材料分析部分課后答案

1、c髙零學(xué)校經(jīng)典暢審教林材料分析測試技術(shù)材料X對線衍射9電f乩微分析(第2版)ANALYSIS METHODS IN MATERIALS SCIENCE材料分析測試技術(shù)部分課后答案太原理工大學(xué)材料物理0901除夕月11計算0.07Dun(MoKa)和0.154iun(CuKa)的X-射線的振動頻率和能量。v=c/X=3*108/(0.071*109)=4.23*1018S1E=hv=6.63*10 34*4.23*101s=2.8*1015 Jv=c/X=3*108/(0. 154*10-9)=1.95*1018S1E=hv=6.63*10 34*2.8*10ls=1.29*1015 J 12計

2、算當(dāng)管電壓為50kV時，電子在與靶碰撞時的速度與動能以及所發(fā)射的連 續(xù)譜的短波限和光子的最大動能.E=eV=1.602*1019*50*103=8.01*10 15 J1=1.24/50=0.0248 mil E=8.O1*1O15 J(全部轉(zhuǎn)化為光子的能量)V=(2eV/m)1/2=(2*8.01*1015/9.1*10-31)1/2=1.32*10sm/s1-3分析下列熒光輻射產(chǎn)生的可能性，為什么？(1) 用CuKaX射線激發(fā)CuKa熒光輻射：(2) 用CuKPX射線激發(fā)CuK a熒光輻射：（3）用CuKaX射線激發(fā)CuLQ熒光輻射。答：根據(jù)經(jīng)典原子模型，原子內(nèi)的電子分布在一系列量子化的殼

3、層上，在穩(wěn)定狀態(tài)下，每個 殼層有一定數(shù)量的電子，他們有一定的能量。址內(nèi)層能量繪低，向外能量依次增加。根據(jù)能量關(guān)系.M、K層之間的能量差人于L、K成之間的能量差，K、L層之間的能量差人于 M. L層能量差。由于釋放的特征譜線的能量等于殼層間的能量差，所以KB的能量人于© 的能量，Ka能量大于La的能量。因此在不考慮能量損失的情況卜：CuKa能激發(fā)CuKa熒光輻射：（能量相同）CuKB能激發(fā)CuKa熒光輻射；（KB>Ka）CuKa能激發(fā)CuLa熒光輻射：（Ka>la）1-4以鉛為吸收體，利用MdG、RhKa、AgKoX射線畫圖，用圖解法證明式（1T6）的正確 性.（鉛對于上述

4、X射線的質(zhì)量吸收系數(shù)分別為122.8, 84. 13, 66.14 cmVg）.再由曲線 求出鉛對應(yīng)于管電壓為30 kv條件下所發(fā)出的最短波長時質(zhì)量吸收系數(shù)。解：査表得以鉛為吸收體即Z二82KaA3A 2U mMo0. 7140. 361200698122.8Rh0. 6150.23312846984. 13Ag0. 5670. 14畫以Um為縱坐標，以1Z'為橫坐標曲線得K849X10二 町見卜圖,20110- /100-*§ 90-80-70-60-I1,:11j1.1000001200031400CO160000180000200000鉛發(fā)射最

5、短波長X 0=1. 24X107v=0. 0113nm入'Z=38. 814 X 10sUm = 33 cms/gl-5計算空氣對CrK。的質(zhì)量吸收系數(shù)和線吸收系數(shù)(假設(shè)空氣中只有質(zhì)量分數(shù)80%的氮 和質(zhì)量分數(shù)20%的氧,空氣的密度為1. 29X10二/ cm1).解：Pm=0. 8X27. 74-0. 2X40. 1=22. 16+8. 02=30. 18 (cm2/g)U = MmX p=30. 18X1. 29X10-，=3. 89X10-2 cm-11-6.為使CuKa線的強度衰減1/2,需要多厚的Ni濾波片？(Ni的密度為8. 90g / cm).1-7. CuK*和CuKr

6、的強度比在入射時為2： 1,利用算得的Ni濾波片之后其比值會有什么 變化？解：設(shè)濾波片的厚度為t根據(jù)公式 1/ Io=ei"Pt;査表得鐵對 CuK-的=49. 3 (cm"/g)，有:l/2=exp (- HmP t)即 t=-(ln0. 5)/ UmP=0. 00158cm根據(jù)公式：Um=K X SZ CuKr和CuK.：的波長分別為：0. 154051和0. 154433nm ,所以Pm=K入Z',分別為：49. 18 (cm*/g ), 49.56 ( cm*/g)p, =2 X exp (-49. 18 X 8.9 X 0. 00158)/ exp (-4

