现代材料技术课稿.docx

现代材料技术课稿.docx

《现代材料技术课稿.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代材料技术课稿.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

现代材料技术课稿

一．填空题

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、和热。

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。

9.X射线的本质是一种  电磁辐射，同时具有  波动 性和  粒子 性的特征。

10.晶体点阵中的一个二维阵点平面在倒易点阵中表示为   一个倒易阵点  。

11.透射电镜中的电磁透镜从电子枪到荧光屏的排列顺序为：

  聚光  镜、    

物镜、   中间镜、投影 镜。

12.内应力包括：

    宏观应力      ，   微观应力     ，    超微观应力 。

13衍射产生的复杂衍射花样是高阶劳厄斑、超结构斑点、二次衍射、孪晶斑点和菊池花样。

14 当X射线管电压低于临界电压仅可以产生 连续谱 X射线；当X射线管电压超过临界电压就可以产生 连续谱X射线、特征谱 X射线。

15.射线的短波限取决于       管电压      。

16线衍射仪测定宏观应力是根据它使衍射峰  发生位移  的原理进行的。

17.分子散射包括（拉曼散射）和（瑞利散射）。

18.X射线衍射方法（劳埃法）（旋转晶体法）（粉末法）（衍射仪法）。

19.特征X射线产生的根本原因是（原子内层电子的跃迁）。

20.衍射花样的基本要素（衍射线的峰位）（线形）（强度）。

21.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。

22.电子探针包括（能谱仪）和（波谱仪）成分分析仪器。

23.扫描电子显微镜常用的信号是（二次电子）和（背散射电子）。

24.人眼的分辨率本领大约为（0.2nm）

选择题

1.X射线衍射方法中最常用的方法是（b）。

A厄法；B末多晶法；C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）。

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。

9.用来进行晶体结构分析的X射线学分支是（  B ） 

A.X射线透射学；B.X射线衍射学；C.X射线光谱学；D.其它 

10.. M层电子回迁到K层后，多余的能量放出的特征X射线称（  B ）

 A. Kα；B. Kβ；C. Kγ；D. Lα。

11. 当X射线发生装置是Cu靶，滤波片应选（ B ） 

A． Cu；B. Fe；C. Ni；D. Mo。

12. 当电子把所有能量都转换为X射线时，该X射线波长称（  A ）

 A. 短波限λ0；B. 激发限λk；C. 吸收限；D. 特征X射线  

13.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层电子打出核外，这整个过程将产生（   D）  （多选题）

