材料现代研究方法真题精选.docx
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材料现代研究方法真题精选
[填空题]1什么是X射线？
什么是特征X射线（标识X射线）谱？
特征X射线可用于对材料进行哪两方面的分析？
参考答案：
X.射线与可见光一样，也是电磁波，其波长范围在
0.001nm~100nm之间；在X射线谱中，有若干条特定波长的谱线，这些谱线只有当管电压超过一定的数值时才会产生，而这种谱线的波长与管电压、管电流等工作条件无关，只决定于阳极材料，不同元素制成的阳极材料发出不同波长的谱线，因此称之为特征X射线谱或标识X射线谱。
特征X射线谱—元素分析——电子探针X射线显微分析的依据。
[填空题]2单色X射线采用的阳极靶材料的哪种特征X射线？
滤波片吸收限λk与阳极靶材料的特征X射线波长是什么关系？
参考答案：
采用Kα射线；滤波片材料的原子序数一般比X射线管把材料的原子序数小1或2
[填空题]3X射线与物质相互作用时，产生哪两种散射？
各有什么特点？
哪种散射适用于X射线衍射分析？
参考答案：
相干散射，非相干散射。
相干散射：
不改变波长；非相干散射：
改变波长。
相干衍射
[填空题]4什么叫X射线的光电效应？
什么叫荧光X射线？
什么叫俄歇电子？
参考答案：
（1）光电效应：
当X射线波长足够短时，X射线光子的能量就足够大，能把原子中处于某一能级的电子打出来，而它本身则被吸收，它的能量就传给该电子，使之成为具有能量的光电子，并使原子处于高能的激发态。
这种过程就称为光电吸收或光电效应。
（2）荧光X射线：
因为光电吸收后，原子处于高能激发态，内层出现了空位，外层电子往此跃迁，就会产生标识X射线，这种由X射线激发出的X射线称为荧光X射线。
（3）俄歇电子：
当外层电子跃迁到内层空位时，其多余的能量传递给其他外层的电子，使之脱离原子，这样的电子称为俄歇电子。
[填空题]5X射线衍射分析的基本原理？
参考答案：
X射线照射物体时，产生相干散射与非相干散，由于相干散射产生的次级X射线具有相同的波长，如果散射物质内的原子或分子排列具有周期性（晶体物质）则会发生相互加强的干涉现象，这就是X射线衍射分析的基本原理。
[填空题]6什么叫布拉格角？
什么叫衍射角？
参考答案：
（1）布拉格角：
入射线与晶面间的交角θ。
（2）衍射角：
入射线和衍射线之间的夹角2θ。
[填空题]7多重性因子是什么？
参考答案：
等同晶面对衍射强度的影响。
在粉末衍射中，不同的晶体中属于同一晶形的晶面间距相等，因此衍射角也相等，衍射线都重叠在同一衍射圆环上，这样某一衍射线（HKL）的强度将正比于该晶形中的不同晶面数，即为多重性因数。
[填空题]8透射劳厄法、背射劳厄法的劳厄图各有什么特征？
参考答案：
透射劳厄图：
斑点分布呈一系列通过底片中心的椭圆或双曲线。
背射劳厄图：
斑点分布呈一系列双曲线和直线。
[填空题]9转晶法衍射花样特征？
参考答案：
层线：
衍射斑点分布在一系列平行直线上。
零层线：
通过入射斑点的层线。
正负第一，第二层线：
对零层线对称
[填空题]10粉末照相法中应用最广的方法是什么方法？
其衍射照片特征？
参考答案：
徳拜法；德拜衍射图：
长条形底片上的一系列圆弧。
[填空题]11粉末衍射仪核心部件是什么？
该部件包括那些部分？
参考答案：
测角仪是核心部件。
测角仪包括两个同轴转盘：
小转盘——中心样品台H，大转盘——X射线源
S、探测器D
A.大小转盘均可绕它们的共同轴线O转动，轴线O——衍射仪轴。
B.X射线源S与探测器前端的接收狭缝RS都处在以O圆心的大转盘圆上——衍射仪圆（R=185mm）。
[填空题]12扫描仪的工作方式有哪两种？
各有什么优缺点？
参考答案：
（1）连续扫描：
探测器以一定的角速度进行连续扫描。
优点：
快速，方便。
缺点：
峰位滞后，分辨力减低，线型畸变。
（2）步进扫描：