7、9. 56 X 8.9 X0. 00158)=2. 01答：濾波后的強度比約為2： lo18試計算Cu的K系激發(fā)電壓。1=0.154178 nmE=hv=h*c/X=6.626*10-34*2.998*108/(0.13802*10-9)=144.87 * 1017JV=144.87*10-17/1.602*10-19=8984 V2-2將下面幾個干涉面(屬立方晶系)按面間距的大小排列.(123)、(100、遷00)、(311)、(121 ). (210)、(110)、(221)> (030)、(130)晶而(123)(100)(200)(3U)(121)(210)(110)(221)(

8、030)(130)d(a*)0 267310 5030150 40820 44720.70710 33330.333303162排序10139549668即(100)>(110)>(200)>(210)> (121 )>(221 )=(030)> (130)>(311 )>(123)24 證實(liox (111)、(312)屬于111晶帶。解：由晶帶定律：hu + kv+ hv= 0 lxl+(-l)xl + 0xl = 0：有：lxl+(-2)xl + lxl = 0：(-3)xl + lxl + 2xl = 0：即(liO)、(121 ).

9、 (312 )屬于111晶帶。2.5晶面(110). (311)、(132)是否屬于同一晶帶晶帶軸是什么再指出屬于這個。其他幾個晶面。(看上面的)2-7當(dāng)X射線在原子上發(fā)生散射時，相鄰原子散射線在某個方向上的波程差若不為波長的 整數(shù)倍，則此方向上必然不存在反射，為什么？答：因為X射線在原子上發(fā)射的強度非常弱，需通過波程差為波長的整數(shù)倍而產(chǎn)生干涉加強 后才町能有反射線存在，而干涉加強的條件Z必須存在波程差，且波程差需等于英波長的 整數(shù)倍，不為波長的整數(shù)倍方向上必然不存在反射。2-8什么叫干涉面當(dāng)波長為入的X射線在晶體上發(fā)生衍射時相鄰兩個hkl晶面衍射線的波 程差是多少間距為d*的晶面對X射線的n

10、級反射町以看作是間距為d7n的晶面的級反射這個面稱為 干涉面。當(dāng)波長為入的X射線照射到晶體上發(fā)生衍射相鄰兩個hkl晶面的波程差是n入，相鄰兩個HKL晶面的波程差是Xo2-9準備攝照下面3種晶體粉末相，試預(yù)測出最初3根線條(2 &為最小的3根) 的2&和hkl,并按角度增大的順序列出 解：GAT的波長丸為0. 15418nmosin2(?=(1) 由簡單立方，所以利用公式4卅可知:當(dāng)2&取最小值時如2 9取最小值，即卅+ “ +鬥取得最小值。 即：(hkl)分別為：(0 0 1) , (Oil), (1 1 1) oSOL2 &=+F + 廠)將(hkl)分別代入

11、公式4/中可得2&分別為:29. 780 , 42. 619 , 52.857。2d 才/蟲2十左2“sin & = (r + )(2) 由簡單正方，所以利用公式4/可知:當(dāng)2&取最小值時2 &取最小值，即卜戸取得最小值。即：(hkl)分別為：(0 0 1),(0 10),(1 0 1) o將(hkl)分別代入公式沁+ R中可得2&分別為：29. 780 , 45.343 , 55.194。2門 護蟲2 *上2 廠sin & = (z+ (3) 由簡單正方，所以利用公式4/ C2可知:h2 +F f 嚴當(dāng)2&取最小值時沏取最小值，即(7十

12、7取得最小値。即：(hkl)分別為：(1 0 0),(0 0 1),(1 1 0) osin 將(hkl)分別代入公式中可得2日分別為：29. 780 , 45.343 , 42. 619。 按角度增大的順序排列為：29. 780 ,42. 619 ,45. 343。(100),(110),(001) o4-1用粉末相機得到了如下角度的譜線，試求出晶面間距(數(shù)字為e角，所用射線為cu )解:由布拉格方程2dsinO=X可得：d=X/2sinO , 且知所用Cu乓射線的波長為：X =0. 1542nmd i=0. 1542nm/2sinl2. 54° =0. 355lnm,cL二0.

