材料结构表征作业答案

1、材料结构表征作业答案答：答：1.1.用平行的直线将代表构成晶体的所有原子的格点连接用平行的直线将代表构成晶体的所有原子的格点连接起来构成的网格称为晶格起来构成的网格称为晶格. . 对于简单晶格，由一个格点沿着各个方向按一定的平移对于简单晶格，由一个格点沿着各个方向按一定的平移周期进展平移就可以得到整个晶格。对于复式晶格，由一个周期进展平移就可以得到整个晶格。对于复式晶格，由一个格点沿着各个方向按一定的平移周期进展平移就可以得到子格点沿着各个方向按一定的平移周期进展平移就可以得到子晶格，多个子晶格套构得到整个晶格。这就是晶格的周期性。晶格，多个子晶格套构得到整个晶格。这就是晶格的周期性。空间点阵

2、可以描述其周期性。空间点阵可以描述其周期性。2.2.简单格子是由同一类等同原子构成的晶格，其物理学原胞简单格子是由同一类等同原子构成的晶格，其物理学原胞仅包含一个原子；复式格子是由两类或两类以上的等同原子仅包含一个原子；复式格子是由两类或两类以上的等同原子构成的晶格，其物理学原胞包含两个或两个以上的原子。等构成的晶格，其物理学原胞包含两个或两个以上的原子。等同原子：所处的物质环境和几何环境都一样的同一种原子。同原子：所处的物质环境和几何环境都一样的同一种原子。 3. 3. 空间点阵是一个从晶体构造中由等同原子抽象出的几空间点阵是一个从晶体构造中由等同原子抽象出的几何点在空间周期性分布形成的无限

3、阵列或概括地表示晶体何点在空间周期性分布形成的无限阵列或概括地表示晶体构造中等同点周期排列规律的无限大空间几何图形。构造中等同点周期排列规律的无限大空间几何图形。BravaisBravais格子的选取原那么格子的选取原那么 布拉菲格子的选取原那么：布拉菲格子的选取原那么：1 1所选单位格子应能所选单位格子应能够反映整个晶体对称性点阵固有的点群对称性；够反映整个晶体对称性点阵固有的点群对称性； 2 2所选单位格子的平面角尽可能为直角，基矢单位格子的所选单位格子的平面角尽可能为直角，基矢单位格子的棱边长度尽可能相等；棱边长度尽可能相等；3 3单位格子的体积尽可能小。单位格子的体积尽可能小。 有四种

4、根本类型：简单、体心、面心和底心。有四种根本类型：简单、体心、面心和底心。 共有共有1414种布拉菲格子。种布拉菲格子。 4. 4. 描述晶体构造周期性和对称性的单元叫晶体学原胞或描述晶体构造周期性和对称性的单元叫晶体学原胞或晶胞。晶胞。 晶体构造被它所具有的平行六面体形状的晶体构造被它所具有的平行六面体形状的BravaisBravais单位格子所划出来的那一局部晶体构造称为晶胞单位格子所划出来的那一局部晶体构造称为晶胞 。 用晶格常数用晶格常数a,b,c, ,)a,b,c, ,)来描述其形状和来描述其形状和大小。大小。 5. 5. 根据晶体对称性，晶体可以分为三斜、单斜、正交、根据晶体对称性

5、，晶体可以分为三斜、单斜、正交、三方、四方、六方和立方。三方、四方、六方和立方。）所以晶面指数为（得到分别代入晶面方程）；（将晶面上三个点的坐标111) 1( :1:1:2121tlzkyhx01/22/1111100lkhtkhtlkhth6. 晶面上三点晶面上三点1 0 0;1 1 1;1/2 1/2 0,求所在晶面的晶面求所在晶面的晶面指数指数hkl和该晶面族中最靠近原点的晶面在三个晶和该晶面族中最靠近原点的晶面在三个晶轴上的分数截距。轴上的分数截距。该晶面族中最靠近原点的该晶面族中最靠近原点的晶面在三个晶轴上的分数晶面在三个晶轴上的分数截距分别为截距分别为1，1，-1。作业作业2 2H

