18秋西南大学[1026]《材料检测分析技术》作业答案

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1、1、复型技术、复型技术参考答案:参考答案:1)复型技术是制备 TEM 样品的技术之一,它是将金相试样表面显微组织浮雕复制到一种很薄的膜上(叫做“复型”),然后拿到 TEM 中观察。2)由于电子束的穿透能力较低(电子穿透固体样品的能力主要取决于加速电压和样品物质原子序数),所以要求 TEM 样品非常薄,一般在 5500nm 之间。 2、布拉格方程式、布拉格方程式参考答案:参考答案:对于 X 射线衍射,当光程差等于波长的整数倍时,晶面的散射线将加强,此时满足的条件为 2dsin=n 布拉格方程,其中,d 为晶面间距, 为入射线,反射线与反射晶面之间的夹角, 为波长,n 为反射级数。3、电子显微镜中

2、的物镜、电子显微镜中的物镜参考答案:参考答案:用来形成第一幅高分辨率电子显微图象或电子衍射花样的透镜。它是电镜的最关键的部分,透射电镜的好坏,很大程度上取决于物镜的好坏,因为物镜的任何缺陷都将被成像系统中其他透镜进一步放大。物镜是一个强激磁短焦距的透镜,最短焦距可达 1mm (f=13mm),最大放大倍数约为 300 倍(100300 倍),最佳分辨本领可达 1 埃,目前,实际的分辨本领为2 埃。4、金相显微镜的放大倍数、金相显微镜的放大倍数参考答案:参考答案:放大倍数是指眼睛看到像的大小与对应标本大小的比值。指的是长度的比值。总放大倍数等于物镜和目镜放大倍数的乘积。5、球差、球差参考答案:参

3、考答案:球差是由于电子透镜的中心区域和边沿区域对电子的会聚能力不同而造成的。6、分辨率、分辨率参考答案:参考答案:分辨率指能清晰区分的两个物点的最小间距。分辨力由物镜的数值孔径和照明光线的波长决定。显微镜的分辨距离 d=0.61/NA ,数值孔径也叫镜口率,简写NA。7、二次电子和背散射电子的产额和原子序数之间的关系。、二次电子和背散射电子的产额和原子序数之间的关系。参考答案:参考答案:二次电子的产额和原子序数之间没有明显的依赖关系,所以不能用它来进行成分分析。背散射电子的产额随原子序数增大而增多,所以不仅能作形貌分析,还可以显示原子序数衬度,定性地作成分分析。8、X 射线产生的基本条件是什么

4、?射线产生的基本条件是什么?参考答案:参考答案:必须具备三个基本条件:能够产生自由电子;使电子作定向的高速运动;在其运动的路径上设置一个障碍物使电子突然减速或停止。9、能谱仪的工作原理、能谱仪的工作原理参考答案:参考答案:由于各种元素具有自己的 X 射线特征波长,特征波长的大小则取决于能级跃迁过程中释放出的特征能量E。能谱仪就是利用不同元素 X 射线光子特征能量不同这一特性来进行成分分析的。10、扫描电子显微镜分辨率的概念及影响因素指什么?、扫描电子显微镜分辨率的概念及影响因素指什么?参考答案:参考答案:分辨率就是能够辩认物体细节的本领。它有两重意义,对微区成分分析而言,它是指能分析的最小区域

5、;对成像而言,它指能分清出两点或两细节间的最短距离。显然,分辨率的高低与检测信号的种类、细节的形状及环境的反差有关。影响扫描电镜分辨率的主要因素a) 入射电子束斑的大小(入射斑点的直径)b) 试样对入射电子的散射(扩展效应)c) 信号/噪音比11、倒易点阵和衍射点阵的关系是什么?、倒易点阵和衍射点阵的关系是什么?参考答案:参考答案:(hkl)晶面可用一个矢量来表示,使晶体几何关系简单化。一个晶带的所有面的矢量(点)位于同一平面,具有上述特性的点、矢量、面分别称为倒易点,倒易矢量、倒易面。因为它们与晶体空间相应的量有倒易关系。12、与波谱仪相比,能谱仪在做微区成分分析时的缺点是什么?、与波谱仪相

6、比,能谱仪在做微区成分分析时的缺点是什么?参考答案:参考答案:1)由于铍窗口的隔离,对软 X 射线的吸收严重,限制了对超轻元素的测量,它只能分析原子序数大于 11 的元素,而波谱仪可以测定原子序数从 4 到 92 之间的所有元素。2)能谱仪的 Si(Li)探头必须保持在液氮冷却的低温状态,否则将产生热激发的电子空穴对,出现干扰脉冲。3) 由于能谱仪的探头之间对着样品,由入射电子和 X 射线激发的其它电子和 X 射线信号也将被检测,这使得能谱仪的分析精度下降。4)能谱仪的分辨率比波谱仪低。 13、体心立方和面心立方的结构因子分别是什么?、体心立方和面心立方的结构因子分别是什么?参考答案:参考答案

