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1、学习 - 好资料材料现代分析测试技术思考题 电子束与固体物质作用可以产生哪些主要的检测信号？这些信号产生的原理是什么？它们有哪些特点和用途？(1)电子束与固体物质产生的检测信号有：特征 X 射线、阴极荧光、二次电子、背散射电子、俄歇电子、吸收电子等。(2) 信号产生的原理： 电子束与物质电子和原子核形成的电场间相互作用。(3) 特征和用途：背散射电子： 特点：电子能量较大，分辨率低。用途：确定晶体的取向，晶体间夹角，晶粒度及晶界类型，重位点阵晶界分布，织构分析以及相鉴定等。二次电子： 特点：能量较低，分辨率高。用途：样品表面成像。吸收电子： 特点：被物质样品吸收，带负电。用途：样品吸收电子成像
2、，定性微区成分分析。透射电子： 特点：穿透薄试样的入射电子。用途：微区成分分析和结构分析。特征 X 射线： 特点：实物性弱，具有特征能量和波长，并取决于被激发物质原子能及结构，是物质固有的特征。用途：微区元素定性分析。俄歇电子： 特点：实物性强，具有特征能量。用途：表层化学成分分析。阴极荧光： 特点：能量小，可见光。用途：观察晶体内部缺陷。2. 什么是电子散射，相干弹性散射和不相干弹性散射？电子衍射的成像基础是什么？电子散射： 当高速运动的电子穿过固体物质时，会受到原子中的电子作用，或受到原子核及周围电子形成的库伦电场的作用，从而改变了电子的运动方向的现象叫电子散射相干弹性散射： 一束单一波长
3、的电子垂直穿透一晶体薄膜样品时，由于原子排列的规律性，入射电子波与各原子的弹性散射波不但波长相同，而且有一定的相位关系，相互干涉。不相干弹性散射：一束单一波长的电子垂直穿透一单一元素的非晶样品时，发生的相互无关的、随机的散射。电子衍射的成像基础是弹性散射。3. 电子束与固体物质作用所产生的非弹性散射的作用机制有哪些？非弹性散射作用机制有： 单电子激发、等离子激发、声子发射、轫致辐射 单电子激发： 样品内的核外电子在收到入射电子轰击时，有可能被激发到较高的空能级甚至被电离，这叫单电子激发。 等离子激发： 高能电子入射晶体时，会瞬时地破坏入射区域的电中性，引起价电子云的集体振荡，这叫等离子激发。
4、声子发射： 入射电子激发或吸收声子后，使入射电子发生大角度散射，这叫声子发射。 轫致辐射： 带负电的电子在受到减速作用的同时，在其周围的电磁场将发生急剧的变化，将产生一个电磁波脉冲，这种现象叫做轫致辐射。4. 电子束激发固体物质产生二次电子和背散射电子是如何形成的？他们的成像有何异同点？在材料检测中有何应用？1）二次电子产生：单电子激发过程中，被入射电子轰击出来并离开样品原子的核外电子。应用： 样品表面成像，显微组织观察，断口形貌观察等2）背散射电子：受到原子核弹性与非弹性散射或与核外电子发生非弹性散射后被反射回来的入射电子。应用： 确定晶体的取向，晶体间夹角，晶粒度及晶界类型，重位点阵晶界分
5、布，织构分析以及相鉴定等。3）成像的相同点：都能用于材料形貌分析成像的不同点： 二次电子成像特点：（1）分辨率高（ 2）景深大，立体感强（3）主要反应形貌衬度。背散射电子成像特点：（ 1）分辨率低（ 2）背散射电子检测效率低，衬度小（3）主要反应原子序数衬度。5.特征 X 射线是如何产生的，其波长和能量有什么特点，有哪些主要的应用？更多精品文档学习 - 好资料特征 X-Ray 产生：当入射电子激发试样原子的内层电子，使原子处于能量较高的不稳定的激发态状态，外层的电子会迅速填补到内层电子空位上，并辐射释放一种具有特征能量和波长的射线，使原子体系的能量降低、趋向较稳定状，这种射线即特征X 射线。波
6、长的特点 ：不受管压、电流的影响，只决定于阳极靶材元素的原子序。应用： 物质样品微区元素定性分析6. 俄歇电子是怎样产生的？对于孤立的原子来说，能够产生俄歇效应的最轻元素是什么？俄歇电子的产生： 当入射电子激发试样原子的内层电子，使原子处于能量较高的不稳定的激发态状态，外层的电子会迅速填补到内层电子空位上，原子从激发态转变到基态释放的多余能量传给另一外层电子，使其脱离原子系统，成为二次电子，这种二次电子称为俄歇电子。能够产生俄歇效应的最轻元素是 铍。7.特征 X 射线的波长与阳极靶材的原子序数有什么关系？K 谱线的强度与K 谱线的强度哪一个大一些？1z 莫塞莱定律得到关系式：K2() ，这定律
7、表明，阳极靶材的原子序数越大，相应于同一系的特征谱波长越短。K 谱线是电子从L 层跃迁到 K 层所发射的， K 谱线是 M 层电子向 K 层空位补充所发射的。由莫塞莱定律可以得出，K 波长比 K 波长大，但由于在 K 激发态下， L 层电子向 K 层跃迁的几率远大于 M 层跃迁的几率，所以 K 谱线的强度约为 K 的五倍。8.X 射线的强度和硬度通常用什么表达？有什么物理含义？硬度表达： 习惯上，用管电压的 KV 数表示 X 射线的硬度； 物理含义： 表示 X 射线的贯穿本领。强度表达： 习惯上，用一定管电压下的管电流mA 数表示 X 射线的强度。 物理意义： 单位时间内通过与射线方向的单位面