13、1542nm/2sinl4. 48° =0. 3083nm,d J=0. 1542nm/2sin20. 70° =0. 2181nm,d =0. 1542nm/2sin24. 25° =0. 1877nm,ds =0. 1542nm/2sin25. 70° =0. 1778nm,d6=0. 1542nm/2sin30. 04° =0. 1540nm,d八0. 1542nm/2sin33. 04° =0. 1414nm, db=0. 1542nm/2sin34. 02° =0. 1378nnm.46衍射儀測量在入射光束、試樣形

14、狀、試樣吸收以及衍射線記錄等方面與彼拜法有何不 同？測角儀在工作時，如試樣表面轉(zhuǎn)到與入射線成妙角時，計數(shù)管與入射線成多少度角？答：入射X射線的光束：都為單色的特征X射線，都有光欄調(diào)節(jié)光束。不同：衍射儀法是 采用淀發(fā)散度的入射線，且聚焦半徑隨2。變化，德拜法是通過進光管限制入射線的發(fā)散 度。試樣形狀：衍射儀法為平板狀，德拜法為細圓柱狀。試樣吸收：衍射儀法吸收時間短，德拜法吸收時間長，約為1020ho記錄方式：衍射儀法釆用計數(shù)率儀作圖，徳拜法釆用環(huán)帶形底片成相，而且它們的強度（I） 對（2。）的分布（1-2 0曲線）也不同；測角儀在工作時,如試樣表面轉(zhuǎn)到與入射線成30。角吋,計數(shù)管與入射線成60度

15、角。因為工 作時，探測器與試樣同時轉(zhuǎn)動，但轉(zhuǎn)動的角速度為21的比例關(guān)系。4-8在德拜圖形上獲得某簡單立方物質(zhì)的如下四條譜線；所給出的si，少二均有CuKe衍射的結(jié)果。以為外推函數(shù)，請用柯亨法計算晶格常數(shù)，精確到四位有效數(shù)字解：，+二1, 8 = 10 Sin I T2 2創(chuàng)可得下表:3. 230. 08860. 29770. 49781.670. 03470. 20910. 49860. 930. 02390.15470. 49910. 080. 00200. 04540. 5001所以得：Za = 6489, Ea sin i 2 6 = 154.8213,SaS = 231.114,

16、63;8 sin i T2 e = 6.728,E6f2 = 14.093i(=> i )154. 8213=6489A+231. U4C® 6. 728=231. 114A+14. 093C 久al由 1, 2 得 A二0. 01648, C=0. 2071。乂有幾山=0.1S4Onm , a0 =2vG4=o. 59948- 1背反射針孔相機和x射線衍射儀的x射線有效貫穿深度，哪個更大一些？衍射儀9- 1、電子波有何特征？與可見光有何異同？答：電子波特征：電子波屬于物質(zhì)波。電子波的波長取決于電子運動的速度和質(zhì)量，2=丄若1ITV 電子速度較低，則它的質(zhì)量和靜止質(zhì)量相似:若電

17、子速度只有極高，則必須經(jīng)過相對論校正。 電子波和光波異同： 不同：不能通過玻璃透鏡會聚成像。但是軸對稱的非均勻電場和磁場則町以讓電子束折射, 從而產(chǎn)生電子束的會聚與發(fā)散，達到成像的目的。電子波的波長較短，其波長取決于電子運 動的速度和質(zhì)量，電子波的波長要比町見光小5個數(shù)量級。另外，可見光為電磁波。 相同：電子波與可見光都貝有波粒二象性。9- 2.分析電磁透鏡對電子波的聚焦原理，說明電磁透鏡的結(jié)構(gòu)對聚焦能力的影響.聚焦原理：電子在磁場中運動，當(dāng)電子運動方向與磁感應(yīng)強度方向不平行時，將產(chǎn)生一 個與運動方向垂直的力（洛侖茲力）使電子運動方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。在一個電磁線圈中，當(dāng)電子 沿線圈軸線運動時，電子運

18、動方向與磁感應(yīng)強度方向一致，電子不受力，以II線運動通過線 圈：當(dāng)電子運動偏離軸線時，電子受磁場力的作用，運動方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，最后會聚在軸線匕 的一點。電子運動的軌跡是一個圓錐螺旋曲線。右圖短線圈磁場中的電子運動顯示了電磁透鏡聚焦成像的基本原理：結(jié)構(gòu)的影響:1）增加極靴后的磁線圈內(nèi)的磁場強度可以有效地集中在狹縫周鬧幾亳米的范I韋I內(nèi)：2）電磁透鏡中為了增強磁感應(yīng)強度，通常將線圈豐于一個由軟磁材料（純鐵或低碳鋼）制 成的具冇內(nèi)環(huán)形間隙的殼子里，此時線圈的磁力線都集中在殼內(nèi)，磁感應(yīng)強度得以加強。 狹縫的間隙越小，磁場強度越強，對電子的折射能力越大。3）改變激磁電流可以方便地改變電磁透鏡的焦距9- 3

