材料分析方法课后习题答案

第十四章

1、波谱仪和能谱仪各有什么优缺点?

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。

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。

32答：(1)分析点的X

(2)

(3)X 3分析？

答：（1成分。

(2)A a b 断裂断口，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； I

--λ

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。

4、扫描电子显微镜是由电子光学系统，信号收集处理、图像显示和记录系统，真空系统三个基本部分组成。

（1）、电子光学系统（镜筒）

1）电子枪:提供稳定的电子束，阴阳极加速电压

2）电磁透镜:第一、二透镜为强磁透镜，第三为弱磁透镜，聚集能力小，目的是增大镜筒空间

)，在荧光屏c 、材料形变和断裂过程的动态分析1)双相钢2)复合材料

7、背散射电子衬度原理及应用

（1）.,↑↑b i Z 不同成分---b η不同---电子强度差----衬度----图像。背散射电子像中不同的区域衬度差别，实际上反映了样品相应不同区域平均原子序数的差别，据此可以定性分析样品的化学成分分布。对于光滑样品，原子序数衬度反映了表面组织形貌，同时也定性反映了样品成分分布；而对于形貌、成分差样品，则采用双检测器，消除形貌衬度、原子序数衬度的相互干扰。

（2）背散射电子用于：形貌分析——来自样品表层几百nm 范围；成分分析——产额与原子序数有关；晶体结构分析——基于通道花样衬度。

第十三章

1、电子束入射固体样品表面会激发哪些信号？他们有哪些特点和用途？

答：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、成分分析以及结构分析。

2)二次电子:能量较低；来自表层5—10nm 深度范围；对样品表面化状态十分敏感。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

6)2则背小。

11）2）3）2答：（1（2(hkl)

A 和

B I A ?I 0I B ?I 0-I hkl

B 晶粒相对A 晶粒的像衬度为0

(I I I I I I I hkl A B A B ≈-=∆ 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。

3、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：（1）消光距离:由于透射波和衍射波强烈的动力学相互作用结果，使I 0和Ig 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:晶胞体积，结构因子，Bragg角，电子波长。

4、双光束近似：假定电子束透过薄晶体试样成像时，除了透射束外只存在一束较强的衍射束，而其他衍射束却大大偏离布拉格条件，它们的强度均可视为零。

柱体近似是把成像单元缩小到和一个晶胞相当的尺度。试样下表面某点所产生的衍射束强度近似为以该点为中心的一个小柱体衍射束的强度，柱体与柱体间互不干扰。

等厚条纹：等厚条纹：当S≡C时

显然，当t=n/s（n为整数）时，Ig=0

当

用Ig随

5

g2，其成像

h2k2l2）内，即b

6、如果将作为位错消光的有效判据，那么，在进行位错

，即可确定，请分析为什么？

＝0。这就是说，b×g2，再利用

7、

度（一般为

第十章

1

（1）电子衍射的原理和X射线衍射相似，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。而且他们所得到的衍射花样在几何特征上也大致相似。

（2）电子衍射和X射线衍射相比较时具有下列不同之处：

a、电子波的波长比X射线短得多，在同样满足布拉格条件时，它的衍射角θ很小，约为10-2rad。而X射线产生衍射时，其衍射角最大可接近π/2。

b、物质对电子散射主要是核散射，因此散射强，约为X射线一万倍，曝光时间短。

C、电子衍射能在同一试样上将形貌观察与结构分析结合起来。

D、电子衍射操作时采用薄晶样品，增加了倒易阵点和爱瓦尔德球相交截的机会，结果是略为偏离布拉格条件的电子束也内发生衍射。

<电子衍射与X射线衍射相比具有下列特点：