材料分析方法思考题及其解答

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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。

材料分析方法答案及题型

材料分析方法答案及题型1.题目：根据样品的波谱图进行材料分析，属于什么材料？答案：根据波谱图可判定为有机化合物。

题型：判断题2.题目：以下哪种试验方法可用于材料的腐蚀性分析？A.火焰伸缩试验B.电化学腐蚀试验C.熔点测定D.红外光谱分析答案：B.电化学腐蚀试验题型：选择题3.题目：材料的断裂强度可以通过以下哪种方法分析？A.电化学腐蚀试验B.硬度测试C.热分析D.X射线衍射答案：B.硬度测试题型：选择题4.题目：下列哪种方法可以用于材料的晶体结构分析？A.红外光谱分析B.熔点测定C.X射线衍射D.电化学腐蚀试验答案：C.X射线衍射题型：选择题5.题目：根据样品的密度测定结果，可以初步判断材料的？A.晶体结构B.机械性能C.导电性D.成分答案：D.成分题型：选择题6.题目：以下哪种方法可用于材料的表面形貌及粗糙度分析？A.红外光谱分析B.扫描电子显微镜分析C.热分析D.硬度测试答案：B.扫描电子显微镜分析题型：选择题7.题目：材料的热稳定性可以通过以下哪种方法进行分析？A.电化学腐蚀试验B.熔点测定C.X射线衍射D.红外光谱分析答案：B.熔点测定题型：选择题8.题目：根据样品的断口形貌观察结果，可以初步判断材料的？A.密度B.成分C.机械性能D.晶体结构答案：C.机械性能题型：选择题9.题目：以下哪种方法可用于材料的热分解性分析？A.等离子体质谱法B.红外光谱分析C.热重分析D.电化学腐蚀试验答案：C.热重分析题型：选择题10.题目：材料的导电性质可以通过以下哪种方法分析？A.热分析B.X射线衍射C.红外光谱分析D.电导率测试答案：D.电导率测试。

同济大学材料研究方法思考题答案

第1章1、材料是如何分类的？材料的结构层次有哪些？答：材料按化学组成和结构分为：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料；按性能特征分为：结构材料、功能材料；按用途分为：建筑材料、航空材料、电子材料、半导体材料、生物材料、医用材料。

材料的结构层次有：微观结构、亚微观结构、显微结构、宏观结构。

2、材料研究的主要任务和对象是什么，有哪些相应的研究方法？答：任务：材料研究应着重于探索制备过程前后和使用过程中的物质变化规律，也就是在此基础上探明材料的组成(结构)、合成(工艺过程)、性能和效能及其之间的相互关系，或者说找出经一定工艺流程获得的材料的组成(结构)对于材料性能与用途的影响规律，以达到对材料优化设计的目的，从而将经验性工艺逐步纳入材料科学与工程的轨道.研究对象和相应方法见书第三页表格。

3、材料研究方法是如何分类的？如何理解现代研究方法的重要性？答：按研究仪器测试的信息形式分为图像分析法和非图像分析法；按工作原理，前者为显微术，后者为衍射法和成分谱分析。

第2章1、简述现代材料研究的主X射线实验方法在材料研究中有那些主要应用？答：现代材料研究的主X射线实验方法在材料研究中主要有以下几种应用：（1）X射线物相定性分析：用于确定物质中的物相组成（2）X射线物相定量分析：用于测定某物相在物质中的含量（3）X射线晶体结构分析：用于推断测定晶体的结构2、试推导Bragg方程, 并对方程中的主要参数的范围确定进行讨论.答：见书第97页。

3、X射线衍射试验主要有那些方法, 他们各有哪些应用，方法及研究对象.而且实验方法及样品的制备简单，所以，在科学研究和实际生产中的应用不可缺少；而劳厄法和转晶法主要应用于单晶体的研究，特别是在晶体结构的分析中必不可少，在某种场合下是无法替代的。

第3章1、如何提高显微镜分辨本领，电子透镜的分辨本领受哪些条件的限制？答：分辨本领：指显微镜能分辨的样品上两点间的最小距离；以物镜的分辨本领来定义显微镜的分辨本领。

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。

材料现代分析方法(期末复习)·思考题(6～10章)