19、、電磁透鏡的像差是怎樣產(chǎn)生的，如何消除和減少像差？像差有兒何像差（球差、像散等）和色差球差是由于電磁透鏡的中心區(qū)域和邊沿區(qū)域?qū)濍娮拥臅勰芰Σ煌斐傻模簽榱藴p少 由于球差的存在而引起的散焦斑，町以通過減小球差系數(shù)和縮小成像時的孔徑半角來實現(xiàn) 像散是由透鏡磁場的非旋轉(zhuǎn)対稱而引起的：透鏡磁場不對稱，町能是由丁極靴內(nèi)孔不圓、 上下極靴的軸線錯位、制作極靴的材料材質(zhì)不均勻以及極靴孔周鬧局部污染等原因?qū)е碌摹?像散可通過引入一個強度和方向都可以調(diào)節(jié)的矯正電磁消像散器來矯正色差是由于入射電子波長（或能最）不同造成的；使用薄試樣和小孔徑光闌將散射角大 的非彈性散射電子擋掉，也可以采取穩(wěn)定加速電壓的方法來有

20、效減小色差。9- 4.說明影響光學(xué)顯微鏡和電磁透鏡分辨率的關(guān)鍵因素是什么？如何提高電磁透鏡分辨 率？光學(xué)顯微鏡的分辨本領(lǐng)取決于照明光源的波長；球差是限制電磁透鏡分辨本領(lǐng)的主要因素;孔徑半角a減小，球差減小，但從衍射效應(yīng)來看，a減小使Ar。變?nèi)?，分辨本領(lǐng)下降，關(guān)鍵是電磁透鏡確定電磁透鏡的最佳孔徑半角，使衍射效應(yīng)Airy斑和球差散焦斑尺寸人小相等, 表明兩者對透鏡分辨本領(lǐng)影響效果一樣。9- 5.電磁透鏡景深和焦長主要受哪些因素影響？說明電磁透鏡的景深大、焦長長，是什 么因素影響的結(jié)果？假設(shè)電磁透鏡沒有像差，也沒有衍射Airy斑，即分辨率極高，此時它 的景深和焦長如何？景探受分辨本領(lǐng)和孔徑半角a的影

21、響焦長受分辨本領(lǐng)、放大倍數(shù)和孔徑半角的影響電磁透鏡景深大、焦長長，是孔徑半角a影響的結(jié)果分辨率極高，景深和焦長將減小（趨于0透射電鏡主要有幾大系統(tǒng)構(gòu)成？各系統(tǒng)之間關(guān)系如何？答：透射電鏡由電子光學(xué)系統(tǒng)、電源與控制系統(tǒng)及真空系統(tǒng)三部分組成。其中電子光學(xué)系統(tǒng) 通常稱鏡筒，是透射電鏡的核心，它分為三部分，即照明系統(tǒng)、成像系統(tǒng)和觀察記錄系統(tǒng)。10- 2照明系統(tǒng)的作用是什么？它應(yīng)滿足什么要求？照明系統(tǒng)的作用是提供一束亮度高、照明孔徑角小、平行度好、束流穩(wěn)定的照明源。為滿 足明場和暗場成像需要，照明束可在23度范圍內(nèi)傾斜。10- 3成像系統(tǒng)的主要構(gòu)成及其特點是什么？成像系統(tǒng)主要是由物鏡、中間鏡和投影鏡組成。

22、物鏡是用來形成第一副髙分辨率電子顯微 圖像或電子衍射花樣的透鏡。透射電子顯微鏡分辨本鎖的高低主要取決于物鏡，通常釆用強 激磁、短焦距的物鏡，使像差減小，提高物鏡的分辨本領(lǐng)。中何鏡是一個弱激磁的長焦距變倍透鏡，可在320倍范闈調(diào)解。當(dāng)放大倍數(shù)大于1時， 用來放人物鏡像；當(dāng)放人倍數(shù)小于1時，用來縮小物鏡像。如果把中間鏡的物平面和物鏡 的像平面重介，則在熒光屏上得到一幅放人像，這就是電子顯微鏡中的成像操作：如果把屮 間鏡的物平面和物鏡的育焦面重介，則在熒光屏上得到一幅電子衍射花樣，這就是透射電子 顯微鏡中的電子衍射操作。投影鏡是一個短焦距的強磁透鏡，用來把經(jīng)中間鏡放大（或縮小）的像（或電子衍射花樣）

