材料现代分析方法第一章习题答案
现代分析习题解综述
材料现代分析方法试题1（参考答案）一、基本概念题（共10题，每题5分）1．X射线的本质是什么？是谁首先发现了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，伦琴首先发现了X射线，劳厄揭示了X射线的本质？2．下列哪些晶面属于[11]晶带？（1）、（1）、（231）、（211）、（101）、（01）、（13），（0），（12），（12），（01），（212），为什么？答：（0）（1）、（211）、（12）、（01）、（01）晶面属于[11]晶带，因为它们符合晶带定律：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改变。
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围内或许多晶粒范围内存在并保持平衡的应力。
称之为宏观应力。
它能使衍射线产生位移。
第二类应力是在一个或少数晶粒范围内存在并保持平衡的内应力。
它一般能使衍射峰宽化。
第三类应力是在若干原子范围存在并保持平衡的内应力。
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,供电控制系统,附加仪器系统。
其中电子光学系统是其核心。
其他系统为辅助系统。
6．透射电镜中有哪些主要光阑? 分别安装在什么位置? 其作用如何?答：主要有三种光阑：①聚光镜光阑。
在双聚光镜系统中,该光阑装在第二聚光镜下方。
作用:限制照明孔径角。
②物镜光阑。
安装在物镜后焦面。
作用: 提高像衬度；减小孔径角，从而减小像差；进行暗场成像。
(完整版)现代分析习题解
材料现代分析方法试题1（参考答案）一、基本概念题（共10题，每题5分）1．X射线的本质是什么？是谁首先发现了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，伦琴首先发现了X射线，劳厄揭示了X射线的本质？2．下列哪些晶面属于[11]晶带？（1）、（1）、（231）、（211）、（101）、（01）、（13），（0），（12），（12），（01），（212），为什么？答：（0）（1）、（211）、（12）、（01）、（01）晶面属于[11]晶带，因为它们符合晶带定律：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改变。
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围内或许多晶粒范围内存在并保持平衡的应力。
称之为宏观应力。
它能使衍射线产生位移。
第二类应力是在一个或少数晶粒范围内存在并保持平衡的内应力。
它一般能使衍射峰宽化。
第三类应力是在若干原子范围存在并保持平衡的内应力。
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,供电控制系统,附加仪器系统。
其中电子光学系统是其核心。
其他系统为辅助系统。
6．透射电镜中有哪些主要光阑? 分别安装在什么位置? 其作用如何?答：主要有三种光阑：①聚光镜光阑。
在双聚光镜系统中,该光阑装在第二聚光镜下方。
作用:限制照明孔径角。
②物镜光阑。
安装在物镜后焦面。
作用: 提高像衬度；减小孔径角，从而减小像差；进行暗场成像。
(完整版)材料现代分析方法第一章习题答案解析
第一章1.X射线学有几个分支？每个分支的研究对象是什么？答：X射线学分为三大分支：X射线透射学、X射线衍射学、X射线光谱学。
X射线透射学的研究对象有人体，工件等，用它的强透射性为人体诊断伤病、用于探测工件内部的缺陷等。
X射线衍射学是根据衍射花样，在波长已知的情况下测定晶体结构，研究与结构和结构变化的相关的各种问题。
X射线光谱学是根据衍射花样，在分光晶体结构已知的情况下，测定各种物质发出的X射线的波长和强度，从而研究物质的原子结构和成分。
