材料现代分析方法知识点汇总

材料现代分析方法知识点

1.什么是特征X射线？

当管压增至与阳极靶材对应的特定值U k时，在连续谱的某些特定波长位置上出现一系列陡峭的尖峰。该尖峰对应的波长λ与靶材的原子序数Z存在着严格的对应关系，尖峰可作为靶材的标志或特征，故称尖峰为特征峰或特征谱。

2.什么是电子探针的点分析、线分析、面分析？

①点分析：将电子束作用于样品上的某一点，波谱仪分析时改变分光晶体和探测器的位置，收集分析点的特征X射线，由特征X射线的波长判定分析点所含的元素；采用能谱仪工作时，几分钟可获得分析点的全部元素所对应的特征X射线的谱线，从而确定该点所含有的元素及其相对含量。②线分析：将探针中的谱仪固定于某一位置，该位置对应于某一元素特征X射线的波长或能量，然后移动电子束，在样品表面沿着设定的直线扫描，便可获得该种元素在设定直线上的浓度分布曲线。改变谱仪位置则可获得另一种元素的浓度分布曲线。③面分析：将谱仪固定于某一元素特征X射线信号（波长或能量）位置上，通过扫描线圈使电子束在样品表面进行光栅扫描（面扫描），用检测到的特征X射线信号调制成荧光屏上的亮度，就可获得该元素在扫描面的浓度分布图像。

3. XRD对样品有何要求？

粉末样品应干燥，粒度一般要求约10~80μm，应过200目筛子（约0.08mm），且避免颗粒不均匀。块状样品应将其处理成与窗孔大小一致，可扫描宽度宜大于5mm，小于30mm，至少保证一面平整。

4.电子探针分析原理？

电子探针是一中利用电子束作用样品后产生的特征X射线进行微区成分分析的仪器。其结构与扫描电竞基本相同，所不同的只是电子探针检测的是特征X射线，而不是二次电子或背散射电子。

5.结构因子的计算？P68

（1）简单点阵：简单点阵的晶胞仅有一个原子，坐标为（0，0，0），即X=Y=Z=0，设原子的散射因子为f，则(公式3-69)

（2）底心点阵：底心点阵的晶胞有两个原子，坐标分别为（0，0，0），（1/2,1/2,0）各原子的散射因子为f，则（公式3-70）

（3）体心点阵：体心点阵的晶胞有两个原子，坐标分别为（0，0，0），（1/2,1/2,1/2）各原子的散射因子为f，则（公式3-71）

（4）面心点阵：面心点阵的晶胞有4个原子，坐标分别为（0，0，0），（1/2,1/2,0），（1/2,0,1/2），（0,1/2,1/2）各原子的散射因子为f，则（公式3-72）

6.X射线衍射与电子衍射的关系（比较）？P150

（1）电子波的波长短，远远小于X射线，同等衍射条件下，它的衍射半角很小，衍射束集中在前方额，而x射线的衍射半角可接近90度。

（2）电子衍射反射球半径大

（3）电子衍射散射强度高，物质对电子的散射比对x射线散射强约1000000倍

(4) 电子衍射不仅可以进行微区结构分析，还可以进行形貌观察，而x射线衍射却无法进行形貌分析

（5）薄晶样品的倒易点阵为沿厚度方向的倒易杆，大大增加了反射球与倒易杆相截的机会，即使偏离布拉格方程的电子束也能发生衍射。

（6）由于电子衍射角小，测量衍射斑点的位置精度远比x射线低，因此，不宜用于精确测定点阵常数。

7.扫描电镜的基本原理及结构

原理：扫描电子显微镜利用电子枪产生的稳定电子束，以光栅状扫描方式照射到被分析试样表面，利用入射电子和试样表面物质互相作用所产生的二次电子和背散射电子成像，获得试样表面微观组织结构和形貌信息。

结构：扫描电镜主要由电子光学系统、信号检测处理、图像显示和记录系统及真空系统三大系统组成。其中电子光学系统是扫描电镜的主要组成部分。

8.什么是成像操作与衍射操作？是如何实现的？p176成像操作：当中间镜的物平面与物镜的像平面重合时，投影屏上将出现微观组织的形貌像，这样的操作成为成像操作。衍射操作：当中间镜的物平面与物镜的后焦面重合时，投影屏上将出现所选区域的衍射花样，这样的操作称为衍射操作。两者是通过改变中间镜的励磁电流的大小来实现的。调整励磁电流即改变中间镜的焦距，从而改变中间镜物平面与物镜后焦面之间的相对位置。

9.什么是光电效应？p47

与特征X射线的产生过程相似，当X射线的能量足够高时同样可以将物质原子的层电子击出成为自由电子，并在层产生空位，使原子处于激发状态，外层电子自发回迁填补空位，降低原子的能量，产生辐射。这种由入射X射线激发原子产生辐射的过程称为光电效应。

10.XRD衍射峰位的确定方法？p99

（1）峰顶法当衍射峰非常尖锐时，直接以峰顶所在的位置定位为峰位

（2）切线法当衍射峰两侧的直线部分较长时，一两侧直线部分的延长线的交点定为峰位

（3）半高宽法图4-14（P100页）为半高宽法定位示意图，当Kɑ1和Kɑ2不分离时，如图4-14（a）所示，作衍射峰背底的连线pq，过峰顶m作横轴的垂直线mn，交pq于n，mn即为峰高。过mn的中点K作pq的平行线PQ交衍射峰于P和Q，PQ为半高峰宽，再由PQ得中点R作横轴的垂线所得的垂足即为该衍射峰的峰位。当Kɑ1和Kɑ2分离时，如图4-14（b）所示，应由Kɑ1衍射峰定位，考虑到Kɑ2的影响，取距峰顶1/8峰高处的峰宽中点定位峰位。半高宽法一般适用于敏锐峰，当衍射峰较为漫散时应采用抛物线拟合法定位。

（4）当峰形漫散时，采用半高宽法产生的误差较大，此时可采用抛物线拟合法，就是将衍射峰的顶部拟合成对称轴平行于纵轴、口朝下的抛物线，以其对称轴与横轴的交点定位。根据拟合时取点数目的不同，又可分为三点法、五点法和多点法等，此处介绍三点法和多点法。

11. TEM中的衬度的类型及适用围p188

①衬度源于样品对入射电子的散射，当电子束穿透样品后，其振幅和相位均发生了变化，因此，电子显微图像的衬度可以分为振幅衬度和相位衬度，这两种衬度对同一幅图像的形成均有贡献，只是其中一个占助导而已。根据产生振幅差异的原因，振幅衬度又可分为质厚衬度和衍射衬度两种。

②质厚衬度主要适用于非晶体成像。

衍射衬度主要适用于大于1nm的纤维组织结构。

相位衬度主要适用于晶格分辨率的测定以及高分辨率图像。

12.什么是像差？可以分为哪几种，各自的含义？p164

①电磁透镜的像差主要是由外两种因素导致，由电磁透镜的几何形状﹙因﹚导致的像差称为几何像差，几何像差又包括球差和像散；而由电子束波长的稳定性﹙外因﹚决定的像差称为色差﹙光的颜色决定于波长﹚。

②分为球差，像差，色差。

③球差：由于电磁透镜的近轴区磁场和远轴区磁场对电子束的折射能力不同导致的。