23、 進一步放人，并投影到熒光屏上。由于成像電子束進入投影鏡時孔徑角很?。s10-5nd）, 因此其景深、焦長都很大。10- 4.分別說明成像操作與衍射操作時各級透鏡（像平面與物平面）之間的相對位置關(guān)系， 并畫出光路圖.答:成像操作時中間鏡是以物鏡的像作為物成像，然后由投影鏡進一步放人投到熒光屏上， 即中間鏡的物平而與物鏡的像平面重介；衍射操作是以物鏡的背焦點作為物成像，然后由投 影鏡進一步放大投到熒光屏上，即中間鏡的物平面勺物鏡的背焦面重合。竹兢像平面中問規(guī)侔平面 A中間傑1熒光屏中間偉2(b>105樣品臺的結(jié)構(gòu)與功能如何？它應(yīng)滿足哪些要求？答：樣品臺的作用是承載樣品，并使樣品能作平移、傾

24、斜、旋轉(zhuǎn)，以選擇感興趣的樣品區(qū)域 或位向進行觀察分析。透射電鏡的樣品臺是放置在物說的上卜極靴之間，由于這里的空間很 小，所以透射電鏡的樣品臺很小，通常是直徑3mm的薄片。側(cè)插式傾斜裝豊。要求非常嚴格。首先必須使樣胡臺牢固地夾持在樣品座中并保持良好的熱，電接觸，減小因 電子散射引起的熱或電荷堆積而產(chǎn)生樣品的損傷或圖像漂移。平移是任何樣品的敲基本的動 作，通常在2個相互垂直方向上樣品平移最大值為±lmm,以確保樣品上人部分區(qū)域都能觀 察到，樣品平移機構(gòu)要有足夠的機械密度，無效行程應(yīng)盡可能小。在照相暴光期間樣品圖像 漂移量應(yīng)小于相應(yīng)情況下的顯微鏡的分辨率。10_6透射電鏡中有哪些主要光闌，

25、在什么位置？其作用如何？透射電鏡中冇聚光鏡光闌、物鏡光闌、選區(qū)光闌三類主要光闌。1）聚光鏡光闌第二聚光鏡下方，限制照明孔徑角。2）物鏡光闌（襯度光闌常安放在物鏡的后焦面上，作用是減小物鏡孔徑角，以減 小像差，獲得襯度較人的、質(zhì)量較高的顯微圖像；在物鏡的后焦面上套取衍射束的斑點（副焦點）成像一獲得暗場像。3）選區(qū)光闌（場限光闌或視場光闌）常安放在物鏡的像平面上。主要作用：用于選區(qū)衍射，也就是選擇樣品卜.的一個微小的區(qū)域進行晶體結(jié)構(gòu)分析，限制 電子束只能通過光闌孔限定的微區(qū)成像。10- 7如何測定透射電鏡的分辨率與放大倍數(shù)？電鏡的哪些主要參數(shù)控制著分辨率與放大倍 數(shù)？ 1點分辨率測定方法 鞏或貴金

26、屬蒸發(fā)法。將Pt或貴金屬真空加熱蒸發(fā)到支持 膜 火棉膠、碳膜1：可得到粒徑0.5-lnm,間距0 2-lnm的粒了。高倍下拍攝粒了像 再光學(xué)放人5倍從照片上找粒子間最小間距除以總放大倍數(shù)即為相應(yīng)的點分辨率。2晶格分辨率測定方法利用外延生氏方法制得的定向單晶薄膜做標樣拍攝晶格像。3 放大倍數(shù)的標定方法用衍射光柵復(fù)型為標樣任一定條件下加速電壓、透鏡電流 拍攝標樣的放大像然后從底片上測量光柵條紋像間距并與實際光柵條紋間距相比即 為該條件卜的放人倍數(shù)。4 透射電鏡的放大倍數(shù)隨樣品平面高度、加速電壓、透鏡電流 而變化。10- 8點分辨率和晶格分辨率有何不同？同一電鏡的這兩種分辨率哪個高？為什么？1）點分

