材料分析測(cè)試技術(shù)試卷答案

1、.材料分析測(cè)試技術(shù)試卷（答案）一、 填空題：（20分，每空一分）1. x射線管主要由 陽(yáng)極 、 陰極 、和 窗口 構(gòu)成。2. x射線透過(guò)物質(zhì)時(shí)產(chǎn)生的物理效應(yīng)有： 散射 、 光電效應(yīng) 、 透射x射線 、和 熱 。 3. 德拜照相法中的底片安裝方法有： 正裝 、 反裝 和 偏裝 三種。4. x射線物相分析方法分： 定性 分析和 定量 分析兩種；測(cè)鋼中殘余奧氏體的直接比較法就屬于其中的 定量 分析方法。5. 透射電子顯微鏡的分辨率主要受 衍射效應(yīng) 和 像差 兩因素影響。6. 今天復(fù)型技術(shù)主要應(yīng)用于 萃取復(fù)型 來(lái)揭取第二相微小顆粒進(jìn)行分析。7. 電子探針包括 波譜儀 和 能譜儀 成分分析儀器。8. 掃

2、描電子顯微鏡常用的信號(hào)是 二次電子 和 背散射電子。二、 選擇題：（8分，每題一分）1. x射線衍射方法中最常用的方法是（ b ）。a 勞厄法；b粉末多晶法；c周轉(zhuǎn)晶體法。2. 已知x光管是銅靶，應(yīng)選擇的濾波片材料是（ b ）。aco ；b. ni ；c. fe。3. x射線物相定性分析方法中有三種索引，如果已知物質(zhì)名時(shí)可以采用（ c ）。a哈氏無(wú)機(jī)數(shù)值索引 ；b. 芬克無(wú)機(jī)數(shù)值索引；c. 戴維無(wú)機(jī)字母索引。4. 能提高透射電鏡成像襯度的可動(dòng)光闌是（ b ）。 a第二聚光鏡光闌 ；b. 物鏡光闌 ；c. 選區(qū)光闌。5. 透射電子顯微鏡中可以消除的像差是（ b ）。a球差 ；b. 像散 ；c.

3、色差。6. 可以幫助我們估計(jì)樣品厚度的復(fù)雜衍射花樣是（ a ）。a高階勞厄斑點(diǎn) ；b. 超結(jié)構(gòu)斑點(diǎn)；c. 二次衍射斑點(diǎn)。7. 電子束與固體樣品相互作用產(chǎn)生的物理信號(hào)中可用于分析1nm厚表層成分的信號(hào)是（ b ）。a背散射電子；b.俄歇電子 ；c. 特征x射線。8. 中心暗場(chǎng)像的成像操作方法是（ c ）。a以物鏡光欄套住透射斑；b以物鏡光欄套住衍射斑；c將衍射斑移至中心并以物鏡光欄套住透射斑。三、 問(wèn)答題：（24分，每題8分）1. x射線衍射儀法中對(duì)粉末多晶樣品的要求是什么？答： x射線衍射儀法中樣品是塊狀粉末樣品，首先要求粉末粒度要大小適中，在1um-5um之間；其次粉末不能有應(yīng)力和織構(gòu)；最后

4、是樣品有一個(gè)最佳厚度（t = 2. 分析型透射電子顯微鏡的主要組成部分是哪些？它有哪些功能？在材料科學(xué)中有什么應(yīng)用？答：透射電子顯微鏡的主要組成部分是：照明系統(tǒng)，成像系統(tǒng)和觀察記錄系統(tǒng)。透射電鏡有兩大主要功能，即觀察材料內(nèi)部組織形貌和進(jìn)行電子衍射以了解選區(qū)的晶體結(jié)構(gòu)。分析型透鏡除此以外還可以增加特征x射線探頭、二次電子探頭等以增加成分分析和表面形貌觀察功能。改變樣品臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)高溫、低溫和拉伸狀態(tài)下進(jìn)行樣品分析。透射電子顯微鏡在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用非常廣泛?？梢赃M(jìn)行材料組織形貌觀察、研究材料的相變規(guī)律、探索晶體缺陷對(duì)材料性能的影響、分析材料失效原因、剖析材料成分、組成及經(jīng)過(guò)的加工工藝等。3. 什