6、KLHKLHKLgdcLbKaHg1,*解：1. 利用倒易矢量定义和根本性质求四方晶系晶面间距公式。利用倒易矢量定义和根本性质求四方晶系晶面间距公式。作业作业3 3222222*22*22*22*2/ )(1/ 1,/ 1;)()(1cLaKHcLbKaHdccabacbacLbKaHcLbKaHggdHKLHKLHKLHKL111111、g g120120，均在过原点的倒易面上，求该倒易面对，均在过原点的倒易面上，求该倒易面对应晶带轴应晶带轴r r的指数的指数uvwuvw3.3.求两晶带求两晶带r111r111和和r110r110构成的交面。构成的交面。4.4.画出简立方晶格倒易面画出简立方

7、晶格倒易面 (110)(110)* * 上的五个点。上的五个点。(1-10),(001)(1-10),(001)112)101(第二章第二章 作业作业4 1 x射线穿过物质时可发生哪三种根本过程？射线穿过物质时可发生哪三种根本过程？2 散射分为哪两种？用于散射分为哪两种？用于x射线衍射分析的是哪种散射？射线衍射分析的是哪种散射？3 x射线吸收常伴随效应有哪些？在这些效应中产生的反响射线吸收常伴随效应有哪些？在这些效应中产生的反响被照物质化学成分的讯号有哪些？被照物质化学成分的讯号有哪些？4 质量吸收系数的定义，与哪些因素有关？质量吸收系数的定义，与哪些因素有关？5 吸收限的定义及应用。吸收限的

8、定义及应用。答：答：1.散射、吸收和透射。散射、吸收和透射。2. 相干散射和非相干散射；相干散射。相干散射和非相干散射；相干散射。3. 光电效应和俄歇效应；光电子、俄歇电子和荧光光电效应和俄歇效应；光电子、俄歇电子和荧光x射线。射线。4. m 为质量吸收系数，为质量吸收系数，t为为x射线穿透物质的厚度。射线穿透物质的厚度。 质量吸收系数表示单位重量物质对质量吸收系数表示单位重量物质对X射线强度的衰减程度。射线强度的衰减程度。5. m随随的变化是不连续的，其间被锋利的突变分开。的变化是不连续的，其间被锋利的突变分开。 m突变对应的波长为吸收限。吸收限与原子能级的精细构突变对应的波长为吸收限。吸收

9、限与原子能级的精细构造对应。如造对应。如L系有三个亚层，有三个吸收限。系有三个亚层，有三个吸收限。 应用：应用：1滤波片的选择，滤波片的选择，2阳极靶的选择，阳极靶的选择，3激发电压激发电压的计算，的计算，4利用吸收限作原子内层能级图利用吸收限作原子内层能级图ttTmeIeII0/033ZKm第三章第三章 作业作业 5-61.1.写出衍射矢量方程，并根据厄瓦尔德图解原理说明多晶写出衍射矢量方程，并根据厄瓦尔德图解原理说明多晶试样衍射把戏形成的原因。试样衍射把戏形成的原因。2.2.计算计算CuCu面心立方晶体构造的构造因子，并讨论消光面心立方晶体构造的构造因子，并讨论消光条件。条件。3.3.计算

10、计算NaClNaCl面心立方点阵的构造因子。并讨论消光条面心立方点阵的构造因子。并讨论消光条件。件。 (NaCl(NaCl的晶体构造可以看成两个面心立方晶格沿晶轴平的晶体构造可以看成两个面心立方晶格沿晶轴平移移1/21/2基矢基矢a a或或b b或或c c大小套构而成的。晶胞中包含两大小套构而成的。晶胞中包含两类原子类原子NaNa和和ClCl。) )解：解：1.HKLgss0布拉格方程的矢量式布拉格方程的矢量式-衍射矢量方程：衍射矢量方程：根据厄瓦尔德图解原理，粉末多晶体衍射的厄瓦尔德图根据厄瓦尔德图解原理，粉末多晶体衍射的厄瓦尔德图解应如下图。由于粉末多晶晶粒空间取向的随机分布，解应如下图。

11、由于粉末多晶晶粒空间取向的随机分布，倒易空间由一系列的同心倒易球组成。倒易球与反射球倒易空间由一系列的同心倒易球组成。倒易球与反射球的交线是一个圆，从这个交线圆向反射球心连线形成衍的交线是一个圆，从这个交线圆向反射球心连线形成衍射线圆锥，锥顶角为射线圆锥，锥顶角为44。2. 面心点阵的每个晶胞中有面心点阵的每个晶胞中有4个同类原子，其坐标为个同类原子，其坐标为000，1/2 1/2 0， 1/2 0 1/2， 0 1/2 1/221212sin2cos2njjjjjnjjjjjHKLLZKYHXfLZKYHXfF当当H、K、L全为奇数或偶数时，那么全为奇数或偶数时，那么H+K、H+K、K+L均

