《材料分析测试技术》试卷

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1、材料分析测试技术试卷（答案）一、填空题：（20 分，每空一分）1. X射线管主要由 阳极 、 阴极 、和 窗口 构成。2. X射线透过物质时产生的物理效应有：散射、光电效应、透射X射线和，逊。3. 德拜照相法中的底片安装方法有：正装、 反装和 偏装三种。4. X射线物相分析方法分：定性分析和定量分析两种；测钢中残余奥 氏体的直接比较法就属于其中的 定量 分析方法。5. 透射电子显微镜的分辨率主要受衍射效应和像差两因素影响。6. 今天复型技术主要应用于萃取复型来揭取第二相微小颗粒进行分析。7. 电子探针包括波谱仪和能谱仪成分分析仪器。8. 扫描电子显微镜常用的信号是 二次电子 和背散射电子二、选

2、择题：（8 分，每题一分）1. X射线衍射方法中最常用的方法是（b ）。a.劳厄法；b.粉末多晶法；c.周转晶体法。2. 已知 X 光管是铜靶，应选择的滤波片材料是（ b ）。a. Co ； b. Ni ； c. Fe。3. X射线物相定性分析方法中有三种索引，如果已知物质名时可以采用（c ）。a.哈氏无机数值索引；b.芬克无机数值索引；c.戴维无机字母索引。4. 能提高透射电镜成像衬度的可动光阑是（ b ）。a.第二聚光镜光阑；b.物镜光阑；c.选区光阑。5. 透射电子显微镜中可以消除的像差是（ b ）。a.球差；b.像散；c.色差。6. 可以帮助我们估计样品厚度的复杂衍射花样是（ a ）。

3、a.高阶劳厄斑点；b.超结构斑点；c.二次衍射斑点。7. 电子束与固体样品相互作用产生的物理信号中可用于分析1nm厚表层成分的 信号是（ b ）。a.背散射电子；b.俄歇电子；c.特征X射线。8. 中心暗场像的成像操作方法是（ c ）。a.以物镜光栏套住透射斑；b.以物镜光栏套住衍射斑；c.将衍射斑移至 中心并以物镜光栏套住透射斑。三、问答题：（24分，每题8分）1. X射线衍射仪法中对粉末多晶样品的要求是什么？答：X射线衍射仪法中样品是块状粉末样品，首先要求粉末粒度要大小 适中，在lum-5um之间；其次粉末不能有应力和织构；最后是样品有一 个最佳厚度（t =2. 分析型透射电子显微镜的主要

4、组成部分是哪些？它有哪些功能？在 材料科学中有什么应用？答：透射电子显微镜的主要组成部分是：照明系统，成像系统和观察记 录系统。透射电镜有两大主要功能，即观察材料内部组织形貌和进行电子衍 射以了解选区的晶体结构。分析型透镜除此以外还可以增加特征X射线 探头、二次电子探头等以增加成分分析和表面形貌观察功能。改变样品 台可以实现高温、低温和拉伸状态下进行样品分析。透射电子显微镜在材料科学研究中的应用非常广泛。可以进行材料 组织形貌观察、研究材料的相变规律、探索晶体缺陷对材料性能的影响、 分析材料失效原因、剖析材料成分、组成及经过的加工工艺等。3. 什么是缺陷的不可见性判据？如何用不可见性判据来确定

5、位错的布 氏矢量？答：所谓缺陷的不可见性判据是指当晶体缺陷位移矢量所引起的附加相 位角正好是n的整数倍时，有缺陷部分和没有缺陷部分的样品下表面衍 射强度相同，因此没有衬度差别，故而看不缺陷。利用缺陷的不可见性判据可以来确定位错的布氏矢量。具体做法是 先看到位错，然后转动样品，选择一个操作反射g,使得位错不可见。 这说明g和位错布氏矢量垂直；再选择另一个操作反射g2,使得位错不 可见；那么g xg2就等于位错布氏矢量b。四、证明题：20 分1. 证明衍射分析中的厄瓦尔德球图解与布拉格方程等价。以入射X射线的波长入的倒数为半径作一球（厄瓦尔德球），将试样放 在球心0处，入射线经试样与球相交于0*；