《材料现代分析方法》期末复习
第5页共6页
为调制信号而得到的一种像衬度，这种像衬度表示了微区化学成分的差异。在原子序数 Z 小于40的范围内，背散射电子的产额对原子序数十分敏感。以利用背散射电子的亮暗衬度来判断相应区域原子序数的高低，对金属及其合金进行显微组织分析。（原子序数较高（重元素）的区域收集到的背散射电子较多，图像较亮；而轻元素区域图像较暗）
10. 对 p.90 例二中的单电子衍射花样进行标定。
11. 金属薄膜样品制备的基本要求有哪些？ A.薄膜对于电子束应该是“透明”的，即电子束可以穿透薄膜。一般样品厚度为50～
200nm，合适的厚度与加速电压、金属材料密度有关。加速电压越高，薄膜允许厚度越大；材料密度越大，薄膜允许厚度越小。
B.制得的薄膜应该与大块样品具有相同的组织结构，即薄膜制备过程中材料的显微组织和性能未发生变化。故薄膜的最后减薄只能采用无应力的化学或电化学抛光方法，以尽量减少机械损伤或热损伤。
c.沿晶短口：是析出相、夹杂物及S、P 等有害杂质元素在晶界上偏聚使晶界强度降低而导致的断裂。属于脆性断裂，断口无塑性变形迹象。图像特点：断裂沿晶界发生，故断口微观特征呈冰糖块状或石块状。
3. 简述背散射电子原子序数衬度原理。背散射电子原子序数衬度是利用对原子序数或化学成分变化敏感的背散射电子信号作
3、透射电镜的电子光学部分可分为哪几个系统？照明系统、样品室、成像系统、图像观察与记录系统。
3. 根据 p.76 图 7-3 说明透射电镜成像原理。遵循阿贝成像原理，可以简单地描述为两次干涉作用：
（1）平行光束（入射波）受到有周期性特征物体的散射作用在后焦面上形成衍射谱，（2）各级衍射波通过干涉重新在像平面上形成反映物的特征的像。

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第一章 X 射线物理学基础3.讨论下列各组概念的关系答案之一(1）同一物质的吸收谱和发射谱；答：λk 吸收〈λk β发射〈λk α发射(2）X射线管靶材的发射谱与其配用的滤波片的吸收谱。

答：λk β发射（靶）〈λk 吸收(滤波片)〈λk α发射（靶）。

任何材料对X 射线的吸收都有一个K α线和K β线。

如 Ni 的吸收限为 nm 。

也就是说它对波长及稍短波长的X 射线有强烈的吸收。

而对比稍长的X 射线吸收很小。

Cu 靶X 射线:K α= K β=。

(3）X 射线管靶材的发射谱与被照射试样的吸收谱。

答：Z 靶≤Z 样品+1 或 Z 靶>>Z 样品X 射线管靶材的发射谱稍大于被照射试样的吸收谱，或X 射线管靶材的发射谱大大小于被照射试样的吸收谱。

在进行衍射分析时，总希望试样对X 射线应尽可能少被吸收，获得高的衍射强度和低的背底。

材料分析方法综合教育类 2015-1-4 BY ：二专业の学渣材料科学与工程学院答案之二1）同一物质的吸收谱和发射谱；答：当构成物质的分子或原子受到激发而发光，产生的光谱称为发射光谱，发射光谱的谱线与组成物质的元素及其外围电子的结构有关。

吸收光谱是指光通过物质被吸收后的光谱，吸收光谱则决定于物质的化学结构，与分子中的双键有关。

2）X射线管靶材的发射谱与其配用的滤波片的吸收谱。

答：可以选择λK刚好位于辐射源的Kα和Kβ之间的金属薄片作为滤光片，放在X射线源和试样之间。

这时滤光片对Kβ射线强烈吸收，而对Kα吸收却少。

6、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)=(kv)λ 0=v(nm)=(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。

材料分析方法课后答案

材料分析方法课后答案第一章一、选择题1.用来进行晶体结构分析的X 射线学分支是（）射线透射学；射线衍射学；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. K α；B. K β；C. K γ；D. L α。

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。

（）第二章一、选择题1.有一倒易矢量为*+*+*=*c b a g 22，与它对应的正空间晶面是（）。

A. （210）；B. （220）；C. （221）；D. （110）；。

2.有一体心立方晶体的晶格常数是，用铁靶K α（λK α=）照射该晶体能产生（）衍射线。

A. 三条； B .四条； C. 五条；D. 六条。

3.一束X 射线照射到晶体上能否产生衍射取决于（）。

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.面心立方晶体（111）晶面族的多重性因素是（）。

A ．4；B ．8；C ．6；D ．12。

二、正误题1.倒易矢量能唯一地代表对应的正空间晶面。

（）射线衍射与光的反射一样，只要满足入射角等于反射角就行。

材料分析思考题2

材料分析习题三1．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：原子散射因数f 是以一个电子散射波的振幅为度量单位的一个原子散射波的振幅。