27、辨率：透射電鏡剛能分清的兩個獨立顆粒的間隙或中心距離。在非柑干照明條件卜， 點分辨率是振幅襯度。2）晶格分辨率：當(dāng)電子束射入樣品后，通過樣品的透射束和衍射束間存在位相差。由于透 射和衍射束間的位相不同，它們間通過動力學(xué)干涉在相平面上形成能反映晶面間距人小和晶 面方向的條紋像，即晶格條紋像晶格分辨率與點分辨率是不同的，點分辨率就是實際分辨率，晶格分辨率的晶格條紋像是因 位相差引起的干涉條紋，實際是晶面間距的比例圖像晶格分辨率更高。11- 2復(fù)型樣品在透鏡電鏡下的襯度是如何形成的？襯度是指在熒光屏或照片底片上，眼睛能觀察到的光強度或感光度的差別。1）所謂小孔徑角成像是指在物鏡背焦平面匕沿徑向插入一

28、個小孔徑的物鏡光闌，描住 散射角人于a的電子，只允許散射角小于a的電子通過物鏡光闌參與成像，而圖像的襯 度就取決于透過物鏡光闌投影到熒光屏或照相底片上不同區(qū)域的電子強度差別。2）質(zhì)厚襯度原理是建立在非晶體樣品中原子對入射電子的散射和衍射電子顯微鏡小孔 徑角成像基礎(chǔ)匕的成像原理，是是解釋非晶態(tài)樣品電子顯微圖像襯度的理論依據(jù)。補充：（掌握）質(zhì)厚襯度原理：非晶（復(fù)型）樣品電子顯微圖像襯度是由于樣品不同微區(qū)間 存在原子序數(shù)或厚度的差異而形成的，即質(zhì)厚襯度。它是建立在非晶樣品中原子對電子的散 射和透射電子顯微鏡小孔徑成像的基礎(chǔ)上的。11- 3、限制復(fù)型樣品的分辨率的主要因素是什么答限制復(fù)型樣品的分辨率的

29、主要因素是復(fù)型材料粒子尺寸。其尺寸越小分辨率越高。11- 4說明如何用透射電鏡觀察超細粉末的尺寸和形態(tài)？如何制備樣品？關(guān)鍵工作是粉末樣胡的制備，樣品制備的關(guān)鍵是如何將超細粉的顆粒分散開來，各自獨 立而不團聚。制備樣品：方法主要包括膠粉混介法和支持膜分散粉末法。P15711- 5萃取復(fù)型可用來分析哪些組織結(jié)構(gòu)得到什么信息？第二柑粒子的形狀、大小、分布、物柑及晶體結(jié)構(gòu)。萃取復(fù)型町用來觀察基體組織形態(tài)的 同時M用來分析第二相粒子的形狀、人小、分布用電子衍射法分析它們的物相及晶體結(jié)構(gòu)。12- 1、分析電子衍射與X衍射有何異同？相同：原理相似，以滿足（或基本滿足）布拉格方程作為產(chǎn)生衍射的必婆條件 兩種衍

30、射技術(shù)所得到的衍射花樣在幾何特征上也人致相似。不同：電子波波長比X射線短得多，在同樣滿足布拉格條件時，它的衍射角&很小，約為10-2rad , X射線衍射角最人町接近冬2 進行電子衍射操作時采用薄晶樣品，薄樣品的倒易陣點會沿著樣品厚度方向延伸成 桿狀，因此，増加了倒易陣點和埃瓦爾徳球相交截的幾會，結(jié)果使略為偏離布拉格條件的電 子束也能發(fā)生衍射。 因為電子波波長短，町以認為電子衍射產(chǎn)生的衍射斑點人致分布在一個二維倒易截 面內(nèi)。 原子對電子的散射能力遠高于它對X射線的散射能力（約高出四個數(shù)量級），故電 子衍射束的強度較大，攝取衍射花樣時曝光時間僅需數(shù)秒鐘。12- 2.倒易點陣與正點陣之間的

31、關(guān)系如何？倒易點陣與電子衍射斑點之間有何對應(yīng)關(guān)系? 倒易點陣與正點陣之間的關(guān)系：正倒點陣異冬基欠點乘為0,同名基欠點乘為1,即a*«b= a* c = b* a = b*c = c* a = c* b = 0 a a = b b = c d- 倒易矢量纟碼垂直于正點陣中相應(yīng)的（h, k, 1）晶面，或平行于它的法向:倒易點 陣中的一個點代表的是正點陣中的一組晶面。 倒易欠量的長度等于正點陣中相應(yīng)晶面間距的倒數(shù)，即=1/ 對正交點陣，有a* /a ,b* /b,c* /c,a* = ,b* = ,c* =a b c 只冇在立方點陣中，晶面法向和同折數(shù)的晶向是重介（平行）的。即倒易矢量是