6、以0*为倒易原点，若任一 倒易点G落在厄瓦尔德球面上，则G对应的晶面满足衍射条件产生衍射。证明：如图，令入射方向矢量为k（k = 1/入），衍射方向矢量为k,衍射 矢量为g。则有g = 2ksin0。.g=l/d； k=1/入，A2dsin0二入。即厄瓦 尔德球图解与布拉格方程等价。2.作图并证明公式：Rd=LA。作图：以1/入为半径作厄瓦尔德球面，入射线经试样0与厄瓦尔德球面 交于0*点，与荧光屏交于0,点；衍射线与厄瓦尔德球面交于G点，与 荧光屏交于A点。0*G是倒易矢量g，0, A=R, 0 O, =L。透射电子显微镜的孔径半角很小可近似认为g/R有/00*G9/0 0, A00*/L

7、= g/R将00*=1/入,g = 1/d代入上式得：Rd=LA五、综合题：（28 分）1. 为使 Cuk 线的强度衰减 1/2,需要多厚的 Ni 滤波片？（ Ni 的k a八|J m=49.2/cm2g-1 ,p =8.9/gcm-3）。（10 分）解：根据强度衰减公式I = Ioe-J mp X1/2 = e-49.2*8.9XX = ln2/49.2*8.9 = 15.83um2. 有一金属材料的多晶粉末电子衍射花样为六道同心圆环,其半径分别 是： 8.42mm, 11.88mm, 14.52mm, 16.84mm, 18.88mm, 20.49mm； 相机常数LA =17.00mmA。

8、请标定衍射花样并求晶格常数。（10分）解：已知R1=8.42； R2=11.88； R3=14.52； R4=16.84； R5=18.88； R6=20.49123456有 R12=70.8964； R22=141.1344； R32=210.8304； R42=283.5856；R52=356.4544； R62=419.8401。56R12/ R12= 1； R22/R12= 1.99； R32/R12= 2.97； R42 /R12= 4； R52/ R12= 5.02； R 2/ R 2=5.92。61有 N 数列为： 1 ： 2 ： 3 ： 4 ： 5 ： 6 。 由于金属材料中很

9、少是简单立方结构,故考虑 N 数列为： 2 ： 4 ：6 ： 8： 10 ： 12。这是体心立方晶体结构,其值对应的晶面族指数是 110； 200； 211； 220； 310； 222。根据电子衍射基本公式Rd=LA，有d1=2.019； d2=1.431； d3=1.171； d4=1.009； d5=0.900； d6=0.829。123456a = 2.86A3. 分析电子衍射与 X 射线衍射有何异同？（8 分）答：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。首先，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e很

10、小，约为10-rad。而X射线产生衍射时，其衍射角最大可接近n /2。其次，在进行电子衍射操作时采用薄晶样品，薄样品的倒易阵点会沿着样品 厚度方向延伸成杆状，因此，增加了倒易阵点和爱瓦尔德球相交截的机会，结果 使略微偏离布拉格条件的电子束也能发生衍射。第三，因为电子波的波长短，采用爱瓦尔德球图解时，反射球的半径很大，在衍射角8较小的范围内反射球的球面可以近似地看成是一个平面，从而也可以认为电子衍射产生的衍射斑点大致分布在一个二维倒易截面内。这个结果使晶体产生的衍射花样能比较直观地反映晶体内各晶面的位向，给分析带来不少方便。最后，原子对电子的散射能力远高于它对X射线的散射能力（约高出四个数 量级