8、积上的辐射能量。9. -Fe（体心立方），点阵参数 a=2.866 , 如果用 Cr KX 射线（ =2.291 ）照射，如果（ 110）发生衍射，其掠射角是多少？由布拉格公式：2dsin = ，及晶面夹角公式 dhkla，计算得 k 2h2l 2=34.4210. -Fe 的 X- 射线衍射谱图如下图，所用的X 光波长为 0.1542nm ，试计算每个峰线所对应的晶面间距，并确定其晶格常数。据图可知 : 145 ，265， 3 82由布拉格方程 : 2d sin可得晶面间距为： d10.1090nm， d20.0851nm， d3 0.0777 nm晶面夹角公式 : dhklah2k 2l
9、2可算得晶格参数为 : a10.1541； a20.1702； a30.190311. 简述从 X 射线衍射图谱中可以知道被检测样品那些结构信息？X 射线衍射图谱具有 3 要素，衍射线的位置、强度以及线型，从这些要素中我们可以获得以下关于晶体信息：物相分析；点阵参数，膨胀系数测定；晶体取向和点阵畸变；多晶材料中的层错几率；晶粒尺寸和多晶织构；残余应力测定等信息。更多精品文档ghkl = k-k；学习- 好资料12.如果一个样品的 X 射线衍射图谱中某个晶面衍射峰的2角比卡片值偏低， 而衍射峰强度比卡片值明显偏高，说明该样品就有什么样的结构特征？2dsin =，由于 2 值下降，因而晶面间距增大
10、，原子固溶度增大，晶格发生畸变。(晶粒生长发生择优取向。 )射峰强度比卡片值明显偏高说明样品内存在宏观应力，晶格点阵发生畸变。13.如果要对样品中一块微区 （微米量级） 进行物相分析， 可以采用哪些测试方法？如果对该微区进行化学成分分析，可用那些测试方法？微区物相分析： 采用透射电子显微镜选区电子衍射分析方法；微区进行化学成分分析： 可采用电子探针 EPMA 和俄歇电子能谱仪来进行测试分析。14.透射电镜的中间镜的作用有哪些？成像作用 ：如果把中间镜的物平面和物镜的像平面重合，在荧光屏上得到一放大像；衍射作用： 如果把中间镜的物平面和物镜的背焦面重合，在荧光屏上得到一电子衍射花样。15.X 射
11、线衍射与透射电子衍射产生的衍射条件有什么不同?适用范围有什么不同 ?由于电子波长比X 射线波长小，由布拉格方程可知，电子的衍射角比X 射线的衍射角小，电子波波长很短，一般只有千分之几纳米，电子的衍射角 很小（一般只有几度） 。由于物质对电子的散射作用很强（主要来源于电子的散射作用，远强于物质对X 射线的散射作用） ，因而电子（束）穿进物质的能力大大减弱，电子衍射只适用于材料表层或薄膜样品的结构分析。X 射线衍射能准确的测定晶格常数，透射电子衍射的优势在于微区结构的测量。16.爱瓦尔德球是如何建立的？用爱瓦尔德球说明电子束uvw 对于晶体（ hkl）晶面发生衍射的充分必要条件。爱瓦尔德球的建立：
12、以晶体内一点O 为中心，以1/ 为半径在空间画一个球，令电子束沿 AO 入射到达O点，在球上取一点G，使 OG=1/d ，若 AO与 AG的夹角为 ，则满足布拉格衍射公式2dsin=，入射束用矢量k表示，衍射束用矢量k表示，则有布拉格方程的倒易矢量形式ghkl=k -k ，k 与 k 满足布拉格衍射方程；晶面发生充分必要条件：满足倒易矢量方程矢量ghkl / N hkl ； AO=2/ ， OG=1/d17. X 射线衍射与电子衍射有何异同点？不同点：a、X 射线波长大，衍射角大，可接近90，电子束波长小，衍射角通常小于90；b、电子衍射采用薄晶样品，会使点阵在倒易空间里沿厚度方向拉伸成杆状，
13、增加倒易点阵与反射球相交的机会，使略偏离布拉格衍射角的电子束也能发生衍射；c、电子波长较小，反射球半径很大，在衍射角范围内的球面可看成平面；d、晶体对电子的散射能力强于对X 射线的散射能力，衍射强度高；e、电子衍射只使用非常薄或微细粉末样品，而X 射线衍射对样品的要求较低、相同点： 都需要满足布拉格衍射条件才能发生衍射，都可以进行物相的鉴定，电子衍射的精度更高。18. 什么是晶带轴定理？求（ 002）和（ 1-10）晶面的晶带轴 uvw？晶 带轴 定 理 ： 在 统 一 晶带 （ uvw ）中 ， 各晶 面 （ HKL ）中 的 法线 及 各晶 面 对 应的 倒 易矢 量 g h k l 与 晶带 轴 gh k l 垂直 ， 即：更多精品文档学习 - 好资料ghklghklHuKvLw019. 倒易点阵与正点阵之间存在何种关系，倒易点阵与晶体电子衍射斑点之间有何对应关系？倒易点阵与正点阵之间的关系：a、正基矢与倒易基矢处于完全对称的地位，因此正空间与倒易空间是互为倒易关系，有下式：