12、为偶数，这时：均为偶数，这时：当当H H、K K、L L中有中有2 2个奇数一个偶数或个奇数一个偶数或2 2个偶数个偶数1 1个奇个奇数时，那么数时，那么H+KH+K、H+LH+L、K+LK+L中总有中总有两项为奇数一项为偶数，此时：两项为奇数一项为偶数，此时：)(hsin)cos(heeF2Cl22ClhiClh21i2ClNaCl2FFFFFFFFNaNaClNaNa面心面心面心面心3.当当H、K、L全为偶数或奇数时，全为偶数或奇数时，ClNa2ClNa2Cl4f4f4f4f)cos(h2NaClNaNaClFFFF消光 当当H、K、L奇偶混合时，奇偶混合时，0)cos(h02Cl2FFF

13、FNaNaCl面心消光0 0 ，R185mm，求薄膜的厚度，求薄膜的厚度0.150mm。2. A和和B两组元组成的固溶体中，含量为两组元组成的固溶体中，含量为x的的B原子的固溶体原子的固溶体A1-xBx的点阵参数为的点阵参数为0.5195nm，A和和B组元的的点阵常数分别为组元的的点阵常数分别为0.5206nm和和0.5096nm。用。用Vegard定律定律求固溶体的组分求固溶体的组分x=0.10。)2(cos2Rt%100ABAxaaaax第四章第四章 作业作业6-9 3.用点阵参数法测定相图相界的主要原理是什么？用点阵参数法测定相图相界的主要原理是什么？ 答：用点阵参数法测定相图的相界的主

14、要原理是答：用点阵参数法测定相图的相界的主要原理是: 随合金成分的变化，物相的点阵参数在相界处的不连续性。随合金成分的变化，物相的点阵参数在相界处的不连续性。具体说是两点：第一，在单相区点阵参数随成分变化显著，具体说是两点：第一，在单相区点阵参数随成分变化显著，而同一成分该物相的点阵参数随温度的变化甚微；第二，在而同一成分该物相的点阵参数随温度的变化甚微；第二，在双相区某相的点阵参数随温度而变化而不随合金的成分变化。双相区某相的点阵参数随温度而变化而不随合金的成分变化。 4.点阵常数准确测定时为什么选用高角度衍射线条？点阵常数准确测定时为什么选用高角度衍射线条？答：因为答：因为 ，所以在测量误

15、差，所以在测量误差一定一定的条件下，的条件下，越大越大 ，点阵常数的相对误差越小。因，点阵常数的相对误差越小。因此进展点阵常数的准确测定时要选择高角度的衍此进展点阵常数的准确测定时要选择高角度的衍射线条。射线条。 ),(立方晶系aactgdd 5.点阵常数准确测定的途径和数据处理方法？点阵常数准确测定的途径和数据处理方法？ 1仪器设计和实验方面尽量做到理想，消除系统的偶仪器设计和实验方面尽量做到理想，消除系统的偶然误差和系统误差。然误差和系统误差。 2探讨系统误差所遵循的规律，从而用图解外推法或探讨系统误差所遵循的规律，从而用图解外推法或计算法消除系统误差求得准确值。计算法消除系统误差求得准确

16、值。6.某次实验测得数据如下，请标出是什么晶体构造，并计算出某次实验测得数据如下，请标出是什么晶体构造，并计算出对应的晶面指数。对应的晶面指数。面心面心立方立方构造构造7. 定性相分析的依据：任何一种结晶物质都具有特定的晶体构定性相分析的依据：任何一种结晶物质都具有特定的晶体构造，在一定波长的造，在一定波长的X射线照射下，每种晶体物质都给出自己射线照射下，每种晶体物质都给出自己特有的衍射把戏。每一种晶体物质和它的衍射把戏都是一一特有的衍射把戏。每一种晶体物质和它的衍射把戏都是一一对应的。多相试样的衍射把戏是由它和所含物质的衍射把戏对应的。多相试样的衍射把戏是由它和所含物质的衍射把戏机械叠加而成

