材料分析方法之課后習(xí)題答案

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材料結(jié)構(gòu)顯微分析

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第一章材料X射線衍射分析....................................................1

第二章X射線衍射方向---------------------------------------------------------1

第三章X射線衍射強(qiáng)度---------------------------------------------------------2

第四章多晶體分析方法........................................................3

第八章電子光學(xué)基礎(chǔ)..........................................................4

第九章透射電子顯微鏡---------------------------------------------------------5

第十章電子衍射--------------------------------------------------------------7

第十一章晶體薄膜衍襯成像分析------------------------------------------------8

第十三章掃描電子顯微鏡------------------------------------------------------10

第十五章電子探針顯微分析----------------------------------------------------10

第一章X射線物理學(xué)基礎(chǔ)

2、若X射線管的額定功率為L5KW,在管電壓為35KV時，容許的最大電流是多少？

答：1.5KW/35KV=0.043A

4、為使Cu靶的K0線透射系數(shù)是Ka線透射系數(shù)的1/6,求濾波片的厚度。

答：因X光管是Cu靶，故選擇Ni為濾片材料。查表得：fima=49.03cm2/g,pmp=290cm2/g,有

公式故：，解得:t=8.35umt

6、欲用Mo靶X射線管激發(fā)Cu的熒光X射線輻射，所需施加的最低管電壓是多少？激發(fā)出的熒

光輻射的波長是多少？

答：eVk=hc/X

Vk=6.626x10-34x2.998x108/(1.602x10-19x0.71x10-10)=17.46(kv)

X0=1.24/v(nm)=1.24/17.46(nm)=0.071(nm)

其中h為普朗克常數(shù)，其值等于6.626x10-34

e為電子電荷，等于L6O2xlO_19C

故需加的最低管電壓應(yīng)多7.46(kv),所發(fā)射的熒光輻射波長是0.071納米。

7、名詞解釋：相干散射、不相干散射、熒光輻射、吸收限、俄歇效應(yīng)

答：⑴當(dāng)x射線通過物質(zhì)時，物質(zhì)原子的電子在電磁場的作用下將產(chǎn)生受迫振動，受迫振動產(chǎn)生交

變電磁場，其頻率與入射線的頻率相同，這種由于散射線與入射線的波長和頻率一致，位相固定，在

相同方向上各散射波符合相干條件，故稱為相干散射。

⑵當(dāng)％射線經(jīng)束縛力不大的電子或自由電子散射后，可以得到波長比入射％射線長的無射線，且波

長隨散射方向不同而改變，這種散射現(xiàn)象稱為非相干散射。

⑶一個具有足夠能量的％射線光子從原子內(nèi)部打出一個K電子，當(dāng)外層電子來填充K空位時，將

向外輻射K系％射線，這種由％射線光了激發(fā)原了所發(fā)生的輻射過程，稱熒光輻射?；蚨螣晒?。

⑷指％射線通過物質(zhì)時光子的能量大于或等于使物質(zhì)原子激發(fā)的能量，如入射光子的能量必須等于

或大于將K電子從無窮遠(yuǎn)移至K層時所作的功W,稱此時的光子波長九稱為K系的吸收限。

⑸原子中一個K層電子被光量子擊出后，L層中一個電子躍入K層填補(bǔ)空位，此時多余的能量使L

層中另一個電子獲得能量越出吸收體，這樣一個K層空位被兩個L層空位代替的過程稱為俄歇效應(yīng)。

第二章X射線衍射方向

1、試畫出下列晶向及晶面(均屬立方晶系):[111],[121M212],(010),[110],(123),(211)