7、:体心立方晶胞的结构因子(h+k+l)为偶数时:F=2f;F2=4f2(h+k+l)为奇数时:F=0体心点阵中,只有当 H+K+L 为偶数时才能产生衍射面心立方晶胞的结构因子h,k,l 为同性数时:F=4f;F2=16f2h,k,l 为异性数时: F=0在面心立方中,只有当 H、K、L 全为奇数或全为偶数时才能产生衍射。 14、特征、特征 X 射线谱的产生机理是什么?射线谱的产生机理是什么?参考答案:参考答案:特征 X 射线谱的产生机理与阳极物质的原子内部结构紧密相关的。即迭加于连续谱上,具有特定波长的 X 射线谱,又称单色 X 射线谱。在一个 X 射线管中,保持管电流不变,使管电压逐渐增加,

8、管电压被提高到某一定的临界值以后(激发电压),便会在一定的波长处出现尖锐的强度上限叠加在连续光谱上,由于这些谱线非常狭窄,又由于它们的波长为制靶金属的特征,因此称之为特征谱线。15、X 射线衍射物相分析基本方法是什么?射线衍射物相分析基本方法是什么?参考答案:参考答案:将晶体(几万种)全部进行衍射或照相,再将衍射花样存挡。将试样的衍射图样与各种已知晶体的衍射图样进行对照。定性分析实质上是信息(花样)的采集处理和查找核对标准花样这两件事。 16、电子探针有三种基本的工作方式是什么?、电子探针有三种基本的工作方式是什么?参考答案:参考答案:1)对样品表面选定微区作定点的全谱扫描定性或半定量分析,以

9、及对其中所含元素浓度的定量分析。2)电子束沿样品表面选定的直线轨迹作所含元素浓度的线扫描分析。3)电子束在样品表面作面扫描,以特定元素的 X 射线信号调制阴极射线管荧光屏亮度,给出该元素浓度分布的扫描图像。17、线扫描做微区成分分析时的基本原理是什么?、线扫描做微区成分分析时的基本原理是什么?参考答案:参考答案:将谱仪(波谱仪或能谱仪)固定在所要测量的某一元素特征 X 射线信号(波长或能量)的位置上,使电子束沿着指定的路径作直线轨迹扫描,便可得到这一元素沿该直线的浓度分布曲线。改变谱仪的位置,便可得到另一元素的浓度分布曲线。18、特征、特征 X 射线谱有什么特点?射线谱有什么特点?参考答案:参

10、考答案:1) 需要最低的管电压 V 激(激发电压),它由阳极靶的原子序数 Z 决定。2) 阳极靶不同,特征 X 射线谱的波长也不同。3) VV 激时,特征 X 射线谱的波长不变,而强度按 n 次方的规律增大。4) V 为 V 激的 35 倍时,特征 X 射线谱与连续 X 射线谱的比率最大,连续谱造成的衍射背影最小。 19、为什么电子透镜的实际分辨距离远小于理论分辨距离、为什么电子透镜的实际分辨距离远小于理论分辨距离?参考答案:参考答案:影响因素有球差、象散和色差。球差是由于电子透镜的中心区域和边沿区域对电子的会聚能力不同而造成的。磁场不对称时,有的方向电子束的折射比别的方向强,就出现象散。电子

11、的能量不同,从而波长不一造成的,电子透镜的焦距随着电子能量而改变,因此,能量不同的电子束将沿不同的轨迹运动而造成色差。20、金相样品的制备过程包括哪些步骤、金相样品的制备过程包括哪些步骤?参考答案:参考答案:取样、镶样、磨光、抛光、腐蚀。 21、扫描电子显微镜中常用的三种电子枪的特点是什么?、扫描电子显微镜中常用的三种电子枪的特点是什么?参考答案:参考答案:答案:扫描电镜中的电子枪与透射电镜中的电子枪结构相似,只是加速电压比透射电镜低。两者的作用不同,扫描电镜的电子枪仅仅用来获得扫描电子束,作为使样品产生物理信号的激发源。为了获得较高的信号强度和扫描像(尤其是二次电子像)分辨率,扫描电子束应具