2. 试计算当管电压为50 kV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？解：已知条件：U=50kV电子静止质量：m0=9.1×10-31kg光速：c=2.998×108m/s电子电量：e=1.602×10-19C普朗克常数：h=6.626×10-34J.s电子从阴极飞出到达靶的过程中所获得的总动能为：E=eU=1.602×10-19C×50kV=8.01×10-18kJ由于E=1/2m0v02所以电子击靶时的速度为：v0=(2E/m0)1/2=4.2×106m/s所发射连续谱的短波限λ0的大小仅取决于加速电压：λ0（Å）＝12400/U(伏) ＝0.248Å辐射出来的光子的最大动能为：E0＝hv＝h c/λ0＝1.99×10-15J3. 说明为什么对于同一材料其λK<λKβ<λKα?答:导致光电效应的X光子能量＝将物质K电子移到原子引力范围以外所需作的功hV k = W k以kα为例:hV kα = E L– E khe = W k – W L = hV k – hV L ∴h V k > h V k α∴λk<λk α以k β 为例:h V k β = E M – E k = W k – W M =h V k – h V M ∴ h V k > h V k β∴ λk<λk βE L – E k < E M – E k ∴hV k α < h V k β∴λk β < λk α4. 如果用Cu 靶X 光管照相，错用了Fe 滤片，会产生什么现象？答：Cu 的K α1,K α2, K β线都穿过来了，没有起到过滤的作用。
材料现代分析方法练习题及答案(XRD,EBSD,TEM,SEM,表面分析)
8. 什么是弱束暗场像？与中心暗场像有何不同？试用Ewald图解说明。
答：弱束暗场像是通过入射束倾斜，使偏离布拉格条件较远的一个衍射束通过物镜光阑，透射束和其他衍射束都被挡掉，利用透过物镜光阑的强度较弱的衍射束成像。
与中心暗场像不同的是，中心暗场像是在双光束的条件下用的成像条件成像，即除直射束外只有一个强的衍射束，而弱束暗场像是在双光阑条件下的g/3g的成像条件成像，采用很大的偏离参量s。
中心暗场像的成像衍射束严格满足布拉格条件，衍射强度较强，而弱束暗场像利用偏离布拉格条件较远的衍射束成像，衍射束强度很弱。
采用弱束暗场像，完整区域的衍射束强度极弱，而在缺陷附近的极小区域内发生较强的反射，形成高分辨率的缺陷图像。
图：PPT透射电子显微技术1页10. 透射电子显微成像中，层错、反相畴界、畴界、孪晶界、晶界等衍衬像有何异同？用什么办法及根据什么特征才能将它们区分开来？答：由于层错区域衍射波振幅一般与无层错区域衍射波振幅不同，则层错区和与相邻区域形成了不同的衬度，相应地出现均匀的亮线和暗线，由于层错两侧的区域晶体结构和位相相同，故所有亮线和暗线的衬度分别相同。
层错衍衬像表现为平行于层错面迹线的明暗相间的等间距条纹。
孪晶界和晶界两侧的晶体由于位向不同，或者还由于点阵类型不同，一边的晶体处于双光束条件时，另一边的衍射条件不可能是完全相同的，也可能是处于无强衍射的情况，就相当于出现等厚条纹，所以他们的衍衬像都是间距不等的明暗相间的条纹，不同的是孪晶界是一条直线，而晶界不是直线。
反相畴界的衍衬像是曲折的带状条纹将晶粒分隔成许多形状不规则的小区域。
层错条纹平行线直线间距相等反相畴界非平行线非直线间距不等孪晶界条纹平行线直线间距不等晶界条纹平行线非直线间距不等11.什么是透射电子显微像中的质厚衬度、衍射衬度和相位衬度。
形成衍射衬度像和相位衬度像时，物镜在聚焦方面有何不同？为什么？答：质厚衬度：入射电子透过非晶样品时，由于样品不同微区间存在原子序数或厚度的差异，导致透过不同区域落在像平面上的电子数不同，对应各个区域的图像的明暗不同，形成的衬度。
材料现代分析方法习题及答案优选全文
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产生X射线需具备什么条件？答：实验证实:在高真空中, 凡高速运动的电子碰到任何障碍物时, 均能产生X射线, 对于其他带电的基本粒子也有类似现象发生。
电子式X射线管中产生X射线的条件可归纳为：1, 以某种方式得到一定量的自由电子；2, 在高真空中, 在高压电场的作用下迫使这些电子作定向高速运动；3, 在电子运动路径上设障碍物以急剧改变电子的运动速度。
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。
答: 根据经典原子模型, 原子内的电子分布在一系列量子化的壳层上, 在稳定状态下, 每个壳层有一定数量的电子, 他们有一定的能量。
最内层能量最低, 向外能量依次增加。
根据能量关系, M、K层之间的能量差大于L、K成之间的能量差, K、L层之间的能量差大于M、L层能量差。