自己動手畫，按照步驟來

2、下面是某立方晶第物質(zhì)的幾個晶面，試將它們的面間距從大到小按次序重新排列：(123),(100),

(200),(311),(121),(111),(210),(220),(130),(030),(221),(110)。

答：立方晶系中三個邊長度相等設(shè)為a,則晶面間距為d=/—,則它們的面間距從大到小

按次序是：（100）、（110）、（111）、（200）、（210）、（121）、（220）、（221）、（030）、（130）、（311）、（123）

3、當(dāng)波長為人的X射線照射到晶體并出現(xiàn)衍射線時，相鄰兩個（hkl）反射線的波程差是多少？相

鄰兩個（HKL）反射線的波程差又是多少？

答: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,相鄰兩個（HKL）

晶面的波程差是2

4、a-Fe屬立方晶體，點陣參數(shù)a=0.2866o如用CrK?X射線（兀=0.2291mm）照射，試求（110）、

（200）及（211）可發(fā)生衍射的掠射角。

答：立方晶系的晶面間距：d-.,布拉格方程：2dsin8=A,故掠射角。=arcsin（入⑵，

72+一+/2

由以上公式得：2d（110）sin0i=X,得0產(chǎn)34.4。，同理。2=53.1。，03=78.2°

6、判別下列哪些晶面屬于［H1］晶帶：（110）,（231）,（231）,（211）,（101）,（133）,（112）,（132）,

（Oil）,（212）o

答：（110）、（231）、（211）、（112）.（101）.（011）屬于［111］晶帶。因為它們符合晶帶定律公式：

加+加+E=0

7、試計算（31D及（132）的共同晶帶軸。

答：由晶帶定律：hu+kv+lw=0,得：-3u+v+w=0（l）,-u-3V+2w=0（2）,聯(lián)立兩式解得：w=2v,

v=u,化簡后其品帶軸為：［112］

第三章X射線衍射強(qiáng)度

1、用單色X射線照射圓柱柱多晶體試樣，其衍射線在空間將形成什么圖案？為攝取德拜圖相，應(yīng)當(dāng)

采用什么樣的底片去記錄？

答：當(dāng)單色X射線照射圓柱柱多晶體試樣時，衍射線將分布在一組以入射線為軸的圓錐而上。在垂

直于入射線的平底片所記錄到的衍射花樣將為一組同心圓。此種底片僅可記錄部分衍射圓錐，故通常

用以試樣為軸的圓筒窄條底片來記錄。

2、原子散射因數(shù)的物理意義是什么？某元素的原子散射因數(shù)與其原子序數(shù)有何關(guān)系？

答：（1）原子散射因數(shù)f是一個原子中所有電子相干散射波的合成振幅與單個電子相干散射波的振幅

的比值。它反映了原子將X射線向某一個方向散射時的散射效率。

（2）原子散射因數(shù)與其原子序數(shù)有何關(guān)系，Z越大，f越大。因此，重原子對X射線散射的能力比

輕原子要強(qiáng)。

3、洛倫茲因數(shù)是表示什么對衍射強(qiáng)度的影響？其表達(dá)式是綜合了哪幾個方面考慮而得出的?

答：洛倫茲因數(shù)是表示幾何條件對衍射強(qiáng)度的影響。洛倫茲因數(shù)綜合了衍射積分強(qiáng)度，參加衍射的晶

粒分?jǐn)?shù)與單位弧長上的積分強(qiáng)度。

4、多重性因數(shù)的物理意義是什么？某立方第晶體，其｛100｝的多重性因數(shù)是多少？如該晶體轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

四方系，這個晶體的多重性因數(shù)會發(fā)生什么變化？為什么？

答：(1)表示某晶面的等同晶面的數(shù)目。多重性因數(shù)越大，該晶面參加衍射的幾率越大，相應(yīng)衍射強(qiáng)

度將增加。(2)其｛100｝的多重性因子是6：(3)如該晶體轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆骄刀嘀匦砸蜃邮?；(4)這個

晶面族的多重性因子會隨對稱性不同而改變。

5、總結(jié)簡單點陣、體心點陣和面心點陣衍射線的系統(tǒng)消光規(guī)律。

產(chǎn)生電子衍射的充分條件是片口工°，產(chǎn)生電子衍射必要條件是滿足或其本滿足2dsine=%

6、多晶體衍射的積分強(qiáng)度表示什么？今有一張用CuKa攝得的鐺(體心立方)的德拜圖相，試計算

出頭4根線的相對積分強(qiáng)度(不計算A(0)和e?2M,以最強(qiáng)線的強(qiáng)度為100)。

答：多晶體衍射的枳分強(qiáng)度衣示必體結(jié)構(gòu)與實驗條件對衍射強(qiáng)度影響的總和。

查附錄F(P314)，可知:

】+8S2。

2(1+cos20

sin2GcosO

2(1+cos20

\sin2GcosG

1+cos20

不考慮A(0)、e?2M、P和|尸『

11=10012=6.135/14.12=43.4513=3.777/14.12=26.7514=2.911/14.12=20.62

頭4根線的相對積分強(qiáng)度分別為100、43,45,26.75、20.62

7、總結(jié)簡單點陣、體心點陣和面心點陣衍射線的系統(tǒng)消光規(guī)律。

簡單點陣--不存在系統(tǒng)消光

體心點陣-一衍射線的系統(tǒng)消光規(guī)律是(h+k+1)偶數(shù)時出現(xiàn)反射(h+k+1)奇數(shù)時消光

面心點陣―-衍射線的系統(tǒng)消光規(guī)律是h,k,1全奇或全偶出現(xiàn)反射，h,k,1有奇有偶時消光

第四章多晶體分析方法

2、同一粉末相上背射區(qū)線條與透射區(qū)線條比較起來其0較高還是較低？相應(yīng)的d較大還是較小？既

然多晶粉末的晶體取向是混亂的，為何有此必然的規(guī)律。

答:背射區(qū)線條與透射區(qū)線條比較，。較高，相應(yīng)的d較小。產(chǎn)生衍射線必須符合布拉格方程，2dsin8='

對于背射區(qū)屬于26高角度區(qū)，根據(jù)d="2sin0,0越大，d越小。

3、衍射儀測量在入射光束、試樣形狀、試樣吸收以及衍射線記錄等方面與德拜法有何不同？

答：（1）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：采用

一定發(fā)散度的入射線，且聚焦半徑隨20變化；德拜法：通過進(jìn)光管限制入射線的發(fā)散度。

（2）試樣形狀：衍射儀法為平板狀，德拜法為細(xì)圓柱狀。

（3）試樣吸收：衍射儀法吸收時間短，德拜法吸收時間長，約為10~20h

（4）記錄方式：衍射儀法采用計數(shù)率儀作圖，德拜法采用環(huán)帶形底片成相，而且它們的強(qiáng)度（I）對

（20）的分布（1-2。曲線）也不同；

4、測角儀在采集衍射圖時,如果試樣表面轉(zhuǎn)到與入射線成30。角，則計數(shù)管與入射線所成角度為多少？

能產(chǎn)生衍射的晶面，與試樣的自由表面呈何種幾何關(guān)系？

答：當(dāng)試樣表面與入射X射線束成30。角時，計數(shù)管與入射線所成角度為60。，能產(chǎn)生衍射的晶面與試

樣的自由表面平行。

第八章電子光學(xué)基礎(chǔ)

1、電子波有何特征？與可見光有何異同？

答：（1）電子波與其它光一樣，具有波粒二象性。（2）可見光的波長在390—760nm,在常用加速電

壓下，電子波的波長比可見光小5個數(shù)量級。

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。

答：聚焦原理:

電子在磁場中運(yùn)動，當(dāng)電子運(yùn)動方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不平行時，將產(chǎn)生一個與運(yùn)動方向垂直的力（洛

侖茲力）使電子運(yùn)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(yùn)動時，電子運(yùn)動方向與

磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一致，電子不受力，以直線運(yùn)動通過線圈；當(dāng)電子運(yùn)動偏離軸線時，電子受磁場力的

作用，運(yùn)動方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，最后會聚在軸線上的一點。電子運(yùn)動的軌跡是一個圓錐螺旋曲線。

結(jié)構(gòu)的影響:

1）增加極靴后的磁線圈內(nèi)的磁場強(qiáng)度可以有效地集中在狹縫周圍幾毫米的范圍內(nèi)；

2）電磁透鏡中為了增強(qiáng)磁感應(yīng)強(qiáng)度，通常將線圈置于一個由軟磁材料（純鐵或低碳鋼）制成的具有

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(qiáng)度得以加強(qiáng)。狹縫的間隙越小，磁

