nm）的试板，在垂直Bxa切面上应取多大厚度？11．欲要制造一级紫红（R=560nm）的石英试板，问平行于石英光轴切面上的切片厚度应为多少？（石英的Ne=1.553, No=1.544）12．在紫苏辉石（010）面上测得主折射率为1.702和1.705 ，在（001）面上测得主折射率为1.702和1.692，求紫苏辉石1)三个主折射率值；2)最大双折射率；3)光性正负：4)光轴面与哪个晶面平行？13．.已知橄榄石的Ng=1.689, Nm=1.670, Np=1.654, 试说明：1)光性正负；2)Bxa及Bxo的光率体轴名称；3)⊥Bxa及⊥Bxo的切面上双折射率各是多少？4)最大双折射率各是多少？14．矿物的多色性在什么方向的切面上最明显？要确定一轴晶、二轴晶矿物的多色性公式，需选择什么方向的切片？15．已知黑云母的三个主折射率分别为Ng=1.677, Nm=1.676, Np=1.623, 其相应的多色性为：Ng=深褐色，Nm=深褐色，Np=浅黄色，问：1)黑云母哪一个切面上吸收性最大？哪一个切面上多色性最强？3) 黑云母的哪一个切面上的颜色无变化？为什么？16．普通角闪石⊥Bxa的薄片在单偏光镜下为蓝绿和棕绿色，平行光轴面的薄片在单偏光镜下为亮黄和蓝绿色，已知普通角闪石为负光性，试确定它的多色性。
17．已知普通辉石为正光性。
一薄片在正交偏光镜间观察到‖AP切面的干涉色为二级黄（R=880nm），⊥Bxa切面的干涉色为一级亮灰（R=210nm），设Ng-Nm=0.019，求该薄片的厚度。