由于释放的特征谱线的能量等于壳层间的能量差, 所以Kß的能量大于Ka的能量, Ka能量大于La的能量。
（1）因此在不考虑能量损失的情况下:（2）CuKa能激发CuKa荧光辐射；（能量相同）（3）CuKß能激发CuKa荧光辐射；（Kß>Ka）（4）CuKa能激发CuLa荧光辐射；（Ka>la）F的物理意义。
现代材料分析技术第一章部分作业答案
a (030)
O
(020)
(010)
b O*
.(010)
. . (020) (030)
2d2 L2
arcsin(
H 2 K 2 L2 )
2a
2 0.006721
2d sin
d
a
H 2 K 2 L2
arcsin(
H 2 K 2 L2 )
2a
线 条
F2
强度
Ф
P F2Ф
归一化
1 13689.0 13.9662 2294199.74 100 2 10691.6 6.1348 393544.97 17 3 8873.6 3.8366 817066.89 36 4 7569.0 2.9105 264354.89 12
2.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。 解： 电子从阴极飞出到达靶的过程中所获得的总动能为
E=eU=1.602×10-19C×50kv=8.01×10-18kJ 所以电子与靶碰撞时的速度为
v0=(2E/m)1/2=4.2×106m/s 所发射连续谱的短波限λ0的大小仅取决于加速电压
若L为奇数 F 0 若L为偶数且H和K奇偶混杂 F 0
线 条
θ/（*）
HKL
P
Sinθ/λ nm-1
f
1 20.3 （110） 12 2.2501 58.5
2 29.2 （200） 6 3.1641 51.7
3 36.4 （211） 24 3.8488 47.1
4 43.6 （220） 12 4.4727 43.5
故需加的最低管电压应≥8.86(kv)， 所发射的荧光辐射波长是0.154纳米。
材料现代分析测试方法习题答案
hc 1.24 10 3 与某物质的吸收 eV V
hc 1.24 ห้องสมุดไป่ตู้0 3 有何不同（V 和 VK 以 kv 为单位）？ eVk Vk
10. Ⅹ射线与物质有哪些相互作用？规律如何？对 x 射线分析有何影响？反冲电子、光电子 和俄歇电子有何不同？ 11. 试计算当管压为 50kv 时，Ⅹ射线管中电子击靶时的速度和动能，以及所发射的连续谱 的短波限和光子的最大能量是多少？ 12. 为什么会出现吸收限？K 吸收限为什么只有一个而 L 吸收限有三个？当激发 X 系荧光Ⅹ 射线时，能否伴生 L 系？当 L 系激发时能否伴生 K 系？ 13. 已知钼的λKα＝0.71Å，铁的λKα＝1.93Å 及钴的λKα＝1.79Å，试求光子的频率和能量。 试计算钼的 K 激发电压，已知钼的λK＝0.619Å。已知钴的 K 激发电压 VK＝7.71kv，试求 其λK。 14. X 射线实验室用防护铅屏厚度通常至少为 lmm，试计算这种铅屏对 CuKα、MoKα辐射的 透射系数各为多少？ 15. 如果用 1mm 厚的铅作防护屏，试求 CrKα和 MoKα的穿透系数。 16. 厚度为 1mm 的铝片能把某单色Ⅹ射线束的强度降低为原来的 23.9％， 试求这种Ⅹ射线的 波长。 试计算含 Wc＝0.8％，Wcr＝4％，Ww＝18％的高速钢对 MoKα辐射的质量吸收系数。 17. 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？所发射的荧光辐射波长是多少？ 18. 什么厚度的镍滤波片可将 CuKα辐射的强度降低至入射时的 70％？如果入射 X 射线束中 K 2 2 1， 滤波后的强度比是多少？已知μmα＝49.03cm ／g， μmβ＝290cm α和 Kβ强度之比是 5： ／g。 2 19. 如果 Co 的 Kα、Kβ辐射的强度比为 5：1，当通过涂有 15mg／cm 的 Fe2O3 滤波片后，强度 3 2 比是多少？已知 Fe2O3 的ρ=5.24g／cm ，铁对 CoKα的μm＝371cm ／g，氧对 CoKβ的μm
期末考试卷：材料现代测试分析方法和答案