它表示一个原子在某一方向上散射波的振幅是一个电子在相同条件下散射波振幅的f 倍。

它反映了原子将X 射线向某一个方向散射时的散射效率。

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。

2．结构因数是表示什么对衍射强度的影响？总结简单点阵、体心点阵和面心点阵衍射线的系统消光规律。

结构因数是表示晶体结构对衍射强度的影响。

简单点阵不存在系统消光，体心点阵衍射线的系统消光规律是(h+k+l)偶数时出现反射，(h+k+l)奇数时消光。

面心点阵衍射线的系统消光规律是h,k,l 全奇或全偶出现反射，h,k,l 有奇有偶时消光。

3．多重性因数的物理意义是什么？某立方晶系晶体，其{100}的多重性因数是多少？如该晶体转变为四方晶系，这个晶面族的多重性因数会发生什么变化？为什么？答：多重性因数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数。

某立方晶系晶体，其{100}的多重性因数是6？如该晶体转变为四方晶系多重性因数是4；这个晶面族的多重性因数会随对称性不同而改变。

4．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：洛伦兹因数是表示掠射角对衍射强度的影响。

洛伦兹因数表达式是综合了样品中参与衍射的晶粒大小，晶粒的数目和衍射线位置对衍射强度的影响。

5、试述衍射强度公式中各参数的含义？λ 为X 射线的波长 V 照射晶体的体积 Vc 为单位晶胞体积P 为多重性因数：表示等同晶面个数对衍射强度的影响；F 为结构因数：表示晶体结构对衍射强度的影响；A(θ) 为吸收因数：表示试样的吸收系数对衍射强度的影响；φ(θ) 为角因数：表示掠射角对衍射强度的影响。

e-2M 为温度因数：表示温度变化对衍射强度的影响。

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;。

材料分析方法第二版课后练习题含答案

材料分析方法第二版课后练习题含答案第一章：材料的物理化学性质分析1. 硬度测试根据维氏硬度测试的原理，硬度的数值与什么有关？答案：硬度的数值与材料的抵抗力有关。

2. 热膨胀系数测试热膨胀系数的测试方法包括哪些？答案：常用的测试方法包括极差法、压力计法、光栅测量法等。

第二章：材料的成分分析1. 光谱分析常用的光谱分析方法有哪些？答案：常用的光谱分析方法包括紫外吸收光谱、可见光吸收光谱、红外光谱、拉曼光谱、荧光光谱、原子发射光谱、质谱等。

2. 微量元素分析微量元素分析常用的方法有哪些？答案：常用的微量元素分析方法有火焰原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法等。

第三章：材料的表面形貌分析1.原子力显微镜测试原子力显微镜常用于什么领域？答案：原子力显微镜常用于材料表面形貌分析、生物医学领域等。

2.扫描电子显微镜测试扫描电子显微镜常用于哪些领域？答案：扫描电子显微镜常用于材料表面形貌分析、生物医学领域、纳米材料研究等。

第四章：材料的力学性能分析1.拉伸测试拉伸测试包括哪些参数？答案：拉伸测试包括屈服强度、抗拉强度、延伸率等参数。

2.压缩测试压缩测试的测试条件有哪些？答案：压缩测试的测试条件包括样品的几何形状和尺寸、加载速率、温度等。

第五章：材料的热力学性能分析1.热重分析热重分析的测试原理是什么？答案：热重分析利用样品在升温过程中的质量变化来研究材料的热稳定性、热降解等热力学性能。

2.热膨胀系数测试热膨胀系数的测试方法有哪些？答案：常用的测试方法包括极差法、压力计法、光栅测量法等。

总结本文主要介绍了材料分析方法第二版的课后练习题和答案。

通过练习题的学习，我们可以更好地掌握各种分析方法的原理和测试步骤，同时也能够提高自己的分析能力和实验操作技能。

我们希望读者能够认真学习、勤于实践，不断提高自己在材料分析领域的能力和水平。

材料分析方法习题解答

1，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，这整个过程将产生光电子和俄歇电子。

2，一组晶面间距从大到小的顺序：2.02A/1.43A/1.17A/1.01A/0.90A/0.83A/0.76A,用波长为λka=1.94A的铁靶照射时，产生衍射的晶面组有四条。