32、與相應(yīng)的指數(shù)的晶hkl平行的。倒易點陣與電子衍射斑點Z間的對應(yīng)關(guān)系：電子衍射斑點就是與晶體相對應(yīng)的倒易點陣中 某-截面上陣點排列的像。12- 3.用愛瓦爾德圖解法證明布拉格定律以O(shè)為中心，丄為半徑作一個球，入射波矢量為匸，2k = o2此時若有倒易陣點G （指數(shù)為hkl） lE好落在愛瓦爾 德球的球面上，則相應(yīng)的晶面組（hkl）與入射束方向比滿足布拉格條件，而衍射束方向BP OG,或者 寫成波矢量為說，其長度也為丄。2taaaa （根據(jù)倒易矢量的定義，O*G=g,于是得到IM Afkr-k = g由O向O*G作垂線，垂足為D,因為gN股，所 以O(shè)D就是正空間中（hkl）品面的方位，若它與入射束

33、方向的夾角為&，則有O*D = OO*sin0 , = ksing =丄，1<=丄=> 2dsiii= A2d 212- 4倒易點陣與正點陣之間關(guān)系如何？畫出fee和bee晶體的倒易點陣，并 標出基本矢# a*, b*, c答：倒易點陣與正點陣互為倒易。12-5、何為零層倒易截面和晶帶定理？說明同一晶帶中各種晶面及其倒易矢量與晶帶軸之間 的關(guān)系。零層倒易截面：由于晶體的倒易點陣是三位點陣，如果電子束沿晶帶軸uvw的反向入射時，通過原點O*的倒易平面只有一個，我們把這個二維平面叫做零層倒易面。晶帶定理：因為零層倒易面上的各倒易矢量都和晶帶軸r=uvw乖I虛仃gwj 1=0,即

34、lni+kv+lw=0o這就是晶帶定理。關(guān)系：同一晶帶中各個晶面與晶帶軸平行，其倒易矢量與晶帶軸垂直。12-7、為何對稱入射（B/uvw）時，即只有倒易點陣原點在愛瓦爾德球球面上，也能得到 除中心斑點以外的一系列衍射斑點？由于實際的樣品晶體都村確定的形狀和有限的尺寸，岡而它們的倒易陣點不是一個幾何意義 上的點，而是沿著晶體尺寸較小的方向發(fā)生擴展，擴展量為該方向上實際尺寸倒數(shù)的2倍。12-9、說明多晶、單晶及非晶衍射花樣的特征及形成原理。多晶衍射花樣：多晶體的電子衍射花樣是一系列不同半徑的同心圓環(huán)。勿晶取向完全混亂，町看作是一個單晶體闈繞一點在三維空間內(nèi)旋轉(zhuǎn)，故其倒易點是以倒易 原點為圓心,（h

35、kl）晶面間距的倒數(shù)為半徑的倒易球，與反射球相截為個圓。所有能產(chǎn)生 衍射的半點都擴展為一個圓環(huán)，故為一系列同心圓環(huán)。單晶衍射花樣：單晶體的電子衍射花樣由排列的十分整齊的許多斑點組成。倒易原點附近的球面町近似看作是一個平面，故與反射球柑截的是而為倒易平面，在這平面 上的倒易點陣都坐落在反射球面上，相應(yīng)的晶面都滿足Bragg方程，因此，單電子的衍射譜 是而為倒易點陣的投影，也就是某一特征平行四邊形平移的花樣。非晶衍射花樣：非晶態(tài)物質(zhì)的電子衍射花樣只有一個漫散的中心斑點。非晶沒有整齊的晶 格結(jié)構(gòu)形成原理：其形成原理與X射線相似，是以滿足（或基本滿足）布拉格方程作為產(chǎn)生衍対 的必要條件，同時要滿足結(jié)構(gòu)

36、因子不等于0。13- 1制備薄膜樣品的基本要求是什么？具體工藝如何？雙噴減薄與離子減薄各適用 于制備什么樣品？樣品的組織結(jié)構(gòu)必須和大塊樣品相同，在制備過程中，這些組織結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化：樣品 相對于電子束而言必須有足夠的透明度，因為只有樣品能被電子束透過，才能進行觀察和分析；薄膜樣品有一定的強度和剛度，在制備，夾持和操作過程中，在一定的機械力 作用下不會引起變形和損壞；在樣品制備過程中不允許農(nóng)面產(chǎn)生氧化和腐蝕。氧化和腐 蝕會使樣品的透明度下降，并造成多種假像。從實物或大塊試樣上切厚為0. 30.5mm厚的薄片；預(yù)先減薄：最終減?。p噴適合金 屬，離子減薄適合金屬、合金和無機非金屬材料）。13- 2