期末考试卷：材料现代测试分析方法和答案第一部分：选择题1. 在材料现代测试分析方法中，下列哪种方法可以用来确定材料的成分？- A. 热分析法- B. 机械测试法- C. 磁性测试法- D. 光谱分析法- 答案：D2. 材料现代测试分析方法的主要目的是什么？- A. 确定材料的力学性能- B. 分析材料的热性能- C. 评估材料的化学稳定性- D. 确定材料的组成和结构- 答案：D3. 以下哪种测试方法可以用来评估材料的耐腐蚀性能？- A. 硬度测试- B. 疲劳测试- C. 电化学测试- D. 热膨胀测试- 答案：C4. 材料的断裂韧性可以通过下列哪种测试方法进行评估？- A. 硬度测试- B. 拉伸测试- C. 冲击测试- D. 磁性测试- 答案：C5. 下列哪种测试方法可以用来评估材料的疲劳寿命？- A. 硬度测试- B. 拉伸测试- C. 冲击测试- D. 疲劳测试- 答案：D第二部分：简答题1. 简要解释材料现代测试分析方法的定义和作用。
答案：材料现代测试分析方法是一种使用现代科学技术手段对材料进行分析和测试的方法。
它的作用是确定材料的组成、结构和性能，以便评估材料的适用性和可靠性。
2. 举例说明材料现代测试分析方法在工程领域中的应用。
答案：材料现代测试分析方法在工程领域中有广泛的应用。
例如，在航空航天工程中，可以使用材料现代测试分析方法来评估航天器的耐热性能和抗腐蚀性能，以确保航天器在极端环境下的安全运行。
在建筑工程中，可以使用材料现代测试分析方法来评估建筑材料的力学性能和耐久性，以确保建筑物的结构安全可靠。
3. 请简要描述一种材料现代测试分析方法，并说明其适用性。
答案：一种材料现代测试分析方法是扫描电子显微镜（SEM）分析。
它通过扫描材料表面并记录电子显微图像，可以对材料的形貌、结构和成分进行分析。
SEM分析适用于对材料的微观结构和成分进行研究，可以用于材料的质量控制、故障分析和新材料的研发。
《材料现代分析方法》练习与答案
《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。
材料的现代分析方法 测试题及答案
2
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 当原子中 K 层的一个电子被打出后，它就处于 K 激发状态，其能量为 Ek 。如果 一个 L 层 电子来填充这个空位，电离就变成了 L 电离， K 其能由 Ek 变成 El ，此 时将释 Ek-El 的能量， 可能产生荧光χ射线，也可能给予 L 层的电子，使其脱离原子 产生二次电离。 即 K 层的一个 空位被 L 层的两个空位所替代， 这种现象称俄歇效应。 29．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？ 答：波动性 主要表现为以一定的频率和波长在空间传播，反映了物质运动的连续性；微粒性 主要表现 为以光子形式辐射和吸收时具有一定的质量， 能量和动量， 反映了物质运动的分立性。 30．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 的波限和光子的最大动能。 解： 已知条件：U=50kv -31 电子静止质量：m0=9.1×10 kg 8 光速：c=2.998×10 m/s -19 电 子电量：e=1.602×10 C -34 普朗克常数：h=6.626×10 J.s 电子从阴极飞出到达靶的过程中所 获得的总动能为 -19 -18 E=eU=1.602×10 C×50kv=8.01×10 kJ 2 由于 E=1/2m0v0 所以电子 与靶碰撞时的速度为 1/2 6 v0=(2E/m0) =4.2×10 m/s 所发射连续谱的短波限 λ0 的大小仅取 决于加速电压 λ0（?）＝12400/v(伏) ＝0.248? 辐射出来的光子的最大动能为 -15 E0 ＝h?0 ＝hc/λ0＝1.99×10 J 31．为什么会出现吸收限？K 吸收限为什么只有一个而 L 吸收限有三个？当激发 K 系荧光Ⅹ 射线时，能否伴生 L 系？当 L 系激发时能否伴生 K 系？ 答：一束 X 射线通 过物体后，其强度将被衰减，它是被散射和吸收的结果。并且吸收是造成 强度衰减的主要 原因。 物质对 X 射线的吸收， 是指 X 射线通过物质对光子的能量变成了其他 形成的能 量。X 射线通过物质时产生的光电效应和俄歇效应，使入射 X 射线强度被衰减，是 物质 对 X 射线的真吸收过程。 光电效应是指物质在光子的作用下发出电子的物理过程。 因为 L 层有三个亚层，每个亚层的能量不同，所以有三个吸收限，而 K 只是一层，所以 只有一 个吸收限。 激发 K 系光电效应时， 入射光子的能量要等于或大于将 K 电子从 K 层移 到无穷远时所做 的功 Wk。