3，最常用的X射线衍射方法是粉末法4，测定钢中的奥氏体含量，若采用定量X射线物相分析，常用方法是直接对比法5，可以提高TEM的衬度光栏是物镜光栏6，TEM样品的厚度一般为几百到几千埃，但人工磨样品一般只能磨到几十微米的厚度，再要减薄，对陶瓷样品应该用离子减薄方法7，以下TEM的器件中不属于成像系统的是聚光镜8，仅仅反映固体样品表面形貌信息的物理信号是二次电子9，下列对布拉格方程公式理解不正确的是CA、当d和λ一定时，衍射线的数目是一定的，只能在几个方向“反射”X射线；B、只有特定波长范围的X射线才能产生衍射；C、λ一定时，产生衍射的镜面族也是有限的，必须满足d＞λ/2;D、只有光程差为波长的整数倍时，相邻晶面的“反射波”才能干涉加强形成衍射线。

10，下列仪器中可以精确测定样品化学成分及含量的是DA、X射线衍射仪；B、TEM；C、SEM；D、EPMA11, 第一类内应力的衍射效应是使衍射线发生D. A强度降低B宽化C变形D位移1，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。

（√）2，扫描电子显微镜的分辨率通常是指背散射电子像的分辨率。

（×）3，只考虑衍射效应，在照明光源和介质一定的条件下，孔径角α越小，电磁透镜的分辨本领越高。

（×）4，X射线物相定性分析可以告诉我们被测材料中哪些物相，而定量分析可以告诉我们这些物相中有什么成分。

（√）5，有效放大倍数与仪器可以达到的放大倍数不同，前者取决于仪器分辨率和人眼分辨率，后者仅仅是仪器的制造水平。

（√）6，电子衍射和X射线衍射一样必须严格符合布拉格方程。

材料分析思考题3

材料分析习题五1、物相定性分析的原理是什么？对食盐进行化学分析与物相定性分析，所得信息有何不同？答：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，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。

对食盐进行化学分析与物相定性分析，化学分析获得食盐化学组成，如获得Na+、Cl-的含量。

物相定性分析能获得物相组成NaCl及晶体结构等信息。

2．试述X射线衍射单物相定性分析基本原理与分析步骤？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射线通过晶体时，每一种结晶物质都有自己独特的衍射花样，衍射花样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I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。

通过与标准物质的物相衍射数据比较鉴定物相。

单相物质定性分析的基本步骤是：（1）计算或查找出衍射图谱上每根峰的d值与I值；（2）利用I值最大的三根强线的对应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照，若基本符合，就可定为该物相。

2．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：X射线定量分析的任务是：在定性分析的基础上，测定多相混合物中各相的含量。

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。

K值法是内标法延伸。

材料分析方法思考题解答

复习的重点及思考题第一章 X 射线的性质X 射线产生的基本原理。

● X 射线的本质―――电磁波、高能粒子、物质● X 射线谱――管电压、电流对谱的影响、短波限的意义等● 高能电子与物质相互作用可产生哪两种X 射线？产生的机理？连续X 射线：当高速运动的电子(带电粒子)与原子核内电场作用而减速时会产生电磁辐射,这种辐射所产生的X 射线波长是连续的,故称之为～特征(标识)X 射线：由原子内层电子跃迁所产生的X 射线叫做特征X 射线。

X 射线与物质的相互作用● 两类散射的性质● 吸收与吸收系数意义及基本计算● 二次特征辐射（X 射线荧光）、饿歇效应产生的机理与条件二次特征辐射（X 射线荧光）：由X 射线所激发出的二次特征X 射线叫X 射线荧光。

俄歇电子：俄歇电子的产生过程是当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层的电子，并将它激发出来。

这种效应称为俄歇效应。

● 选靶的意义与作用第二章 X 射线的方向晶体几何学基础● 晶体的定义、空间点阵的构建、七大晶系尤其是立方晶系的点阵几种类型在自然界中，其结构有一定的规律性的物质通常称之为晶体● 晶向指数、晶面指数（密勒指数）定义、表示方法，在空间点阵中的互对应 ● 晶带、晶带轴、晶带定律，立方晶系的晶面间距表达式● 倒易点阵定义、倒易矢量的性质● 厄瓦尔德作图法及其表述，它与布拉格方程的等同性证明(a) 以λ1= 为半径作一球； (b) 将球心置于衍射晶面与入射线的交点。