让探测器以一定的角度间隔逐步移动。
优点：
无滞后效应，平滑效应，峰位准，分辨力好。
缺点：
速度慢、时间长。
[填空题]13写出谢乐公式，说明各参数的含义，并说明利用谢乐公式计算微晶尺寸时，样品尺寸的适用范围和主要注意事项。
参考答案：
假若晶体中没有不均匀应变的个晶格缺陷的存在，衍射线宽化完全是由于经历尺寸（或镶嵌块尺寸）大小引起的，可以证明有以下关系：
谢乐公式：
Dhkl垂直于（hkl）面方向的晶粒尺寸（Å）β—由于晶粒细化引起的衍射峰宽化
K.常数，β取衍射峰半高宽β1/2，K=
0.89；β取衍射峰积分宽度βi，K=
1.00。
样品尺寸：
1nm—100nm。
注意事项：
先用标准试样测定仪器本身的宽化，进行校正；对Kα进行双线分离求得Kα1带入谢乐公式；可选取同一方向两个衍射面进行计算以便比较。
[填空题]14什么是显微镜的分辨本领（分辨能力、分辨率），它和哪些因素有什么关系？
参考答案：
分辨率（分辨能力、分辨本领）：
一个光学系统能分开两个物点的能力，数值上是刚能（清楚地）分开两个物点间的最小距离。
阿贝公式：
r-分辨率，与λ成正比；r越小，分辨率越高。
[填空题]15什么是电子显微分析？
电子显微分析的特点是什么？
参考答案：
电子显微分析是利用聚焦电子束与试样物质相互作用产生的各种物理信号，分析试样物质的微区形貌、显微结构、晶体结构和化学组成。
特点：
（1）高分辨率：
0.2~
0.3nm（线分辨率：
0.104~
0.14）；
（2）高放大倍数：
15倍~100万倍（200万倍），且连续可调；
（3）是一种微区、选区分析方法：
能进行nm尺度的晶体结构、化学组成分析；
（4）多功能、综合性分析：
形貌、结构（显微结构、晶体结构）、成份。
[填空题]16电子的波性是什么？
电子波长由什么决定？
参考答案：
运动着的微观粒子（如中子、电子、离子等）也具有波粒二象性假说——运动着的微观粒子也伴随着一个波——物质波或德布罗意波。
电子的波长λ与加速电压V的平方根成反比。
[填空题]17静电透镜和磁透镜各有什么特点？
各用于电镜中的什么位置？
参考答案：
特点：
静电透镜总是会聚透镜；强电场导致镜筒内击穿和弧光放电。
因此电场强度不能太高，静电透镜焦距较长，不能很好的矫正球差。
磁透镜与静电透镜比，焦距短。
位置：
静电透镜用于电子枪中使电子束会聚成形；磁透镜在电子显微镜中用于使电子束聚焦、成像。
[填空题]18什么是电磁透镜的像差？
电磁透镜的像差有哪几种？
参考答案：
实际的电磁透镜不能完全满足
（1）磁场分布是严格轴对称的
（2）旁轴条件
（3）电子波的波长相同因此从物面上一点散射出的电子束，不一定全部徽剧在一点，或者物面上的各点并不按比例成像于同一平面内，结果图像模糊不清，或与原物的几何形状不完全相似，这种现象称为像差。
电磁透镜的像差有球差、色差、轴上像散、畸变。
[填空题]19什么是电磁透镜的场深、焦深？
参考答案：
场深：
不影响分辨本领的前提下，物平面可沿透镜轴移动的距离。
焦深：
在不影响透镜成像分辨本领的前提下，像平面可沿透镜轴移动的距离。
[填空题]20什么是原子核对电子的弹性散射和非弹性散射？
参考答案：
弹性散射：
入射电子与原子核发生弹性碰撞时：
m原子核﹥﹥m电子，电子只改变方向，不改变能量。
弹性散射的电子能量等于或者接近于入射电子能量E0。
非弹性散射：
入射电子被库仑电势制动而减速。
入射电子损失的能量转变为X射线，电子即改变方向，也损失能量。
[填空题]21电子的弹性散射有什么特点？
用于什么分析？
参考答案：
特点：
只改变方向，不改变能量。
用于分析分析形貌特征；显示原子序数衬度，定性地进行成分分析。
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[填空题]22透射电镜对样品有什么要求？
透射电镜粉末样品和薄膜样品如何制备？
参考答案：