从 X 射线被物质吸收的角度称入 K 为吸收限。当激发 K 系 荧光 X 射线时，能伴生 L 系， 因为 L 系跃迁到 K 系自身产生空位，可使外层电子迁入， 而 L 系激发时不能伴生 K 系。 32．物相定量分析的原理是什么？试述用 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相的相对含量。 由于各个物相对 X 射线的吸收 影 响不同，X 射线衍射强度与该物相的相对含量之间不成线性比例关系，必须加以修正。 这是内标法的一种，是事先在待测样品中加入纯元素，然后测出定标曲线的斜率即 K 值。 当要进行这类待测材料衍射分析时，已知 K 值和标准物相质量分数ωs ，只要测出 a 相 强 度 Ia 与标准物相的强度 Is 的比值 Ia/Is 就可以求出 a 相的质量分数ωa。
现代材料分析测试方法：期末考试卷和答案
现代材料分析测试方法：期末考试卷和答案第一部分：选择题1. 下列哪种测试方法适用于材料的表面粗糙度测量？- A. X射线衍射- B. 扫描电子显微镜- C. 热分析- D. 红外光谱分析- 答案：B2. 以下哪种测试方法可以用于检测材料的化学成分？- A. 红外光谱分析- B. 电子显微镜- C. 热分析- D. X射线衍射- 答案：A3. 哪种测试方法适用于材料的力学性能评估？- A. 电子显微镜- B. 热分析- C. X射线衍射- D. 拉伸试验- 答案：D4. 材料的晶体结构可以通过以下哪种测试方法进行分析？- A. 红外光谱分析- B. 扫描电子显微镜- C. X射线衍射- D. 热分析- 答案：C5. 下列哪种测试方法适用于材料的热性能分析？- A. X射线衍射- B. 扫描电子显微镜- C. 热分析- D. 红外光谱分析- 答案：C第二部分：问答题1. 请简要描述扫描电子显微镜的工作原理和应用。
- 答案：扫描电子显微镜（SEM）通过扫描样品表面并检测电子信号的强度和反射来生成高分辨率的图像。
它使用电子束而不是光束，因此可以获得更高的放大倍数和更详细的表面形貌信息。
SEM广泛应用于材料科学领域，用于表面形貌观察、粒径分析、元素分析等。
2. 什么是红外光谱分析？它可以用于哪些材料分析？- 答案：红外光谱分析是一种通过测量物质与红外辐射的相互作用来分析材料的方法。
它可以用于检测材料的化学成分、分析材料的有机物含量、鉴定材料中的功能基团等。
红外光谱分析在有机化学、聚合物科学、药物研究等领域广泛应用。
3. X射线衍射在材料分析中的作用是什么？它可以提供哪些信息？- 答案：X射线衍射是一种通过测量物质对X射线的衍射模式来分析材料结构的方法。
它可以提供材料的晶体结构信息，包括晶格参数、晶胞结构、晶体取向等。
X射线衍射广泛应用于材料科学、固态物理、无机化学等领域。
4. 请简要介绍热分析方法及其在材料分析中的应用。
材料现代分析方法练习题及答案
1在电镜中，电子束的波长主要取决于什么？答：取决于电子运动的速度和质量2什么是电磁透镜？电子在电磁透镜中如何运动？与光在光学系统中的运动有何不同？答：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。
近轴圆锥螺旋运动。
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。
3电磁透镜具有哪几种像差？是怎样产生的，是否可以消除？如何来消除和减少像差？答：有球差、像散、色差。
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。
4什么是电磁透镜的分辨本领？主要取决于什么？为什么电磁透镜要采用小孔径角成像？答：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；用小孔径成像原因是可以使球差明显减小。
5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：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。
6试比较光学显微镜成像和透射电子微镜成像的异同点，答：相同点：都要用到光源，都需要装置使光源聚焦成像。
异同点：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。