5、么是缺陷的不可見(jiàn)性判據(jù)？如何用不可見(jiàn)性判據(jù)來(lái)確定位錯(cuò)的布氏矢量？答：所謂缺陷的不可見(jiàn)性判據(jù)是指當(dāng)晶體缺陷位移矢量所引起的附加相位角正好是的整數(shù)倍時(shí)，有缺陷部分和沒(méi)有缺陷部分的樣品下表面衍射強(qiáng)度相同，因此沒(méi)有襯度差別，故而看不缺陷。利用缺陷的不可見(jiàn)性判據(jù)可以來(lái)確定位錯(cuò)的布氏矢量。具體做法是先看到位錯(cuò)，然后轉(zhuǎn)動(dòng)樣品，選擇一個(gè)操作反射g1，使得位錯(cuò)不可見(jiàn)。這說(shuō)明g1和位錯(cuò)布氏矢量垂直；再選擇另一個(gè)操作反射g2，使得位錯(cuò)不可見(jiàn)；那么g1 g2 就等于位錯(cuò)布氏矢量 b。四、 證明題：20分1. 證明衍射分析中的厄瓦爾德球圖解與布拉格方程等價(jià)。以入射x射線的波長(zhǎng)的倒數(shù)為半徑作一球（厄瓦爾德球），將試樣放在

6、球心o處，入射線經(jīng)試樣與球相交于o*；以o*為倒易原點(diǎn)，若任一倒易點(diǎn)g落在厄瓦爾德球面上，則g對(duì)應(yīng)的晶面滿足衍射條件產(chǎn)生衍射。證明：如圖，令入射方向矢量為k（k = 1/），衍射方向矢量為k，衍射矢量為g。則有g(shù) = 2ksin。g=1/d；k=1/，2dsin=。即厄瓦爾德球圖解與布拉格方程等價(jià)。2. 作圖并證明公式：rd=l。作圖：以1/為半徑作厄瓦爾德球面，入射線經(jīng)試樣o與厄瓦爾德球面交于o*點(diǎn)，與熒光屏交于o，點(diǎn)；衍射線與厄瓦爾德球面交于g點(diǎn)，與熒光屏交于a點(diǎn)。o*g 是倒易矢量g，o，a=r，o o，=l。透射電子顯微鏡的孔徑半角很?。?-3）可近似認(rèn)為g/r有oo*go o，aoo

7、*/l = g/r將oo*=1/，g = 1/d代入上式得：rd=l五、 綜合題：（28分）1. 為使cuk線的強(qiáng)度衰減1/2，需要多厚的ni濾波片？（ni的 m=49.2/cm2g-1 ,=8.9/gcm-3）。（10分）解：根據(jù)強(qiáng)度衰減公式i = i0e-mx1/2 = e-49.2*8.9xx = ln2/49.2*8.9 = 15.83um2. 有一金屬材料的多晶粉末電子衍射花樣為六道同心圓環(huán)，其半徑分別是：8.42mm，11.88mm，14.52mm，16.84mm，18.88mm，20.49mm；相機(jī)常數(shù)l=17.00mm。請(qǐng)標(biāo)定衍射花樣并求晶格常數(shù)。（10分）解：已知r1=8.4

8、2；r2=11.88；r3=14.52；r4=16.84；r5=18.88；r6=20.49有r12=70.8964；r22=141.1344；r32=210.8304；r42=283.5856；r52=356.4544；r62=419.8401。r12/ r12= 1；r22/r12= 1.99； r32/r12= 2.97；r42 /r12= 4；r52/ r12= 5.02；r62/ r12=5.92。有n數(shù)列為：1 ：2 ：3 ：4 ：5 ：6 。由于金屬材料中很少是簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)，故考慮n數(shù)列為：2 ：4 ：6 ：8：10 ：12。這是體心立方晶體結(jié)構(gòu)，其值對(duì)應(yīng)的晶面族指數(shù)是：110；

9、200；211；220；310；222。根據(jù)電子衍射基本公式rd=l，有d1=2.019；d2=1.431；d3=1.171；d4=1.009；d5=0.900；d6=0.829。根據(jù)立方晶體晶面間距公式a = 2.863. 分析電子衍射與x射線衍射有何異同？（8分）答：電子衍射的原理和x射線衍射相似，是以滿足（或基本滿足）布拉格方程作為產(chǎn)生衍射的必要條件。首先，電子波的波長(zhǎng)比x射線短得多，在同樣滿足布拉格條件時(shí)，它的衍射角很小，約為10rad。而x射線產(chǎn)生衍射時(shí)，其衍射角最大可接近/2。其次，在進(jìn)行電子衍射操作時(shí)采用薄晶樣品，薄樣品的倒易陣點(diǎn)會(huì)沿著樣品厚度方向延伸成桿狀，因此，增加了倒易陣點(diǎn)和愛(ài)瓦爾德球相交截的機(jī)會(huì)，結(jié)果使略微偏離布拉格條件的電子束也能發(fā)生衍射。第三，因?yàn)殡娮硬ǖ牟ㄩL(zhǎng)短，采用愛(ài)瓦爾德球圖解時(shí)，反射球的半徑很大，在衍射角較小的范圍內(nèi)反射球的球面可以近似地看成是一