要求：
（1）厚度：
100~200纳米
（2）含水，其它易挥发物质先处理
（3）化学性质稳定，并有一定的机械强度
（4）非常清洁粉末样品的制备：
用超声波分散器将粉末溶液分散成悬浮液。
用滴管滴几滴在覆盖有碳加强火胶棉支持膜的电镜铜网上，待其干燥后，在蒸上一层碳膜，即成为电镜观察所用的粉末样品。
薄膜样品的制备：
超薄切片——生物试样；电解抛光——金属材料；化学抛光——半导体、单晶体、氧化物等；离子轰击——无机非金属材料。
[填空题]23说明电子显微像的理论叫什么理论？
透射电镜衬度有哪几种？
各适用于什么材料？
参考答案：
（1）电子显微像的理论：
衬度理论。
衬度——电子图像的光强度差别；
（2）透射电镜的衬度包括质厚衬度、衍射衬度和相位衬度；
（3）质厚衬度：
适用于非晶体薄膜和复形膜试样所成的图像解释；衍射衬度和相位衬度：
适用于晶体薄膜试样所成图像的解释。
[填空题]24透射电镜分析的应用。
用透射电镜能否观察形貌？
怎样处理？
参考答案：
（1）形貌观察：
颗粒形貌观察；表面形貌观察；
（2）晶界、位错及其它缺陷的观察；
（3）物相分析：
选区、微区分析；与形貌观察结合，得到物相大小、形态和分布信息；
（4）晶体结构和取向分析。
可以观察形貌；常用复型方法：
碳一级复型；塑料-碳二级复型；萃取复型。
[填空题]25什么是扫描电镜的放大倍数？
参考答案：
M=L/1L：
显像管电子束在荧光屏上扫描幅度L：
电镜中电子束在试样上扫描幅度M=15~20万倍，最大可达10~30万倍
[填空题]26什么是扫描电镜的分辨本领？
扫描电镜的分辨本领取决于哪些因素？
参考答案：
扫描电镜的分辨本领：
一个光学系统能分开两个物点的能力，数值上是刚能清楚地分开两个物点间的最小距离。
（1）相邻两亮区中心距
（2）暗区宽度
（3）r=3~6nm决定因素：
（1）入射电子束束斑大小
（2）成像信号：
二次电子像分辨率最高X射线像最低
[填空题]27扫描电镜图像的衬度有哪几种？
这几种衬度是如何形成的？
参考答案：
扫描电镜像的衬度根据其形成的依据，可分为：
形貌村度；原子序数衬度；电压衬度。
形貌衬度——由于试样表面形貌差别形成的衬度；原子序数衬度——由于试样表面物质原子序数Z差别而形成的衬度；电压衬度—试样表面电位差形成的衬度。
[填空题]28什么是二次电子？
二次电子有什么特点？
参考答案：
1、二次电子：
入射电子与核外电子碰撞，将核外电子激发到空能级或脱离原子核成为二次电子；
2、特点：
能量低：
＜50ev；反映试样表面10nm层内的状态；成像分辨率高。
二次电子发射系数δ与入射束的能量有关，因此二次电子成像时要选择适当的加速电压。
二次电子发射系数和试样表面倾角θ有关，它们之间存在如下关系：
δ（θ）=δ0/cosθ；二次电子在试样上方的角分布也服从余弦分布。
[填空题]29二次电子像主要反映试样的什么特征？
用什么衬度解释？
该衬度的形成主要取决于什么因素？
参考答案：
（1）二次电子像反映试样表面的形貌特征——形貌像。
（2）形貌像用形貌衬度来解释。
（3）形貌衬度的形成主要取决于试样表面相对于入射电子束的倾角。
[填空题]30扫描电镜试样有什么要求？
如何制备？
参考答案：
试样要求：
试样的大小要适合仪器专用样品座的尺寸，小的样品座为Ф30-35mm，大的样品座为Ф30-50mm，高度5-10mm；含有水分的试样要先烘干；有磁性的试样要先消磁。
试样的制备：
（1）块状试样：
导电材料：
粘结在样品座上；非导电材料：
粘结在样品座上，镀导电膜。
（2）粉末试样：
双面胶或导电胶粘结在样品座上，镀导电膜。
制备悬浮液，滴在样品座上，镀导电膜。
（3）镀膜：
目的在于避免电荷积累影像图像质量，并防止试样热灼伤。
[填空题]31什么是电子探针显微分析？
电子探针显微分析原理是什么？
可对材料进行哪些分析测试？
参考答案：