 A. 光电子；B. 二次荧光；C. 俄歇电子；D. （A+C）

14.布拉格方程是晶体对X射线衍射的 .（B   ）

 A．充分条件   B. 必要条件   C. 充要条件   D. A、B、C都不对 

15.X射线测定宏观应力计算公式为=KM其中K为应力常数，它与    有关。

（  A   ） 

A试样的力学性能  B.入射X射线波长 C. 所选择的反射晶面  

16测Fe基材料最好作阳极靶。

（   C   ） 

A．Cu           B. Mo          C. Co          D. Ni 

17闪烁计数器是根据X射线的          的特性而设计的。

（   C   ）

 A．具有穿透性           B. 能使气体电离 C. 使荧光物质发光     D. 使照相底片感光 

18由于电磁透镜的中心区域和边缘区域对电子的折射能力不符合预定的规律而造成的像差，称为            。

（   A   ）

 A．球差          B. 畸变         C. 色差         D. 象散 

19电子束与固体样品相互作用会产生各种信号，下列信号中能量最小的是         。

…（  A   ）

 A．俄歇电子    B. 二次电子    C. 背散射电子    D. 吸收电子 

20质厚衬度与下列                 无关。

…（   D  ）

 A．厚度        B. 原子序数        C. 密度        D. 晶体结构 

21在扫描电子显微镜中，基本与样品成份无关的图象衬度是    。

…（  D  ） 

A．背散射电子象                  B. 吸收电子象 C. 透射电子象               D. 二次电子象 

22电镜的放大倍数取决于          。

…（  C   ）

 A．聚光镜和物镜                   B. 中间镜和物镜 

C. 物镜、中间镜和投影镜            D. 物镜、聚光镜、中间镜和投影镜 

23子束照射多晶体可能得到       花样。

……（  B  ）

 A．菊池线花样               B. 同心圆环 C. 斑点和菊池线花样              D. 弥散环 

24衍射与X射线衍射有所区别的主要根源是        。

…（    D ）

 A．电子带负电荷而X射线光子为中性粒子        B. 偏离矢量不同 C. 电子波长比X射线波长短得多                D. 消光规律不同 

25线衍射方向取决于            。

（ C   ）

 A．晶胞中的原子种类               B. 原子在晶胞中的位置 C. 晶胞的大小和形状  D. 晶胞中的原子种类及原子在晶胞中的位置

26线衍射仪中的联合光阑由        和       构成。

…（ B  ）

A． 聚光镜光阑，物镜光阑         B．窄缝光阑，梭拉光阑  C．窄缝光阑，选区光阑            D．梭拉光阑，选区光阑 

27.分析钢中碳化物成分和基体的碳含量（A）

A波谱仪B能谱仪

28.测定聚合物的熔点（C）

A红外光谱.B紫外光谱C查热分析

 29.下列（A）不能分析水泥原料的化学组成

A红外光谱BX射线荧光C等离子体发射

30.半导体的表面能带结构，可用（D）

A红外光谱B透射电镜CX射线D紫外光谱

31.下列晶面不属于【110】晶带（B）

A（001）B（100）C（010）

32.几种高聚物组成的混合物的定性和定量分析，可用（A）

A红外光谱B俄歇电子光谱C扫描电镜

33.（A）可用测定方解石的点阵常数

AX射线衍射分析B红外光谱C原子吸收光谱

34.合金钢膜中极小弥散颗粒的物相鉴定，可用（D）

AX射线衍射B紫外光谱C差热分析D透射电镜

35. .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层电子打出核外，这整个过程将产生（D）。

A. 光电子；B. 二次荧光；C. 俄歇电子；D. （A+C） 

36. 有一体心立方晶体的晶格常数是0.286nm，用铁靶Kα（λKα=0.194nm）照射该晶体能产生（ B ）衍射线。

A. 三条； B .四条； C. 五条；D. 六条。

 37. .最常用的X射线衍射方法是（ B ）。

A. 劳厄法；B. 粉末多晶法；C. 周转晶体法；D. 德拜法。

38.测定钢中的奥氏体含量，若采用定量X射线物相分析，常用方法是（C ）。

 A. 外标法；B. 内标法；C. 直接比较法；D. K值法。

 39. 可以提高TEM的衬度的光栏是（ B  ）。

A. 第二聚光镜光栏；B. 物镜光栏；C. 选区光栏；D. 其它光栏。

40. 如果单晶体衍射花样是正六边形，那么晶体结构是（ D ）。

A. 六方结构；B. 立方结构；C. 四方结构；D. A或B。

41.将某一衍射斑点移到荧光屏中心并用物镜光栏套住该衍射斑点成像，这是（ C ）。

 A. 明场像；B. 暗场像；C. 中心暗场像；D.弱束暗场像。

 42. 仅仅反映固体样品表面形貌信息的物理信号是（B ）。

 A. 背散射电子；B. 二次电子；C. 吸收电子；D.透射电子。

43成分和价键分析手段包括【 b  】  

（a）WDS、能谱仪（EDS）和 XRD  （b）WDS、EDS 和 XPS  （c）TEM、WDS 和 XPS  （d）XRD、FTIR 和 Raman 

 44.分子结构分析手段包括【  a   】  

（a）拉曼光谱（Raman）、核磁共振（NMR）和傅立叶变换红外光谱（FTIR） （b）  NMR、FTIR 和 WDS  

（c）SEM、TEM 和 STEM（扫描透射电镜）  （d） XRD、FTIR 和 Raman 

 45．表面形貌分析的手段包括【  d   】  

（a）X 射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM） （b） SEM 和透射电镜（TEM）   （c） 波谱仪（WDS）和 X 射线光电子谱仪（XPS） （d） 扫描隧道显微镜（STM）和 SEM    