11、），故电子衍射束的强度较大，摄取衍射花样时暴光时间仅需数秒钟。第一童1、X射线是德国物理学家）在研究真空管高压放电现象时偶然发现的。劳埃布拉格 仁、伦琴 D、德拜2、X射线管中阴极的功能是（：）A. 使电子突然减速发射电子 C、汶却y射出的通道D、发射即的地方3、 电子由跃迁辐射出的特征X射线称为（）谱线A B % Kp C - LaD、Lp4、壮r眄光子与束缚力不犬的原子外层电子相碰撞时发生的散射称為（）A.非相干散射相干散射仁、弾性散射D、汤姆谢散射典医射线管中阳极的功能是（）A.使电子突然腹速B.岌射电子仁、汶卫丫射出的通道D、发射曙即的地方队医射线管中窗口的功能是（）A.使电子突然减速

12、B.发射电子J汶却y射出的通道D、发射at眄的地方了、X射线是（）A、电磁波 Bs声減 6超声波 D、单色光8、当X射线将某物质原子的K层电子打出去后，L层电子回迁K层，多余能量将另一个L层电子打出檢 外，这整个过程将产生（）A、光电子 廿、二次荧光匸、俄歇电子D、光电子和俄歇电子9、已知X射线管是铜靶，应选择的滤泯片材料是）A、6 Bs Ni Cs Fe D、Al10、既能进行形貌观察又能进行晶体结构分析的仪器是）A. XRD B. TEN C. SEN I）、EPMA11. 表形貌分析的手段包括）A、XRD 和 SEM B. SEN 口 TEM C、他訂 口 XPSD、STEM 和 SEM

13、12. 发现了 K-ray在晶体丄衍射的科学家是）A.劳埃 B.布拉格 C.伦琴 D、德拜13. 特征叭的液长取决于）A. A射波的波长加速电压G物质的原子能纸结构D、滤波片14. 厝r叭管中，当采用锂线形灯丝时将产生（）焦点长方形 线性 C.椭圆形 D、圆形店、滤波片的波长应（）Ax大于h ka E.小于九k； C、位于入為和丸k：.之间 D、任意选取 第二童1、面心立方结构的单位晶胞原子数是）A. 2 B. 4 C. 8 Dx 122、体心立方结构的单位晶胞原子数是）A. 1叭斗C. 8D. 123、密排六方结构的单位晶胞原子数是）A. 24C. 6Dx 124、-最常用的X射线衍射方法是

14、（）恥劳埃法 取粉末法 G周转晶体法D,德拜法$束X射线照射到晶体上能否产生衍射取决于）A 是否很足布扌显格条件 B x是否（订射强度I齐卩匚、AB D、晶体形状趴空间点阵只能有（）种A. 1214 C、15 D、16人1斗种布拉菲点阵（：）A.按其对称性，可归结为七大晶系B.按其点阵常数分类，可归纳为七大晶系C.按其点阵所在位羞分，可归结为七大晶系D、按其几何形状分类，可归结为七大晶系8、某晶体属于立方晶系，一晶面截孟轴于a/2、y轴于b/3、z轴于凸4,则该晶面的指标为） A、（364） E、（234） J （213） D、（儀町勺、符号pvw表示）A-.晶面族 B x晶面 C、晶向族D、

15、晶向10.在立方晶系中，指数相同的晶面和晶向（）A、相互平行 目、相互垂直 成一定角度范围 D、无必然联系1K体心立方结构的点阵常数之间的关系为（）鼻、 a = b = c驭 u = b 丰亡u、“工&工匸d、a= cn.密排六方结构点诂常数间的关系为、氏、a = b =c职 a = b c“ a =b口、a= c13、引人空间点阵概念是为了）A、描述原子在晶胞中的位蛊B、描述晶体的对称性C、描述晶体结构的周期性D、同时描述晶体结构的周期性和对称性M. N两晶体，如果）A.所属的空间点阵相同，则此两晶体的结构相同 B.晶体结构相同，它们所属的空间点阵可能不同 C.晶体结构相同，它们所属的空间点阵业然相同 D、所属的空间点阵不同，两晶体的结构可能相同 15、已知NaCl晶体结构属于立方晶系，则其晶体结构常数关系为（A -n、a.b=c: a=py=90 C、 a=bc, a=p#90oD、