（1）电子探针X射线显微分析是一种显微分析和成分分析相结合的微区分析。
（2）用聚焦电子束（电子探测针）照射在试样表面待测的微小区域上，激发试样中诸元素的不同波长（或能量）的特征X射线。
用X射线谱仪探测这些X射线，得到X射线谱。
根据特征X射线的波谱（或能量）进行元素定性分析；根据特征X射线的强度进行元素的定量分析。
（3）电子探针可适用于分析试样中的微小区域的化学成分，是研究材料组织结构和元素分布状态的极为有用的分析方法。
[填空题]32什么是热分析、热重分析、差热分析、示差扫描量热分析、热膨胀分析？
参考答案：
1、热分析是指用热力学参数或物理参数随温度变化的关系进行分析的方法。
2、热重分析法：
在程序控制温度下，测定试样质量变化与温度的关系。
3、热差分析：
在程序控制温度下，将试样和参比物置于相同加热条件，测定两者温度差与与温度关系的方法。
4、示差扫描量热法：
在程序控制温度下，将试样和参比物置于相同加热条件，测定试样与参比物温度差保持为零时，所需补偿能量与温度关系的方法。
5、热膨胀法：
在程序控制温度下，测定试样尺寸与温度关系的方法。
[填空题]33什么是红外光谱？
激光拉曼光谱？
参考答案：
物质因受光的作用，引起分子或原子基团的共振，从而产生对光的吸收。
如果将透过物质的光辐射用单色器加以色散，使波长按长短依次排列，同时测量在不同波长处的辐射强度，得到的是振动光谱，又叫吸收光谱。
如果用的光源是红外光波，即
0.78～1000μm，就是红外吸收光谱。
如果用的是强单色光，例如激光，产生的是激光拉曼光谱。
[填空题]34红外光谱分析有哪些应用及应用领域？
参考答案：
红外光谱的应用：
物质化学组成（物相）的分析：
定性分析：
根据谱的吸收频率的位置和形状来定未知物；定量分析：
按其吸收的强度来测定它们的含量。
作分子结构的基础研究：
测定分子的键长、键角大小，并推断分子的立体构型，或根据所得的力常数，间接得知化学键的强弱，也可以从正则振动频率来计算热力学函数等。
红外光谱的应用领域红外光谱法应用得较多的是在有机化学领域；对无机化合物和矿物的红外鉴定开始较晚，目前已经对许多无机化合物的基团、化合物的键及其他键的振动吸收波长范围作了测定，但是数量上远不及有机化合物，在应用方面亦不够广泛；在无机非金属材料学科中的应用和研究开展得较少。
[填空题]35红外光的波长范围是多少？
红外光依据波长可以划分为哪几部分？
参考答案：
波长在
0.77~1000μm范围内的电磁波。
近红外区：
0.77~
2.5μm，中红外区：
2.5~25μm，远红外区：
25~1000μm。
[填空题]36红外光谱法的特点、局限性和缺点是什么？
参考答案：
特点：
（1）特征性高。
几乎很少有两个不同的化合物具有相同的红外光谱图。
（2）它不受物质的物理状态的限制，气态、液态和固态均可以测定。
（3）所需测定的样品数量极少，只需几毫克甚至几微克，对于制备得到量极少的样品的测定十分有益。
（4）操作方便、测定的速度快，重复性好。
（5）已有的标准图谱较多，便于查阅。
局限性和缺点：
（1）灵敏度和精度不够高，含量﹤l％就难以测出。
（2）目前多数用在鉴别样品作定性分析，定量分析不仅需要标样，同时也难精确，更主要的是，由于大多数带的位置集中于指纹区使得谱带重叠现象频繁，解叠困难。
[填空题]37AES元素定量分析依据和分析方法是什么？
参考答案：
1）定量分析依据：
从样品表面出射的俄歇电子的强度与样品中该原子的浓度（单位面积或体积中的粒子数）有线性关系，因此可以利用这一特征进行元素的定量分析2）定量分析方法：
将样品所测的俄歇电子能谱中谱峰强度与标准样品的谱峰强
度在相同条件下比较，有近似的关系式：
，式中
C、Cs——分别代表样品与标准样品的浓度；
I、Is——分别代表样品与标准样品的谱峰强度。
[填空题]38测定材料的物相组成可用哪些方法？
各方法有什么特点？
参考答案：