場強(qiáng)度越強(qiáng)，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

3、電磁透鏡的像差是怎樣產(chǎn)生的？如何來消除和減少像差？

答：電磁透鏡的像差包括球差、像散和色差。

（1）球差即球面像差，是磁透鏡中心區(qū)和邊沿區(qū)對電子的折射能力不同引起的，增大透鏡的激磁電

流可減小球差。

（2）像散是由于電磁透鏡的軸向磁場不對稱旋轉(zhuǎn)引起?？梢酝ㄟ^引入一強(qiáng)度和方位都可以調(diào)節(jié)的矯

正磁場來進(jìn)行補(bǔ)償

（3）色差是電子波的波長或能量發(fā)生一定幅度的改變而造成的。穩(wěn)定加速電壓和透鏡電流可減小色

差。

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？如何提高電磁透鏡的分辨率？

答：（1）光學(xué)顯微鏡分辨本領(lǐng)主要取決于照明源的波長；衍射效應(yīng)和像差對電磁透鏡的分辨率都有影

響。

（2）使波長減小，可降低衍射效應(yīng)?？紤]與衍射的綜合作用，取用最佳的孔徑半角。

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，也沒有衍射埃利斑，即分辨率極高，此時它們的景深和焦長如何？

答：（1）電磁透鏡景深為。/=24ro/tana,受透鏡分辨率和孔徑半角的影響。分辨率低，景深越大;

孔徑半角越小，景深越大。

焦長為?！?2（42/&）"2,M為透鏡放大倍數(shù)。焦長受分辨率、孔徑半角、放大倍數(shù)的影響。當(dāng)放

大倍數(shù)一定時，孔徑半角越小焦長越長。

（2）透鏡景深大，焦長長，則一定是孔徑半角小，分辨率低。

（3）當(dāng)分辨率極高時，景深和焦長都變小。

第九章透射電子顯微鏡

1、透射電鏡主要由幾大系統(tǒng)構(gòu)成？各系統(tǒng)之間關(guān)系如何？

答：（1）由三大系統(tǒng)構(gòu)成，分別為電子光學(xué)系統(tǒng)、電源與控制系統(tǒng)和真空系統(tǒng)。

（2）電子光學(xué)系統(tǒng)是透射電鏡的核心，為電鏡提供射線源，保證成像和完成觀察記錄任務(wù)。供

電系統(tǒng)主要用于提供電子槍加速電子用的小電流高壓電源和透鏡激磁用的大電流低壓電源。真空系統(tǒng)

是為了保證光學(xué)系統(tǒng)時為真空，防止樣品在觀察時遭到污染，使觀察像清晰準(zhǔn)確。電子光學(xué)系統(tǒng)的工

作過程要求在真空條件下進(jìn)行。

2、照明系統(tǒng)的作用是什么？它應(yīng)滿足什么要求？

答：照明系統(tǒng)由電子槍、聚光鏡和相應(yīng)的平移對中、傾斜調(diào)節(jié)裝置組成。它的作用是提供一束亮度高、

照明孔經(jīng)角小、平行度好、束流穩(wěn)定的照明源。

要求：入射電子束波長單一，色差小，束斑小而均勻，像差小。

3、成像系統(tǒng)的主要構(gòu)成及其特點是什么？

答：成像系統(tǒng)主要是由物鏡、中間鏡和投影鏡組成。

（1）物鏡：物鏡是一個強(qiáng)激磁短焦距的透鏡，它的放大倍數(shù)較高，分辨率高。

（2）中間鏡：中間鏡是一個弱激磁的長焦距變倍透鏡，可在0到20倍范圍調(diào)節(jié)。

（3）投影鏡：和物鏡一樣，是一個短焦距的強(qiáng)激磁透鏡。

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：如果把中間鏡的物平面和物鏡的像平面重合，則在熒光屏

上得到一幅放大像，這就是電子顯微鏡中的成像操作，如圖（a）

所示。如果把中間鏡的物平面和物鏡的后焦面重合，則在熒光

屏上得到一幅電子衍射花樣，這就是電子顯微鏡中的電子衍射

操作，如圖（b）所示。

圖94成像系統(tǒng)光路

。商倍放大b）電子衍財

5、樣品臺的結(jié)構(gòu)與功能如何？它應(yīng)滿足哪些要求?