17、。机械叠加而成。 通常用通常用d晶面间距表征衍射线位置和晶面间距表征衍射线位置和I衍射线相对强度衍射线相对强度的数据代表衍射把戏。用的数据代表衍射把戏。用d-I数据作为定性相分析的根本判据。数据作为定性相分析的根本判据。8. 定量分析的根本原理：定量分析的根本原理： 定量相分析的理论根底对于单一物相而言，物相的衍射强度定量相分析的理论根底对于单一物相而言，物相的衍射强度与该物相参加衍射的体积成正比。与该物相参加衍射的体积成正比。 在多相物质衍射把戏中，由于吸收的影响，某一相的衍射强在多相物质衍射把戏中，由于吸收的影响，某一相的衍射强度与该相参加衍射的体积不再成线性关系。在多相物质定量度与该相参

18、加衍射的体积不再成线性关系。在多相物质定量相分析方法中，要想从衍射强度求得各相的含量，必须处理相分析方法中，要想从衍射强度求得各相的含量，必须处理样品吸收的影响。这是定量相分析中处理的主要问题。衍生样品吸收的影响。这是定量相分析中处理的主要问题。衍生出多种方法，如出多种方法，如k值法、内标法、绝热法等。绝热法实用方值法、内标法、绝热法等。绝热法实用方程如下：程如下：2jjjVCKI niijiAjAAKIKI1/9.9.试样：由刚玉试样：由刚玉A A、莫莱石、莫莱石M M、石英、石英Q Q和方和方解石解石C C四个相组成，各待测相的参比强度四个相组成，各待测相的参比强度 复合样中各峰的强度，复

19、合样中各峰的强度，IMIM120+210120+210=922=922， ICIC101101=6660=6660， IAIA113113=4829=4829求各相的百分含量。求各相的百分含量。 16. 9,08. 8,47. 2CAQAMAKKK8604)1110(QI69941 .72710653 .373482916.9666008.8860447.2922148291niijiKI%0.6969941/4829/1niijiAAAAKIKI%3.5699447.2/922/1niijiMAMMKIKI%2.15699408.8/8604/1niijiQAQQKIKI%5 .106994

20、16. 9/6660/1niijiCACCKIKI解：解：10. 10. 用柯西分布法计算晶粒大小和晶格畸变，原始数用柯西分布法计算晶粒大小和晶格畸变，原始数据如下据如下 ：nmDDD21)10318. 7/(154056. 0)sin4cos/(100 . 4468. 15927. 0sinsin4cos-cossin41cossin41cos31114212211222111）（02322201311191.46,10986. 830.21,10225. 7bBbB解：将数据代入公式1. Al, 1. Al, 面心立方构造面心立方构造FCCFCC,a=0.44049nm,a=0.44049

21、nm,RA=RB=16.2mm,Rc=26.5mm,RA=RB=16.2mm,Rc=26.5mm,( RA RB0, ( RA RC0,( RA RB0, ( RA RC0,求求A A、B B、C C等的指数和等的指数和LL。第五章第五章 作业作业11 8:3:3:)( : )( : )(:321232323222222212121232221NNNLKHLKHLKHRRR)220() 111 ()111(nm12mm. 4344049/. 0*2 .16N/RaRdL2. 2. 什么是衬度？透射电子衬度像的形成机制有哪些？什么是衬度？透射电子衬度像的形成机制有哪些？3. 3. 什么是明场像和

22、暗场像？它们之间有何关系？什么是明场像和暗场像？它们之间有何关系？4. 4. 等厚条纹和等倾条纹的特点及其衬度来源？等厚条纹和等倾条纹的特点及其衬度来源？5. 5. 晶体的不完整性包括哪几个方面？不完整晶体的衬晶体的不完整性包括哪几个方面？不完整晶体的衬度来源是什么度来源是什么? ?位错、层错像的特点？位错、层错像的特点？ 3. 明场像明场像上述采用物镜光栏将衍射束挡掉，只让透上述采用物镜光栏将衍射束挡掉，只让透射束通过而得到图象衬度的方法称为明场成像，所得射束通过而得到图象衬度的方法称为明场成像，所得的图象称为明场像。的图象称为明场像。 暗场像暗场像用物镜光栏挡住透射束及其余衍射束，而用物镜