(d) 落在球面上的倒易点即是可能产生反射的晶面。

(e) 由球心到该倒易点的矢量即为衍射矢量。

布拉格方程● 布拉格方程的导出、各项参数的意义，作为产生衍射的必要条件的含义。

布拉格方程只是确定了衍射的方向,在复杂点阵晶脆中不同位置原子的相同方向衍射线,因彼此间有确定的位相关系而相互干涉,使得某些晶面的布拉格反射消失即出现结构消光,因此产生衍射的充要条件是满足布拉格方程的同时结构因子不为零● 干涉指数引入的意义，与晶面指数（密勒指数）的关系干涉指数 HKL 与 Miller 指数 hkl 之间的关系有：H= nh , K = nk , L = nl 不同点：（1）密勒指数是实际晶面的指数，而干涉晶面指数不一定；（2）干涉指数HKL 与晶面指数( Miller 指数) hkl 之间的明显差别是：干涉指数中有公约数，而晶面指数只能是互质的整数。

材料结构分析思考题及答案

XRD & BET1.X 射线多晶衍射的基本原理（了解布拉格方程）答：结构：X射线管、处理台、测角仪、检测器、计算机X射线衍射仪主要由X射线发生器(X射线管)、测角仪、X射线探测器、计算机控制处理系统等组成。

工作原理：利用晶体形成的X射线衍射，对物质进行内部原子在空间分布状况的结构分析方法。

将具有一定波长的X射线照射到结晶性物质上时，X射线因在结晶内遇到规则排列的原子或离子而发生散射，散射的X射线在某些方向上相位得到加强，从而显示与结晶结构相对应的特有的衍射现象。

衍射X射线满足布拉格方程：2dsinθ=nλ式中：λ是X射线的波长；θ是衍射角；d是结晶面间隔；n 是整数。

波长λ可用已知的X射线衍射角测定，进而求得面间隔，即结晶内原子或离子的规则排列状态。

将求出的衍射X射线强度和面间隔与已知的表对照，即可确定试样结晶的物质结构，此即定性分析。

从衍射X射线强度的比较，可进行定量分析。

当能量很高的X射线射到晶体各层面的原子时，原子中的电子将发生强迫振荡，从而向周围发射同频率的电磁波，即产生了电磁波的散射，而每个原子则是散射的子波波源；劳厄斑正是散射的电磁波的叠加。

2d sinθ=nλd为晶面间距，θ为入射X射线与相应晶面的夹角，λ为X射线的波长，正整数n为衍射级数。

即：只有照射到相邻两晶面的光程差是X射线波长的n倍时才产生衍射。

2.X射线物相定性分析原理及步骤答：X射线物相分析是以晶体结构为基础，通过比较晶体衍射花样来进行分析的。

对于晶体物质中来说，各种物质都有自己特定的结构参数（点阵类型、晶胞大小、晶胞中原子或分子的数目、位置等），结构参数不同则X射线衍射花样也就各不相同，所以通过比较X射线衍射花样可区分出不同的物质。

定性分析是把对材料测得的点阵平面间距及衍射强度与标准物相的衍射数据相比较，确定材料中存在的物相。

根据晶体对X射线的衍射特征—衍射线的方向及强度来鉴定结晶物质。

定性分析法：图谱直接对比法、数据对比法、计算机自动检索法。

材料分析思考题

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：（1）若观察断口形貌，用扫描电子显微镜来观察：而要分析夹杂物的化学成分，得选用能谱仪来分析其化学成分。