答：結(jié)構(gòu)：有許多網(wǎng)孔，外徑3mm的樣品銅網(wǎng)。

（1）樣品臺的作用是承載樣品，并使樣品能作平移、傾斜、旋轉(zhuǎn)，以選擇感興趣的樣品區(qū)域或位向

進(jìn)行觀察分析。透射電鏡的樣品臺是放置在物鏡的上下極靴之間，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。

（2）對樣品臺的要求非常嚴(yán)格。首先必須使樣品臺牢固地夾持在樣品座中并保持良好的熱；在2個相

互垂直方向上樣品平移最大值為±lmm；樣品平移機(jī)構(gòu)要有足夠的機(jī)械密度，無效行程應(yīng)盡可能小。

總而言之，在照相暴光期間樣品圖像漂移量應(yīng)相應(yīng)情況下的顯微鏡的分辨率。

6、透射電鏡中有哪些主要光闌，在什么位置？其作用如何？

答：（1）透鏡電鏡中有三種光闌：聚光鏡光闌、物鏡光闌、選區(qū)光闌。

（2）聚光鏡光闌--的作用是限制照明孔徑角，在雙聚光鏡系統(tǒng)中，它常裝在第二聚光鏡的下方；

物鏡光闌——通常安放在物境的后焦面上，擋住散射角較大的電子，另一個作用是在后焦面上

套取衍射來的斑點成像；

選區(qū)光闌---是在物品的像立面位置，方便分析樣品上的一個微小區(qū)域。

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)？

答：（1）分辨率：可用真空蒸鍍法測定點分辨率；利用外延生長方法制得的定向單晶薄膜做標(biāo)樣，拍

攝晶格像，測定晶格分辨率。放大倍數(shù)：用衍射光柵復(fù)型為標(biāo)樣，在一定條件下拍攝標(biāo)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下的放大倍數(shù)。

（2）透射電子顯微鏡分辨率取決于電磁透鏡的制造水平，球差系數(shù)，透射電子顯微鏡的加速電壓。

透射電子顯微鏡的放大倍數(shù)隨樣品平面高度、加速電壓、透鏡電流而變化。

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？

答：（1）點分辨率像是實際形貌顆粒，晶格分辨率測定所使用的晶格條紋是透射電子束和衍射電子束

相互干涉后的干涉條紋，其間距恰好與參與衍射的晶面間距相同，并非晶面上原子的實際形貌相。

（2）點分辨率的測定必須在放大倍數(shù)已知時測定，可能存在誤差；晶格分辨率測定圖需要先知道放

大倍數(shù)，更準(zhǔn)確。所以，晶格分辨率更高。

9、為什么TEM既能選區(qū)成像又能選區(qū)行射?怎樣才能做到兩者所選區(qū)域的一致性。在實際應(yīng)用方面

有和重要意義？

答：成像系統(tǒng)主要是由物鏡，中間鏡和投影鏡組成。

如果把中間鏡的物甲面和物鏡的像平面重合，則在熒光屏上得到一幅放大像，這就是TEM的成像操

作。

如果把中間鏡的物平面和物鏡的背焦面重合，則在熒光屏上得到-幅電子衍射花樣，這就是TEM的電

子銜射操作。

降低成像的像差，精確聚焦才能做到兩者所選區(qū)域-致。實際應(yīng)用中是通過選區(qū)衍射確定微小物相的

晶體結(jié)構(gòu)。

第十章電子衍射

1、分析電子衍射與X射線衍射有何異同？

答：電子衍射的原理和X射線相似，是以滿足（或基本滿足）布拉格方程作為產(chǎn)生衍射的必要條件,

兩種衍射技術(shù)所得到的衍射花樣在九何特征上也大致相似。但電子波作為物質(zhì)波，又有其自身的特點：

（1）電子波的波長比X射線短得多，通常低兩個數(shù)量級；

（2）在進(jìn)行電子衍射操作時采用薄晶樣品，薄樣品的倒易點陣會沿著樣品厚度方向延伸成桿狀，因

此，增加了倒易點陣和愛瓦爾德球相交截的機(jī)會，結(jié)果使略微偏離布拉格條件的電子束也可發(fā)生衍射。

（3）因電子波的波長短，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，從而也可以認(rèn)為電子衍射產(chǎn)生的衍射斑點大致分布在一個二維