46透射电镜的两种主要功能：

【 b   】  

（a）表面形貌和晶体结构 （b）内部组织和晶体结构  （c）表面形貌和成分价键 （d）内部组织和成分价键

47原子吸收光谱是（A）

A.线状光谱B.带状光谱C连续光谱

48.用来进行晶体结构分析的X射线学分支是（B）

AX射线透射学BX射线衍射学

判断题

1.电镜成象原理相同，图象衬度原理不同。

（×  ） 

2．X射线在物质中传播发生明显折射。

……（ × ） 

3．电磁透镜的焦长是指象清晰的前提下，象平面可以移动的最大距离。

（ √ ）

4．X射线产生的条件是自由电子被突然撞击。

……（ × ） 

5．X射线衍射强度取决于晶胞的大小和形状。

…（ √ ）

6．在扫描电镜中观察厚度为1mm的绝缘样品时，如果表面不作任何处理，只能得到二次电子图象。

…（ × ）

7．俄歇电子其能量与激发源的能量有关，不同能量的激发源激发不同能量的俄歇电子。

……（ × ） 

8．扫描电镜的放大倍数等于各级电磁透镜放大倍数的乘积。

…（ ×  ）

9．结构因子表征了晶胞内原子种类、原子个数、原子位置对衍射强度的影响。

（√）

10．采用X射线衍射仪可以测量各种材料的表面应力。

（ ×  ） 

11 产生特征X射线的前提是原子内层电子被打出核外，原子处于激发状态。

（ √）

12. 倒易矢量能唯一地代表对应的正空间晶面。

（ √ ） 

13大直径德拜相机可以提高衍射线接受分辨率，缩短暴光时间。

（ × ） 

14 X射线物相定性分析可以告诉我们被测材料中有哪些物相，而定量分析可以告诉我们这些物相的含量有什么成分。

（ × ） 

15 有效放大倍数与仪器可以达到的放大倍数不同，前者取决于仪器分辨率和人眼分辨率，后者仅仅是仪器的制造水平。

（ √ ） 

16 电子衍射和X射线衍射一样必须严格符合布拉格方程。

（ × ）

17.实际电镜样品的厚度很小时，能近似满足衍衬运动学理论的条件,这时运动学理论能很好地解释衬度像。

（√ ） 

18扫描电子显微镜的衬度和透射电镜一样取决于质厚衬度和衍射衬度。

（ × ）  

19透射电镜图像的衬度与样品成分无关。

 （  ×  ）

2扫描电镜的二次电子像的分辨率比背散射电子更高。

（  √   ）    

21透镜的数值孔径与折射率有关。

          （ √   ）  

22放大倍数是判断显微镜性能的根本指标。

      （   × ）

23在样品台转动的工作模式下，X射线衍射仪探头转动的角速度是样品转动角速度的二倍。

（   √ ）

24埃利斑半径与照明光源波长成反比，与透镜数值孔径成正比。

（×） 

25产生特征x射线的前提是原子内层电子被打出核外，原子处于激发态。

（√） 

26倒易点阵中的一个点代表的是正点阵中的—组晶面。

（√） 

27电子衍射只适于材料表层或或薄膜样品的结构分析。

（√）

28电子衍射和x射线衍射一样必须严格符合布拉格方程。

（×）

29凡物质受热时发生质量变化的物理或化学变化过程，均可用热重法分析、研究。

（√）

30激发电位较低的谱线都比较强，激发电位高的谱线都比较弱。

（√） 

31孔径角与物镜的有效直径成正比，与焦点的距离成反比。

（√）

32NA值越大，照明光线波长越长．分辨率就越高。

（×）

33能提高透射电镜成像衬度的可动光阑是第二聚光镜光阑。

（√） 

34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。