(2)A、用扫描电镜的断口分析观察其断口形貌：a、沿晶断口分析：靠近二次电子检测器的断裂面亮度大，背面则暗，故短裤呈冰糖块状或呈石块状。

沿晶断口属于脆性断裂，断口上午塑性变形迹象。

b、韧窝断口分析：韧窝的边缘类似尖棱，故亮度较大，韧窝底部比较平坦，图像亮度较低。

韧窝断口是一种韧性断裂断口，无论是从试样的宏观变形行为上，还是从断口的微观区域上都能看出明显的塑性变形。

韧窝断口是穿晶韧性断口。

c、解理断口分析：由于相邻晶粒的位相不一样，因此解理断裂纹从一个晶粒扩展到相邻晶粒内部时，在晶界处开始形成河流花样即解理台阶。

解理断裂是脆性断裂，是沿着某特定的晶体学晶面产生的穿晶断裂。

d、纤维增强复合材料断口分析：断口上有很多纤维拔出。

由于纤维断裂的位置不都是在基体主裂纹平面上，一些纤维与基体脱粘后断裂位置在基体中，所以断口山更大量露出的拔出纤维，同时还可看到纤维拔出后留下的孔洞。

B、用能谱仪定性分析方法进行其化学成分的分析。

定点分析: 对样品选定区进行定性分析.线分析: 测定某特定元素的直线分布. 面分析: 测定某特定元素的面分布a、定点分析方法：电子束照射分析区,波谱仪分析时,改变分光晶体和探测器位置.或用能谱仪,获取、E—I谱线,根据谱线中各峰对应的特征波长值或特征能量值,确定照射区的元素组成；b、线分析方法：将谱仪固定在要测元素的特征X射线波长值或特征能量值,使电子束沿着图像指定直线轨迹扫描.常用于测晶界、相界元素分布.常将元素分布谱与该微区组织形貌结合起来分析；c、面分析方法：将谱仪固定在要测元素的特征X射线波长值或特征能量值, 使电子束在在样品微区作光栅扫描,此时在荧光屏上便得到该元素的微区分布,含量高则亮。

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。

材料分析方法课程思考题

1.紫外光谱，荧光光谱在材料研究中的应用（1）分子内的电子跃迁有哪几种，吸收最强的跃迁是什么跃迁？形成单键的σ电子；形成双键的π电子；未成对的孤对电子n电子。

成键轨道σ、π；反键轨道σ*、π* ；非键轨道n 。

1）、σ-σ* 跃迁它需要的能量较高，一般发生在真空紫外光区。

在200 nm左右，其特征是摩尔吸光系数大，为强吸收带。

2）、n-σ*跃迁实现这类跃迁所需要的能量较高，其吸收光谱落于远紫外光区和近紫外光区3）、π→π*跃迁π电子跃迁到反键π* 轨道所产生的跃迁，这类跃迁所需能量比σ→σ*跃迁小，若无共轭，与n→σ*跃迁差不多。

200nm左右，吸收强度大，强吸收。

4）、n→π*跃迁n电子跃迁到反键π* 轨道所产生的跃迁，这类跃迁所需能量较小，吸收峰在200 ~ 400 nm左右，吸收强度小，弱吸收吸收最强的跃迁是：π→π*跃迁（2）紫外可见吸收光谱在胶体的研究中有重要作用，请举出三个例子来说明，并结合散射现象来讨论二氧化钛胶体和粉末漫反射光谱的差异。

举例：1）、胶体的稳定性，尤其是稀释后的稳定性；2）、胶粒对可见光的散射；3）、测定消光（包括吸收、散射、漫反射等对光强度造成的损失）稀释条件下，胶粒尺寸小于光波长的1/20，瑞利散射可忽略。

4）、估算晶粒的大小。

5）、尺寸效应，会发生吸收的蓝移或是红移，可以用来测定像是CdS和CdSe的量子点。

差异：当测定二氧化钛的溶胶时，按晶粒尺寸的不同，分为两种情况：1）当d＜λ/20时，瑞利散射可以忽略。

2）当d＞λ/20时，散射就会十分明显，这样获得是一个消光光谱，而不是吸收光谱，无法测得λonset。

用粉末漫反射光谱可以克服上述缺点，得到一个较好的吸收光谱。

漫反射部分可以扣除，可以用积分球。

（3）什么是荧光、磷光、光致发光和化学发光？对应的英文名称分别是什么？荧光(Fluorescence):从激发态的最低振动能级返回到基态，不通过内部转换而是光辐射失活，则称为荧光。

(完整版)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1.5KW，在管电压为35KV 时，容许的最大电流是多少？答：1.5KW/35KV=0.043A。

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＝49.03cm2／g，μ mβ＝290cm2／g，有公式，，，故：，解得:t=8.35um 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=6.626×10-34×2.998×108/(1.602×10-19×0.71×10-10)=17.46(kv)λ 0=1.24/v(nm)=1.24/17.46(nm)=0.071(nm)其中h为普郎克常数，其值等于6.626×10-34e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0.071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。