37、.什么是衍射襯度？它與質(zhì)厚襯度有什么區(qū)別？衍射襯度：由于樣品中不同位向的晶體的衍射條件（位向）不同而造成的襯度差別叫衍射襯 度。區(qū)別：質(zhì)厚襯度是非品態(tài)復(fù)型樣胡的成像原理，而衍射襯度是晶體薄膜樣品的成像原理 質(zhì)厚襯度是由于樣品不同微區(qū)間存在的原子序數(shù)或厚度的差異而形成的，而衍射襯度利用的 是樣品中晶體位向的不同而造成襯度差別而形成的。13- 3畫圖說明衍射成像原理，并說明什么是明場像，暗明場像和中心暗場像。答：Ifg ; /曠/廠如衍襯戒像原理a）b）中心時場折射成W明場像：如圖a）所示，讓透射束通過物鏡光闌而把衍射束描掉得到圖像襯度的方法，叫 做明場（BF）成像，所得到的像叫做明場像。暗場像：

38、如果把a）中物鏡光闌位豐移動一下，使其光闌孔套住hkl斑點，而把投射束擋 掉，可以得到暗場（DF）像。中心暗場像：習(xí)慣上常以另一種方式產(chǎn)生暗場像，即把入射電子束方向傾斜2&角度，使B晶粒的（帀丁）晶面組處丁強烈衍射的位向，而物鏡光闌仍在光軸位豐。此時只有B晶粒的雨衍射束正好通過光闌孔，而透射束被扌肖掉，如圖b）所示，這叫做中心喑場像。14- 1.電子束入射固體樣品表面會激發(fā)哪些信號？它們有哪些特點和用途?答：主要有六種：1）薩散射電了:能量高：來自樣品表而幾百nm深度范雨：其產(chǎn)額隨原子序數(shù)增大而增 多.用作形貌分析、成分分析以及結(jié)構(gòu)分析。2）二次電了:能量較低：來自表層5-lOnm深度

39、范圍：對樣品農(nóng)面化狀態(tài)十分敏感。 不能進行成分分析主要用于分析樣品表面形貌。3）吸收電f:其襯度恰好和SE或BE信號調(diào)制圖像村度相反;與背散射電了的襯度互補。 吸收電子能產(chǎn)生原子序數(shù)襯度，即可用來進行定性的微區(qū)成分分析.4）透射電子：透射電子信號山微區(qū)的厚度、成分和品體結(jié)構(gòu)決定.可進行微區(qū)成分分析。5）特征X射線：用特征值進行成分分析，來自樣品較深的區(qū)域6）俄歇電化各元素的俄歇電子能量值很低；來自樣品表面12nm范圉。它適合做 表面分析。14- 2.掃描電鏡的分辨率受哪些因素影響？用不同的信號成像時，其分辨率有何不同？所謂 掃描電鏡的分辨率是指用何種信號成像時的分辨率？答：影響因素電子束束斑人

40、小，檢測信號類型,檢測部位原子序數(shù).SE和HE信號的分辨率最高,BE其次,X射線的敲低.打描電鏡的分辨率是指用SE和HE信號成像時的分辨率.14- 3.掃描電鏡的成像原理與透射電鏡有何不同？答：打描電子顯微鏡（SEM）是以類似電視攝影顯像的方式，通過細聚焦電子束在樣晶表 面掃描激發(fā)出的各種物理信號來調(diào)制成像的顯微分析技術(shù)。透射電鏡足細聚焦電子束透過薄膜樣品后的電子信號來調(diào)制成像的顯微分析技術(shù)。SEM成像原理與TEM完全不同，不用電磁透鏡放大成像1牛4二次電子像和背散射電子像在顯示表面形貌襯度時有何相同與不同之處？答：相同：都可以利用收集到的信號進行形貌分析。不同：二次電子像主要反映試樣表面的形貌特征，像的襯度是形貌襯度，主要決定于試樣表 面相對于入射電子束的傾角，試樣表面光滑平整，傾斜放置的二次電子發(fā)射電流比水平放置 時人，一般選在45度左右，用二次電子信號作形貌分析時，町在檢測器收集柵上加一 250-500V的正電壓來吸引能量較低的二次電子，使它們以弧形路線進入檢測器，這樣在樣 品表面某些背向檢測器或凹坑等部位上逸出的二次電子也能對成像有所貢獻，圖像層次增加, 細節(jié)清楚。用背散射電子信號進行形貌分析時，其分辨率要比二次