23、光栏挡住透射束及其余衍射束，而只让一束强衍射束通过光栏参与成像的方法，称为暗只让一束强衍射束通过光栏参与成像的方法，称为暗场成像，所得图象为暗场像。场成像，所得图象为暗场像。 只有晶体试样形成的衍衬像才存明场像与暗场像之分，只有晶体试样形成的衍衬像才存明场像与暗场像之分，其亮度是明暗反转的，即在明场下是亮线，在暗场下其亮度是明暗反转的，即在明场下是亮线，在暗场下那么为暗线，其条件是，此暗线确实是所用的操作反那么为暗线，其条件是，此暗线确实是所用的操作反射斑引起的。射斑引起的。 电子衍射衬度的表达式是偏离矢量的函数，随着偏离矢量电子衍射衬度的表达式是偏离矢量的函数，随着偏离矢量的改变，衬度改变，

24、这是等倾条纹产生的原因。强度将随的改变，衬度改变，这是等倾条纹产生的原因。强度将随偏离参量偏离参量s s变化而呈单缝衍射函数的形式变化，衍射强度变化而呈单缝衍射函数的形式变化，衍射强度在在s=0s=0处有强度的主极大处有强度的主极大, ,主极大的半宽高为主极大的半宽高为1/t 1/t 。 5. 5. 由于晶体的不完整性，附加位相因子由于晶体的不完整性，附加位相因子eiei的引入将使的引入将使缺陷附近点阵发生畸变的区域应变场内的衍射强度不缺陷附近点阵发生畸变的区域应变场内的衍射强度不同于无缺陷的区域相当于理想晶体从而在衍射图象中同于无缺陷的区域相当于理想晶体从而在衍射图象中获得相应的衬度。不完整

25、包括由于晶体取向关系的改变获得相应的衬度。不完整包括由于晶体取向关系的改变而引起的不完整性；晶体缺陷引起的不完整；相转变引起而引起的不完整性；晶体缺陷引起的不完整；相转变引起的晶体不完整性。的晶体不完整性。 位错线像总是出现在它的实际位置的某一侧位错线像总是出现在它的实际位置的某一侧,说明其衬度说明其衬度本质上是由位错附近的点阵畸变所产生的本质上是由位错附近的点阵畸变所产生的,叫做叫做“应变场应变场衬度衬度. 位错线像总是有一定的宽度位错线像总是有一定的宽度(一般在一般在30-100左右左右). 衍射强度随层错所在位置的深度衍射强度随层错所在位置的深度t1周期变化，周期为周期变化，周期为1/s

26、 ，与层错的类型无关，其周期函数与等厚条纹一样，都是余与层错的类型无关，其周期函数与等厚条纹一样，都是余弦函数。层错的衍衬象表现为一组平行于样品外表和层错弦函数。层错的衍衬象表现为一组平行于样品外表和层错交线的明暗相间的条纹；层错条纹的强度总是中心对称的，交线的明暗相间的条纹；层错条纹的强度总是中心对称的，这一点是层错条纹区别于等厚条纹的最本质特点；当这一点是层错条纹区别于等厚条纹的最本质特点；当层错面平行样品外表时将不显示衬度。层错面平行样品外表时将不显示衬度。1.1.什么是化学位移？它与哪些因素有关？什么是化学位移？它与哪些因素有关？2.XPS2.XPS谱上的光电子主线的特点及光电子线的伴

27、线有哪些？谱上的光电子主线的特点及光电子线的伴线有哪些？3.XPS3.XPS定性和定量分析的依据分别是什么？定性和定量分析的依据分别是什么？化学位移化学位移:同种原子由于处于不同的化学环境，引起内壳层电子结合能的变同种原子由于处于不同的化学环境，引起内壳层电子结合能的变化，在谱图上表现为谱线的位移现象。与研究原子结合的原子的电负性对化，在谱图上表现为谱线的位移现象。与研究原子结合的原子的电负性对化学位移的影响较大；当某元素的原子处于不同的氧化态时，它的结合能将化学位移的影响较大；当某元素的原子处于不同的氧化态时，它的结合能将发生变化。发生变化。XPS定性和定量分析的依据是峰位和峰强度比对附录中的结合能数据；定性和定量分析的依据是峰位和峰强度比对附录中的结合能数据；Cx = (Ix/Sx)/( Ii/Si) 1 1. .热分析的主要方法及其区别热分析的主要方法及其区别 2.2.根据差热曲线方程分析，如何提高仪器的灵敏度？根据差热曲线方程分析，如何提高仪器的灵敏度？ 3.3.升温速率如何影响差热分析曲线中峰的形状、位置升温速率如何影响差热分析曲线中峰的形状、位置及相邻峰的分辨率以及基线？及相邻峰的分辨率以及基线？ 4.4.差热分析有哪些方面的应用？差热分析有哪些方面的