《材料分析測試技術(shù)》試卷(答案)

1、材料分析測試技術(shù)試卷（答案）一、填空題：（20分，每空一分）X射線管主要由陽極、陰極、和窗口構(gòu)成。X射線透過物質(zhì)時產(chǎn)生的物理效應(yīng)有：散射、光電效應(yīng)、透射X射線和，遜。德拜照相法中的底片安裝方法有：正裝、反裝和偏裝三種。X射線物相分析方法分：定性分析和定量分析兩種；測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。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。今天復(fù)型技術(shù)主要應(yīng)用于萃取復(fù)型來揭取第二相微小顆粒進(jìn)行分析。電子探針包括波譜儀和能譜儀成分分析儀器。掃描電子顯微鏡常用的信號是二次電子和背散射電子二、選擇題：（8分，每題一分）X射線衍射方法中最常用的方法是（b）。a.勞厄法；b

2、.粉末多晶法；c.周轉(zhuǎn)晶體法。已知X光管是銅靶，應(yīng)選擇的濾波片材料是（b）。a.Co；b.Ni；c.Fe。X射線物相定性分析方法中有三種索引，如果已知物質(zhì)名時可以采用（c）。a.哈氏無機數(shù)值索引；b.芬克無機數(shù)值索引；c.戴維無機字母索引。能提高透射電鏡成像襯度的可動光闌是（b）。a.第二聚光鏡光闌；b.物鏡光闌；c.選區(qū)光闌。透射電子顯微鏡中可以消除的像差是（b）。a.球差；b.像散；c.色差?？梢詭椭覀児烙嫎悠泛穸鹊膹?fù)雜衍射花樣是（a）。a.高階勞厄斑點；b.超結(jié)構(gòu)斑點；c.二次衍射斑點。電子束與固體樣品相互作用產(chǎn)生的物理信號中可用于分析1nm厚表層成分的信號是（b）。a.背散射電子；b

3、.俄歇電子；c.特征X射線。中心暗場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、問答題：（24分，每題8分）X射線衍射儀法中對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lum-5um之間；其次粉末不能有應(yīng)力和織構(gòu)；最后是樣品有一個最佳厚度（t=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)

4、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。改變樣品臺可以實現(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)過的加工工藝等。什么是缺陷的不可見性判據(jù)？如何用不可見性判據(jù)來確定位錯的布氏矢量？答：所謂缺陷的不可見性判據(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n的整數(shù)倍時，有缺陷部分和沒有缺陷部分的樣品下表面衍射強度相同，因此沒有襯度差別，故而看不缺陷。利用缺陷的不可見性判據(jù)可以來確

5、定位錯的布氏矢量。具體做法是先看到位錯，然后轉(zhuǎn)動樣品，選擇一個操作反射g使得位錯不可見。這說明g1和位錯布氏矢量垂直；再選擇另一個操作反射g2,使得位錯不可見；那么g1xg2就等于位錯布氏矢量b。四、證明題：20分證明衍射分析中的厄瓦爾德球圖解與布拉格方程等價。以入射X射線的波長入的倒數(shù)為半徑作一球（厄瓦爾德球），將試樣放在球心0處，入射線經(jīng)試樣與球相交于0*；以0*為倒易原點，若任一倒易點G落在厄瓦爾德球面上，則G對應(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/入），衍射方向矢量為k,衍射矢量為g。則有g(shù)=2ksin0oVg=1/d；k=1/X，A2dsin0=入。即

6、厄瓦爾德球圖解與布拉格方程等價。2.作圖并證明公式：Rd=L入。作圖：以1/入為半徑作厄瓦爾德球面，入射線經(jīng)試樣0與厄瓦爾德球面交于0*點，與熒光屏交于0,點；衍射線與厄瓦爾德球面交于G點，與熒光屏交于A點。0*G是倒易矢量g，0,A=R，0O,=L。透射電子顯微鏡的孔徑半角很小可近似認(rèn)為g/R有/00*G9/00,A00*/L=g/R將00*=1/入，g=1/d代入上式得：Rd=L入五、綜合題：（28分）為使Cuk線的強度衰減1/2，需要多厚的Ni濾波片？（Ni的ka口m=49.2/cm2g-i,p=8.9/gcm-3）o（10分）解：根據(jù)強度衰減公式I=I0e-umpX1/2=e-49.2

7、*8.9XX=ln2/49.2*8.9=15.83um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；相機常數(shù)L入=17.00mmA。請標(biāo)定衍射花樣并求晶格常數(shù)。（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

8、=1.99；R32/R12=2.97；R42/R12=4；R52/R12=5.02；R62/R12=5.92。61有N數(shù)列為：1：2：3：4：5：6。由于金屬材料中很少是簡單立方結(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)，其值對應(yīng)的晶面族指數(shù)是110；200；211；220；310；222。根據(jù)電子衍射基本公式Rd=L入，有d1=2.019；d2=1.431；d3=1.171；d4=1.009；d5=0.900；d6=0.829。123456a=2.86A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，電子波的波長比X射線短得多，在同樣滿足布拉格條件時，它的衍射角e很小，約為10-rad。而X射線產(chǎn)生衍射時，其衍射角最大可接近n/2。其次，在進(jìn)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，增加了倒易陣點和愛瓦爾德球相交截的機會，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，因為電子波的波長短，采用愛瓦爾德球圖解時，反射球的半徑很大，在衍射角e較小的范圍內(nèi)反射球的球面可以近似地看成是一個平面，從而也