12、有较高的亮度和尽可能小的束斑直径。22、扫描电子显微镜如何制样?、扫描电子显微镜如何制样?参考答案:参考答案:扫描电子显微镜如何制样?答案:a.导电性样品导电性样品 对于导电性良好的材料,只要其尺寸不超过仪器规定的范围,可以直接进行形貌或断口观察。b.绝缘样品绝缘样品对于导电性较差或绝缘的样品,则需要做喷金处理。膜厚为 20 nm 左右。形状复杂的样品需要旋转喷镀,以求均匀。23、 与波谱仪相比,能谱仪在做微区成分分析时的优点和缺点是什么?与波谱仪相比,能谱仪在做微区成分分析时的优点和缺点是什么?参考答案:参考答案:能谱仪的优点能谱仪的优点1)能谱仪探测 X 射线的效率高。2)能谱仪检测速度快

13、3)能谱仪的结构比较简单,没有机械传动部分,因此稳定性和重复性都很好。4)能谱仪不必聚焦,因此对样品表面没有特殊要求,适合粗糙表面的分析工作。能谱仪的缺点能谱仪的缺点1)由于铍窗口的隔离,对软 X 射线的吸收严重,限制了对超轻元素的测量,它只能分析原子序数大于 11 的元素,而波谱仪可以测定原子序数从 4 到 92之间的所有元素。2)能谱仪的 Si(Li)探头必须保持在液氮冷却的低温状态,否则将产生热激发的电子空穴对,出现干扰脉冲。3) 由于能谱仪的探头之间对着样品,由入射电子和 X 射线激发的其它电子和 X 射线信号也将被检测,这使得能谱仪的分析精度下降。4)能谱仪的分辨率比波谱仪低 24、

14、 扫描电子显微镜中,电子束与固体相互作用产生二次电子和背散射电子有哪些特点?扫描电子显微镜中,电子束与固体相互作用产生二次电子和背散射电子有哪些特点?参考答案:参考答案:背散射电子背散射电子它是被固体样品中的原子核反弹回来的一部分入射电子。a.弹性散射电子(与原子核相碰撞) 方向改变,能量没有损失,能量高达数千到数万电子伏特。b.非弹性散射电子(与核外电子多次碰撞)方向改变,能量有不同程度的损失,能量分布很宽,从数十到数千电子伏特。从数量上看,弹性散射电子远多于非弹性散射电子。背散射电子来自样品表面几百纳米的深度范围。二次电子二次电子在入射电子束作用下被轰击出来并离开样品表面的样品的核外电子。

15、这是一种真空中的自由电子。二次电子能量较低,一般不超过 50eV,一般只有几个电子伏特。二次电子一般在表层 510nm 深度范围内发射出来,对样品的表面十分敏感。电子产额与原子序数的关系电子产额与原子序数的关系二次电子的产额和原子序数之间没有明显的依赖关系,所以不能用它来进行成分分析。背散射电子的产额随原子序数增大而增多,所以不仅能作形貌分析,还可以显示原子序数衬度,定性地作成分分析。 25、 扫描电子显微镜中,电子束与固体相互作用产生哪些物理信号?扫描电子显微镜中,电子束与固体相互作用产生哪些物理信号?参考答案:参考答案:电子与材料试样作用所产生的讯号。此等讯号可分为三类,即(一) 电子讯号

16、,又可细分为:1. 未散射电子(透射电子)2. 散射电子(包括弹性、非弹性反射和穿透电子及被吸收电子)3. 激发电子(包括二次电子及俄歇电子(Auger electron)(二) 电磁波讯号,又可分为:1. X 光射线(包括特性及制动辐射)2. 可见光(阴极发光)(三) 电动势,由半导体中电子一空穴对的产生而引起。 26、 透射电子显微镜理论分辨率受哪些因素影响?透射电子显微镜理论分辨率受哪些因素影响?参考答案:参考答案:光学显微镜的分辨本领基本上决定于象差和衍射,而象差基本上可以消除到忽略不计的程度,因此,分辨本领主要取决于衍射。电子透镜中不能用大的孔径角,若这样做,球差和象差就会很大,但可通过减小孔径角的方法来减小象差,提高分辨本领,但不能过小。光阑尺寸过小,会使分辨本领变坏,这就是说,光阑的最佳尺寸应该是球差和衍射两者所限定的值。目前,通用的较精确的理论分辨公式和最佳孔径角公式为:将各类电镜缺陷的影响减至最小,电子透镜的分辨本领比光学透镜提高了一千倍左右。 27、阐述透射电子显微镜成像放大系统中的物镜、中间镜和投影镜的各自作用?、

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