1、X射线衍射分析，透射电子显微分析，电子衍射分析，红外光谱分析；
2、X射线衍射分析：
（1）每种元素特征X射线谱有若干条特定波长的X射线构成；
（2）每种元素有唯一对应的特征X射线谱。
透射电子显微分析：
（1）高分辨率：
点分辨率：
r=
0.23—
0.25nm，线分辨率：
r=
0.104—
0.14nm；
（2）高放大倍数：
100—80万倍，连续可调；
（3）电子衍射：
可进行结构分析。
电子衍射分析：
波长短，受物质的散射强。
单晶的电子衍射谱和晶体倒易点阵的二维截面完全相似。
衍射束强度有时几乎与透射束相当；散射强度高，电子穿透能力有限，比较适用于研究微晶、表面和薄膜晶体。
[填空题]39TiO2有金红石和锐钛矿两种晶型，用溶胶-凝胶法制备TiO2纳米晶，经600℃煅烧后得到白色粉体。
现要分析粉体的物相和粒度大小，请说明用什么分析方法？
参考答案：
物相分析：
1.用X射线衍射进行物相分析
2.用电子衍射进行物相分析粒度分析：
1.电镜（透射、扫描）
2.谢乐公式计算
40、在相同的热力学条件下，同种化学成分的物质，哪种状态的内能为最小（）
A.气体
B.液体
C.非晶态
D.晶态
参考答案：
D
41、下列哪项不是晶体的性质（）
A.最大的内能
B.自限性
C.均一性
D.对称性
参考答案：
A
42、晶体中的对称轴问题，不可能出现的轴次为（）
A.一次
B.五次
C.六次
D.三次
参考答案：
B
43、一次对称轴的对称型共有多少种（）
A.25
B.26
C.27
D.28
参考答案：
C
44、晶体中存在多少种晶类（）
A.30
B.31
C.32
D.33
参考答案：
C
45、旋转反映轴用下列哪种符号表示（）
A.C
B.P
C.S
D.T
参考答案：
C
46、α=β=γ=90°，a≠b≠c是哪种晶系的特点（）
A.等轴晶系
B.四方晶系
C.三斜晶系
D.斜方晶系
参考答案：
D
47、平行于a轴的的晶棱符号可表示为（）
A.
[110]
B.
[100]
C.
[010]
D.
[001]
参考答案：
B
48、对于体心格子其结点数为（）
A.2
B.4
C.1
D.3
参考答案：
A
49、一个食盐晶胞中含有几个NaCl分子（）
A.2
B.4
C.1
D.3
参考答案：
B
50、布拉维格子共有多少种（）
A.12
B.13
C.14
D.15
参考答案：
C
51、在等径球体的紧密堆积中，八面体空隙是由（）围成的。
A.四个球
B.六个球
C.八个球
D.十二个球
参考答案：
B
52、下面哪一项不属于晶体的性质（）
A.自限性
B.对称性
C.同向性
D.最大稳定性
参考答案：
C
53、四方晶系的几何常数为（）
A.a=b=cα=β=γ=90°
B.a=b≠cα=β=γ=90°
C.a=b=cα=β=γ≠90°
D.a≠b≠cα=β=γ=90°
参考答案：
B
54、均质体的折射率值有（）。
A.2个
B.1个
C.3个
D.4
个
参考答案：
B
55、单偏光显微镜不能观察到下面哪一个？
（）
A.晶体的形状
B.晶体的颜色
C.晶体的突起
D.晶体的结晶度
参考答案：
D
56、按照解理的完善程度，可以分为三类，其中不属于的是（）
A.完全解理
B.不完全解理
C.一般解理
D.中等解理
参考答案：
C
57、由矿物折射率与加拿大树胶的折射率不同引起的现象称为（）
A.突起
B.解理
C.多色性
D.粗糙
参考答案：
A
58、下列不属于消光的类型的是（）
A.平行消光
B.对称消光
C.正消光
D.斜消光
参考答案：
C
59、均质体光率体是一个（）
A.正方体
B.长方体
C.圆球体
D.椭球体
参考答案：
C
60、一轴晶正光性光率体的特点是（）
A.Ne B.Ne>No
C.Ne=No
D.Ng>Nm>Np
参考答案：
B
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