（√）

35透射电子显微镜中可以消除的像差是球差。

（×）

36已知x光管是铜靶,应选择的滤波片材料是钴。

（×） 

37x射线物相定性分析可知被测材料中有哪些物相，而定量分析可知这些物相的含量有什么成分。

（×） 

38有效放大倍数与仪器可以达到的放大倍数不同，前者取决于仪器分辨率和人眼分辨率，而后者仅仅是仪器的制造水平。

（√）

39影响点阵常数精度的关键因素是sinθ，当θ角位于低角度时，若存在一Δθ的测量误差，对应的Δsinθ的误差范围很小。

（×） 

40有效放大倍数与仪器可以达到的放大倍数不同，前者取决于仪器分辨率和人眼分辨率，而后者仅仅是仪器的制造水平。

（√）

简答题

1.X射线产生的基本条件

答：

产生自由电子；

使电子做定向高速运动；

在电子运动的路径上设置使其突然减速的障碍物。

2.衍射在空间的方向取决于什么?

强度取决于什么？

3.获取衍射花样的基本方法和用途？

获取衍射花样的三种基本方法是劳埃法、旋转晶体法和粉末法。

 劳埃法主要用于分析晶体的对称性和进行晶体定向； 

旋转晶体法主要用于研究晶体结构；粉末法主要用于物相分析

4.短波限、吸收限

答：

短波限：

电子一次碰撞中全部能量转化为光量子，此光量子的波长。

吸收限：

引起原子内层电子跃迁的最低能量。

5.X射线相干散射与非相干散射现象

答：

相干散射：

当X射线与原子中束缚较紧的内层电子相撞时，电子振动时向四周发射电磁波的散射过程。

非相干散射：

当X射线光子与束缚不大的外层电子或价电子或金属晶体中的自由电子相撞时的散射过程。

6.光电子、荧光X射线以及俄歇电子的含义

答：

光电子：

光电效应中由光子激发所产生的电子（或入射光量子与物质原子中电子相互碰撞时被激发的电子）。

荧光X射线：

由X射线激发所产生的特征X射线。

俄歇电子：

原子外层电子跃迁填补内层空位后释放能量并产生新的空位，这些能量被包括空位层在内的临近原子或较外层电子吸收，受激发逸出原子的电子叫做俄歇电子。

7.晶面及晶面间距

答:

晶面：

在空间点阵中可以作出相互平行且间距相等的一组平面，使所有的节点均位于这组平面上，各平面的节点分布情况完全相同，这样的节点平面成为晶面。

晶面间距：

两个相邻的平行晶面的垂直距离。

8.是衍射衬度?

它与质厚衬度有什么区别?

答：

由于样品中不同位相的衍射条件不同而造成的衬度差别叫衍射衬度。

它与质厚衬度的区别：

（1）、质厚衬度是建立在原子对电子散射的理论基础上的，而衍射衬度则是利用电子通过不同位相晶粒是的衍射成像原理而获得的衬度，利用了布拉格衍射角。

（2）质厚衬度利用样品薄膜厚度的差别和平均原子序数的差别来获得衬度，而衍射衬度则是利用不同晶粒的警惕学位相不同来获得衬度。

（3）质厚衬度应用于非晶体复型样品成像中，而衍射衬度则应用于晶体薄膜样品成像中。

9.二次电子像和背散射电子像在显示表面形貌衬度时有何相同与不同之处?

答：

相同处：

均利用电子信号的强弱来行成形貌衬度

不同处：

1、背散射电子是在一个较大的作用体积内被入射电子激发出来的，成像单元较大，因而分辨率较二次电子像低。

2、背散射电子能量较高，以直线逸出，因而样品背部的电子无法被检测到，成一片阴影，衬度较大，无法分析细节；利用二次电子作形貌分析时，可以利用在检测器收集光栅上加上正电压来吸收较低能量的二次电子，使样品背部及凹坑等处逸出的电子以弧线状运动轨迹被吸收，因而使图像层次增加，细节清晰。

10.波谱仪和能谱仪各有什么缺点?