倒易截面上。

（4）原子對電子的散射能力遠(yuǎn)高于它對X射線的散射能力（約高出四個數(shù)量級）

2、倒易點陣與正點陣之間關(guān)系如何？倒易點陣與晶體的電子衍射斑點之間有何對應(yīng)關(guān)系？

答：倒易點陣是在正點陣的基礎(chǔ)上三個坐標(biāo)軸各自旋轉(zhuǎn)90度而得到的。

關(guān)系：零層倒易截面與電子衍射束是重合的，其余的截面是在電子衍射斑基礎(chǔ)上的放大或縮小。

3、用愛瓦爾德圖解法證明布拉格定律。

答：作一個長度等于4的矢量K。，使它平行于入射光束，并取該矢量的端點O作為倒點陣的原點。

然后用與矢量Ko相同的比例尺作倒點陣。以矢量K）的起始點C為圓心，以4為半徑作一球，則從

（HKL）面上產(chǎn)生衍射的條件是對應(yīng)的倒結(jié)點HKL（圖中的P點）必須處于此球面上，而衍射線束

的方向即是C至P點的聯(lián)接線方向，即圖中的矢量K的方向。當(dāng)上述條件滿足時，矢量（K—K。）就

是倒點陣原點O至倒結(jié)點P（HKL）的聯(lián)結(jié)矢量OP,即倒格矢R*HKL.

于是衍射方程K-K0=R*HKL得到了滿足。即倒易點陣空間的衍射條件方程成立。

又由g*=R*HK,2sin0i/l=g*,2sin9i/l=l/d?2dsin9=X,證畢。

7、為何對稱入射時，即只有倒易點陣原點在愛瓦爾德球面上，也能得到除中心斑點以外的一系列衍

射斑點？

如果倒易點是幾何點，那么對稱入射時就沒有倒易點落在厄瓦爾德球上。但是，由于電鏡樣品是薄樣

品，倒易點拉長成倒易桿,倒易桿芍厄瓦爾德球相交可以產(chǎn)生衍射。

9、說明多晶、單晶及非單晶衍射花樣的特征及形成原理。

答：單晶衍射斑是零層倒易點陣截面上的斑點，是有規(guī)律的斑點；多晶衍射斑是由多個晶面在同一晶

面族上構(gòu)成的斑點，構(gòu)成很多同心圓，每個同心圓代表一個晶帶；非晶衍射不產(chǎn)生衍射斑，只有電子

束穿過的斑點。

10、試證明倒易矢g與所對應(yīng)的(hki)面指數(shù)關(guān)系為：g=ha+kb^+lc*

證明：

設(shè)一正空間點陣，其基本平移矢量為a,b,c在一晶面指數(shù)為(hkl)中，定義由Q,6,C所得到的正空間

點陣的倒易點陣晶胞的基矢為a*,b*,c*.且

c*_La及b,a*J_b及c,b*_La及c

相同文字的倒易矢量與正矢量滿足：

C*?C=Q*?Q=6*?6=1

倒易矢量g即為原點到倒易點的矢量。

由晶體幾何學(xué)的知識：

晶體點陣中的任何陣點的位置矢量都可由下式確定：

T9—從原點到某一陣點的矢量；

----晶胞基矢；

—該陣點的坐標(biāo)即晶面指數(shù)。

故由以上可得出在倒易點陣中，倒易矢量g與所對應(yīng)的(hkl)面指數(shù)關(guān)系為：

g=ha*+kb*+lc*

證畢！

第十一章晶體薄膜衍襯成像分析

1、制備薄膜樣品的基本要求是什么？具體工藝過程如何？雙噴減薄與離子減薄各適用于制備什么樣

品？

答：

a）基本要求：（1）薄膜樣品的組織結(jié)構(gòu)必須和大塊樣品的相同，在制備過程中，組織結(jié)構(gòu)不發(fā)生變

化：（2）相對于電子束必須有足夠的“透明度”；（3）薄膜樣品應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度，在制備、