7为什么透射电镜的样品要求非常薄，而扫描电镜无此要求？答：因为用透射电镜分析时，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，所以对样品不要求非常薄。
《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。
《材料现代分析方法》练习与答案
《材料现代分析方法》练习与答案1. 在粉末多晶衍射的照相法中包括、和。
2. 德拜相机有两种，直径分别是和Φ mm。
测量θ角时，底片上每毫米对应o和o。
3. 衍射仪的核心是测角仪圆，它由、和共同组成。
4. 可以用作X射线探测器的有、和等。
5. 影响衍射仪实验结果的参数有、和等。
八、名词解释 1. 偏装法—— 2. 光栏—— 3. 测角仪——4. 聚焦圆—— 5. 正比计数器—— 6. 光电倍增管——习题：1. CuKα辐射（λ=0.154 nm）照射Ag（f.c.c）样品，测得第一衍射峰位置2θ=38°，试求Ag的点阵常数。
2. 试总结德拜法衍射花样的背底来源，并提出一些防止和减少背底的措施。
3. 粉末样品颗粒过大或过小对德拜花样影响如何？为什么？板状多晶体样品晶粒过大或过小对衍射峰形影响又如何？4. 试从入射光束、样品形状、成相原理（厄瓦尔德图解）、衍射线记录、衍射花样、样品吸收与衍射强度（公式）、衍射装备及应用等方面比较衍射仪法与德拜法的异同点。
5. 衍射仪与聚焦相机相比，聚焦几何有何异同？6. 从一张简单立方点阵物的德拜相上，已求出四根高角度线条的θ角（系由CuKα所产生）及对应的干涉指数，试用“a-cos2θ”的图解外推法求出四位有效数字的点阵参数。
HKL 532 620 443 541 611 540 621θ.角72.08 77.93 81.11 87.44 7. 根据上题所给数据用柯亨法计算点阵参数至四位有效数字。
8. 用背射平板相机测定某种钨粉的点阵参数。
从底片上量得钨的400衍射环直径2Lw＝51.20毫米，用氮化钠为标准样，其640衍射环直径2LNaCl ＝36.40毫米。
若此二衍射环均系由CuKαl辐射引起，试求精确到四位数字的钨粉的点阵参数值。
9. 试用厄瓦尔德图解来说明德拜衍射花样的形成。
10. 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11. 衍射仪测量在人射光束、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？12. 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，则计数管与人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？13. Cu Kα辐射（λ＝0.154 nm）照射Ag（f.c.c）样品，测得第一衍射峰位置2θ=38°，试求Ag的点阵常数。
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第一章
1.X射线学有几个分支？每个分支的研究对象是什么？
答：X射线学分为三大分支：X射线透射学、X射线衍射学、X射线光谱学。
X射线透射学的研究对象有人体，工件等，用它的强透射性为人体诊断伤病、用于探测工件内部的缺陷等。
X射线衍射学是根据衍射花样，在波长已知的情况下测定晶体结构，研究与结构和结构变化的相关的各种问题。
X射线光谱学是根据衍射花样，在分光晶体结构已知的情况下，测定各种物质发出的X射线的波长和强度，从而研究物质的原子结构和成分。
2. 试计算当管电压为50 kV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？
解：已知条件：U=50kV
电子静止质量：m0=9.1×10-31kg
光速：c=2.998×108m/s
电子电量：e=1.602×10-19C
普朗克常数：h=6.626×10-34J.s
电子从阴极飞出到达靶的过程中所获得的总动能为：
E=eU=1.602×10-19C×50kV=8.01×10-18kJ
由于E=1/2m0v02
所以电子击靶时的速度为：
v0=(2E/m0)1/2=4.2×106m/s
所发射连续谱的短波限λ0的大小仅取决于加速电压：
λ0（Å）＝12400/U(伏) ＝0.248Å
辐射出来的光子的最大动能为：
E0＝hv＝h c/λ0＝1.99×10-15J
3.