能谱仪：

1：

能谱仪分辨率比波谱仪低，能谱仪给出的波峰比较宽，容易重叠。

在一般情况下，Si（Li）检测器的能量分辨率约为160eV，而波谱仪的能量分辨率可达5-10eV。

2：

能谱仪中因Si（Li）检测器的铍窗口限制了超轻元素X射线的测量，因此它只能分析原子系数大于11的元素，而波谱仪可测定原子序数4-92之间所有的元素。

3：

能谱仪的Si（Li）探头必须保持在低温状态，因此必须时时用液氮冷却。

波谱仪：

1：

波谱仪由于通过分光体衍射，探测X射线效率低，因而灵敏度低。

2：

波谱仪只能逐个测量每种元素的特征波长。

3：

波谱仪结构复杂。

4：

波谱仪对样品表面要求较高

11画图说明衍射成像的原理并说明什么是明场像，暗场像与中心暗场像

答：

190页图13.3

明场像：

让透射束透过物镜光阑而把衍射束当掉的图像。

暗场像：

移动物镜光阑的位置，使其光阑孔套住hkl斑点把透射束当掉得到的图像。

中心暗场像：

当晶粒的hkl衍射束正好通过光阑孔而投射束被当掉所得到的图像。

12.二次电子像和背散射电子像在显示表面形貌衬度时有何相同与不同之处?

答：

相同处：

均利用电子信号的强弱来行成形貌衬度

不同处：

1、背散射电子是在一个较大的作用体积内被入射电子激发出来的，成像单元较大，因而分辨率较二次电子像低。

2、背散射电子能量较高，以直线逸出，因而样品背部的电子无法被检测到，成一片阴影，衬度较大，无法分析细节；利用二次电子作形貌分析时，可以利用在检测器收集光栅上加上正电压来吸收较低能量的二次电子，使样品背部及凹坑等处逸出的电子以弧线状运动轨迹被吸收，因而使图像层次增加，细节清晰。

13景深 当像平面固定时（像距不变）能在像清晰地范围内，允许物体平面沿透镜轴移动的最大距离。

 焦长 固定样品的条件下，像平面沿透镜主轴移动时能保持物象清晰的距离范围

14．相干散射（汤姆逊散射）：

入射线光子与原子内受核束缚较紧的电子（如内层电子）发生弹性碰撞作用，仅其运动方向改变而没有能量改变的散射。

又称弹性散射；

不相干散射（康普顿散射）：

入射线光子与原子内受核束缚较弱的电子（如外层电子）或晶体中自由电子发生非弹性碰撞作用，在光子运动方向改变的同时有能量损失的散射。

又称非弹性散射；

荧光辐射：

物质微粒受电磁辐射激发（光致激发）后辐射跃迁发射的光子（二次光子）称为荧光或磷光，吸收一次光子与发射二次光子之间延误时间很短（10-8~10-4s）称荧光，延误时间较长（10-4~10s）则为磷光；（有待确定）

俄歇效应：

如原子的退激发不以发射X射线的方式进行则将以发射俄歇电子的德方式进行，此过程称俄歇过程或俄歇效应；

15.X射线的本质是什么？

答：

X射线是一种电磁波，有明显的波粒二象性。

16.特征X射线和连续X射线？

特征X射线:

具有特定波长的X射线，也称为单色X射线:

连续X射线:

具有连续变化波长的的X射线，也称为多色X射线。

17.实验中选择阳极靶和滤波片原则是什么？

已知一个以Cu为主要成 分的样品，试选择合适的阳极靶和滤波片？

选靶原则：

靶材产生的特征X射线尽可能少地激发样品的荧光辐射，以降低衍射花样背底，使图像清晰。

滤波片原则：

选择材料，使其K吸收限（波长K滤）处于入射的Ka射线与Kb射线波长之间，则Kb射线因激发滤片的荧光辐射而被滤片吸收。

滤片原子序数与Z靶满足下述条件时，波长Kb小于波长K滤小于波长Ka靶；当Z靶小于40时，Z滤=Z靶-1：

当Z靶大于40时，Z滤=Z靶-2 5）