夾持和操作過程中不會引起變形和損壞；（4）在樣品制備的過程中不允許表面氧化和腐蝕。

b）工藝為：（1）從實物或大塊試樣上切割厚度為0.3mm-0.5mm厚的薄皮；（2）樣品薄皮的預(yù)先減

薄，有機(jī)械法和化學(xué)法兩種；（3）最終減薄。

c）離子減?。?）不導(dǎo)電的陶瓷樣品；2）要求質(zhì)量高的金屬樣品；3）不宜雙噴電解的金屬與合金

樣品。

雙噴減薄：1）不易于腐蝕的裂紋端試樣；2）非粉末冶金樣式；3）組織中各相電解性能相差不

大的材料；4）不易于脆斷、不能清洗的試樣。

2、什么是衍射襯度？它與質(zhì)厚襯度有什么區(qū)別？

答：由于樣品中不同位向的晶體的衍射條件不同而造成的襯度差別叫做衍射襯度.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。

4、什么是消光距離？影響消光距離的主要物性參數(shù)和外界條件是什么？

答：（1）由于衍射束與透射之間存在強(qiáng)烈的相互作用，晶體內(nèi)透射波與入射波的強(qiáng)度在晶體深度方向

上發(fā)生周期性的振蕩，此振蕩的深度周期叫消光距離。

（2）影響因素：晶體特征，成像透鏡的參數(shù)。

9、說明李晶與層錯的襯度特征，并用各自的襯度形成原理加以解釋。

答：（1）李晶的襯度特征是：字晶的襯度是平直的，有時存在臺階，且晶界兩側(cè)的晶粒通常顯示不同

的襯度，在傾斜的晶界上可以觀察到等厚條紋。

（2）層錯的襯度是電子束穿過層錯區(qū)時電子波發(fā)生位相改變造成的。其一般特征是：

1）平行于薄膜表面的層錯襯度特征為，在衍襯像中有層錯區(qū)域和無層錯區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)不同的亮度，層

錯區(qū)域?qū)@示為均勻的亮區(qū)或暗區(qū),

2）傾斜于薄膜表面的層錯，其襯度特征為層錯區(qū)域出現(xiàn)平行的條紋襯度。

3）層錯的明場像，外側(cè)條紋襯度相對于中心對稱，當(dāng)時，明場像外側(cè)條紋為亮襯度，當(dāng)時，外側(cè)條

紋是暗的；而暗場像外側(cè)條紋相對于中心不對稱，外側(cè)條紋一亮一暗。

4）下表面處層錯條紋的襯度明暗場像互補(bǔ)，而上表面處的條紋襯度明暗場不反轉(zhuǎn)。

10、要觀察鋼中基體和析出相的組織形態(tài)，同時要分析其晶體結(jié)構(gòu)和共格界面的位向關(guān)系，如何制備

樣品？以怎樣的電鏡操作方式和步驟來進(jìn)行具體分析？

答：把析出相作為第二相來對待，把第二相萃取出來進(jìn)行觀察，分析晶體結(jié)構(gòu)和位向關(guān)系：利用電子

衍射來分析，用選區(qū)光闌套住基體和析出相進(jìn)行衍射，獲得包括基體和析出相的衍射花樣進(jìn)行分析，

確定其晶體結(jié)構(gòu)及位向關(guān)系。

第十三章掃描電子顯微鏡

1、電子束入射固體樣品作用時會產(chǎn)生哪些信號？它們各具有什么特點？

答：主要有六種：

1）背散射電子:能量高；來自樣品表面幾百nm深度范圍；其產(chǎn)額隨原子序數(shù)增大而增多.用作形貌分

析，顯示原子序數(shù)稱度，定性地用作成分分析。

2）二次電子:能量較低；對樣品表面狀態(tài)十分敏感。不能進(jìn)行成分