4. 如果用Cu靶X光管照相，错用了Fe滤片，会产生什么现象？答：Cu的Kα1,Kα2, Kβ线都穿过来了，没有起到过滤的作用。
5. 特征X射线与荧光X射线的产生机理有何不同？某物质的K系荧
光X射线波长是否等于它的K系特征X射线波长？
答：特征X射线与荧光X射线都是由激发态原子中的高能级电子向低能级跃迁时，多余能量以X射线的形式放出而形成的。
不同的是：高能电子轰击使原子处于激发态，高能级电子回迁释放的是特征X 射线；以X射线轰击，使原子处于激发态，高能级电子回迁释放的是荧光X射线。
某物质的K系特征X射线与其K系荧光X射线具有相同波长。
6. 连续谱是怎样产生的？其短波限与某物质的吸收限有何不同（V和V K以kv为单位）？
答：当X射线管两极间加高压时，大量电子在高压电场的作用下，以极高的速度向阳极轰击，由于阳极的阻碍作用，电子将产生极大的负加速度。
根据经典物理学的理论，一个带负电荷的电子作加速运动时，电子周围的电磁场将发生急剧变化，此时必然要产生一个电磁波，或至少一个电磁脉冲。
由于极大数量的电子射到阳极上的时间和条件不可能相同，因而得到的电磁波将具有连续的各种波长，形成连续X 射线谱。
在极限情况下，极少数的电子在一次碰撞中将全部能量一次性转化为一个光量子，这个光量子便具有最高能量和最短的波长，即短波限。
连续谱短波限只与管压有关，当固定管压，增加管电流或改变靶时短波限不变。
原子系统中的电子遵从泡利不相容原理不连续地分布在K,L,M,N等不同能级的壳层上，当外来的高速粒子（电子或光子）的动能足够大时，可以将壳层中某个电子击出原子系统之外，从而使原子处于激发态。
这时所需的能量即为吸收限，它只与壳层能量有关。
即吸收限只与靶的原子序数有关，与管电压无关。
7. 试计算钼的K激发电压，已知钼的λK＝0.0619nm。
欲用Mo靶X 光管激发Cu的荧光X射线辐射，所需施加的最低管电压是多少？激发出的荧光辐射波长是多少？
解：(1) 由公式λK＝1.24/U K，
对钼U K＝1.24/λK＝1.24/0.0619=20(kV)
(2) U k=h c/eλk
U k =6.626×10-34×2.998×108/(1.602×10-19×0.71×
10-10)=17.46(kV)
λ0=1.24/U k (nm)=1.24/17.46(nm)=0.071(nm)
其中 h 为普郎克常数，其值等于6.626×10-34 ；c 为光速，等于2.998×108m/s ；e 为电子电荷，等于1.602×10-19c
故需加的最低管电压应≥17.46(kV)，所发射的荧光辐射波长是0.071nm 。
8.
9. 计算lmm 厚的Pb 对Mo —K α的透射因数。
解：透射因数I/I 0=e -μm ρx
其中μm ：质量吸收系数/cm 2g -1，ρ：密度/g cm -3
x ：厚度/cm ，本题ρPb =11.34g cm -3，x =0.1cm
对Mo —K α，查表得μm =141cm 2g -1，
其透射因数：I/I 0= e -μm ρx =e -141×11.34×0.1=3.62×e -70=121.35210-⨯
10. 试计算含W C ＝0.8％，W cr ＝4％，W w ＝18％的高速钢对MoK α辐射的质量吸收系数。
解：μm =ω1μm1+ω2μm2+…ωi μmi
ω1, ω2……ωi 为各元素的质量百分数，而μm1，μm2……μmi 为各元素的质量吸收系数，i 为组分元素数目。
查表得μC =0.7cm 2g -1，μCr =30.4cm 2g -1，μW =105.4cm 2g -1，μ
Fe =38.3cm 2g -1。
μm =0.8％×0.70＋4％×30.4＋18％×105.4＋（1－0.8％－4％－18％）×38.3=49.7612（cm 2／g -1）
11. 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=0.510nm,c=0.424nm 。
19. 试述原子散射因数f 和结构因数2
HKL F 的物理意义。
结构因数与
哪些因素有关系?
答：原子散射因数:f=A a /A e =一个原子所有电子相干散射波的合成振幅/一个电子相干散射波的振幅，它反映的是一个原子中所有电子散射2
1
2
1
2)](2sin [)](2cos [j j n j j j j j N
j j j HKL HKL HKL Lz Ky Hx f Lz Ky Hx f F F F +++++==∑∑==*
ππ
波的合成振幅。
结构因数：
式中结构振幅F HKL=A b/A e=一个晶胞的相干散射振幅/一个电子的相干散射振幅
结构因数表征了单胞的衍射强度，反映了单胞中原子种类，原子数目，位置对（HKL）晶面方向上衍射强度的影响。
结构因数只与原子的种类以及在单胞中的位置有关，而不受单胞的形状和大小的影响。
22.
所谓体心立方，是点阵型式的一种。
每个由晶体结构抽出的点阵点一是要满足点阵的定义，二是要求在晶体结构中（点阵结构）所处的环境一致。
氯化铯晶胞中，顶点(氯离子)和体心（铯离子）本身和环境均不相同，所以二者不能同时作为点阵点，因此当然不能是体心立方点阵。
只能将其中同一类的离子（或氯离子，或铯离子）位置看成点阵点，这样每个点阵点是完全一样的，才符合点阵定义。
这时的点阵型式是简单立方。
每个点阵点所代表的内容均是一个氯离子和一个铯离子。