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1、绝密文件编号:材料结构显微分析内部资料姓名:版权所有翻版必究第一章材料X射线衍射分析1第二章X射线衍射方向1第三章X射线衍射强度 2第四章多晶体分析方法 3第八章电子光学基础4第九章透射电子显微镜 5第十章电子衍射7第十一章晶体薄膜衍衬成像分析8第十三章 扫描电子显微镜 10第十五章电子探针显微分析10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=0.043A4、为使Cu靶的邱线透射系数是Ka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：gma =49.03cm2/g,
2、 gmp =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/Vk=6.626x10-34x2.998x108/(1.602x10-19x0.71x10-10)=17.46(kv)入 O=1.24/v(nm)=1.24/17.46(nm)=0.071(nm)其中h为普朗克常数，其值等于6.626x10-34e为电子电荷，等于1.602x10-19 C故需加的最低管电压应217.46(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
3、、荧光辐射、吸收限、俄歇效应答：(1)当X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。当X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又射线长的X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。一个具有足够能量的X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X射线，这种由X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。指X射线通过物质时光子的能量大于或
4、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，称此时的光子波长入称为K系的吸收限。原子中一个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1、试画出下列晶向及晶面(均属立方晶系):111,121,212,(010),110,(123),(211)自己动手画，按照步骤来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)，(1
5、11)， (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 =.:，则它们的面间距从大到小（h 2 + k 2 + 12按次序是：（100）、（110）、（111）、（200）、（210）、（121）、（220）、（221）、（030）、（130）、（311）、（123）3、当波长为人的X射线照射到晶体并出现衍射线时，相邻两个（hkl）反射线的波程差是多少？相 邻两个（HKL）反射线的波程差又是多少？ 答:当波长为入的X射线照射到晶体上发生衍射，相邻两个（hk1）晶面的波程差是n人，相邻两个（HKL） 晶面的波
6、程差是人4、a-Fe属立方晶体，点阵参数a=0.2866。如用CrKaX射线（人=0.2291mm）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:ah 2 + k 2 +12布拉格方程：2dsin0 =X，故掠射角0=arcsin（X /2）,由以上公式得：2d（110）sinO=入，得 01=34.4，同理 02=53.1，03=78.26、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）、（
7、101）、（011）属于111晶带。因为它们符合晶带定律公式：加 + 局 + 血 =07、试计算（311）及（132）的共同晶带轴。答：由晶带定律：”+插：+顷=U，得：-3u+v+w=0，-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
8、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，
9、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。5、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。产生电子衍射的充分条件是Fhkl。0,产生电子衍射必要条件是满足或基本满足2dsin0 =6、多晶体衍射的积分强度表示什么？今有一张用CuKa摄得的钨（体心立方）的德拜图相，试计算 出头4根线的相对积分强度（不计算A
10、（。）和e -2M，以最强线的强度为100）。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.叫i矗习*牛抑）产查附录F （P3l4）r可知：2枷，=咐（日恶）知3556 70A =丽（= 3初sin J43,60 lr =咐（二） -2-911不考虑A 3L e-2M P和,Ll=】UU 2=6.135/14.12=43.45J3.777/14.12=26.75H=2.911 14.12=20.62头4根线的相对积分强度分别为100. 43.45, 26.75, 20.627、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。简单点阵-不存在系统消光体心点阵-衍射线的
11、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0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，0较高,相应的d较小。产生衍射线必须符合布拉格方程，2dsin0=人, 对于背射区属于20高角度区，根据d=2sinO, 0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
12、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20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1020h（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。对 （20）的分布（I-20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50，能产生
13、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390760nm，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：聚焦原理:电子在磁场中运动，当电子运动方向与磁感应强度方向不平行时，将产生一个与运动方向垂直的力（洛 仑兹力）使电子运动方向发生偏转。在一个电磁线圈中，当电子沿线圈轴线运动时，电子运动方向与 磁感应强度方向一致，电子不受力，以直线运动通过线圈；当电子运动偏离轴线时，电子受磁场力的 作用，运动方向
14、发生偏转，最后会聚在轴线上的一点。电子运动的轨迹是一个圆锥螺旋曲线。结构的影响：1）增加极靴后的磁线圈内的磁场强度可以有效地集中在狭缝周围几毫米的范围内；2）电磁透镜中为了增强磁感应强度，通常将线圈置于一个由软磁材料（纯铁或低碳钢）制成的具有 内环形间隙的壳子里，此时线圈的磁力线都集中在壳内，磁感应强度得以加强。狭缝的间隙越小，磁 场强度越强，对电子的折射能力越大。3）改变激磁电流可以方便地改变电磁透镜的焦距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
15、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I）=?口，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
