材料分析方法周玉第三版课后习题答案

1、在原子序24到74之间选择7种元素，根据它们的需施加的最低管电压是多少?激发出的荧光辐射的波长是以得到波长比入射x射线长的x射线，且波长随散射方向不(3)一个具有足够能量的x射线光子从原子内部打出一个K电子，当外层电子来填充K空位时，将向外辐射K系x射线，这种由x射线光子激发原子所发生的辐射过程，称荧(4)指x射线通过物质时光子的能量大于或等于使物质子从无穷远移至K层时所作的功W,称此时的光子波长λ称子跃入K层填补空位，此时多余的能量使L层中另一个电子获得能量越出吸收体，这样一个K层空位被两个L层空位代2、下面是某立方晶第物质的几个晶面，试将它们的面4、α-Fe属立方晶体，点阵参数a=。如用CrKaX射线=λ,故掠射角θ=arcsin,由以上公式得：2d(110)sinθ1=λ,得θ1=°,同理θ2=°,θ3=°空间将形成什么图案?为摄取德拜图相，应当采用什么样的答：当单色X射线照射圆柱柱多晶体试样时，衍射线2、原子散射因数的物理意义是什么?某元素的原子散射因数与其原子序数有何关系?答：原子散射因数f是一个原子中所有电子相干散射波的合成振幅与单个电子相干散射波的振幅的比值。它反映了原子将X射线向某一个方向散3、洛伦兹因数是表示什么对衍射强度的影响?其表达4、多重性因数的物理意义是什么?某立方第晶体，其{100}的多重性因数是多少?如该晶体转变为四方系，这个晶体的多重性因数会发生什么变化?为什么?答：表示某晶面的等同晶面的数目。多重性因数越大的多重性因子是6;如该晶体转变为四方晶系多重性因子是4;这个晶面族的多重性因子会随对称性不同而6、多晶体衍射的积分强度表示什么?今有一张用CuKa摄得的钨的德拜相，试计算出头4根线的相对积分强度和e-2M,以最强线的强度为100)。头4根线的θ值如下：2、同一粉末相上背射区线条与透射区线条比较起来其θ较高还是较低?相应的d较大还是较小?既然多晶粉末的小。产生衍射线必须符合布拉格方程，2dsinθ=λ,对于背3、衍射仪测量在入射光束、试样形状、试样吸收以及衍射线记录等方面与德拜法有何不同?答：入射X射线的光束：都为单色的特征X射线，都有光栏调节光束。不同：衍试样吸收：衍射仪法吸收时间短，德拜法吸收时间长，约为10~20h。4、测角仪在采集衍射图时，如果试样表面转到与入射线成30°角，则计数管与入射线所成角度为多少?能产生衍答：当试样表面与入射X射线束成30°角时，计数管与入射线所成角度为60°,能产生衍射的晶面与试样的自由表1、电子波有何特征?与可见光有何异同?见光小5个数量级。2、分析电磁透镜对电子波的聚焦原理，说明电磁透镜3、电磁透镜的像差是怎样产生的?如何来消除和减少像差?色差是电子波的波长或能量发生一定幅度的改变而造4、说明影响光学显微镜和电磁透镜分辨率的关键因素是什么?如何提高电磁透镜的分辨率?5、电磁透镜景深和焦长主要受哪些因素影响?说明电磁透镜的景深大、焦长长，是什么因素影响的结果?假设电1、透射电镜主要由几大系统构成?各系统之间关系如何?电子光学系统是透射电镜的核心，为电镜提供射线源，枪加速电子用的小电流高压电源和透镜激磁用的大电流低2、照明系统的作用是什么?它应满足什么要求?0到20倍范围调节。4、分别说明成像操作与衍射操作时各级透镜之间的相5、样品台的结构与功能如何?它应满足哪些要求?样品台的作用是承载样品，并使样品能作平移、倾斜、间很小，所以透射电镜的样品台很小，通常是直径3mm的薄持在样品座中并保持良好的热；在2个相互垂直方向上样品平移最大值为±1mm;样品平移机构要有足够的机械密度，6、透射电镜中有哪些主要光阑，在什么位置?其作用如何?答：透镜电镜中有三种光阑：聚光镜光阑、物镜光阑、聚光镜的作用是限制照明孔径角，在双聚光镜系统中，套取衍射来的斑点成像；选区光阑是在物品的像平面位置，7、如何测定透射电镜的分辨率与放大倍数。电镜的哪些主要参数控制着分辨率与放大倍数?答：分辨率：可用真8、点分辨率和晶格分辨率有何不同?同一电镜的这两种分辨率哪个高?为什么?2)在同一时间对分析点内所有元素X射线光子的能量3)结构简单，稳定性和重现性都很好4)不必聚焦，对样品表面无特殊要求，适于粗糙表面缺点：1)分辨率低。2)能谱仪只能分析原子序数大于11的元素；而波谱仪可测定原子序数从4到92间的所有元素。3)能谱仪的Si(Li)探头必须保持在低温态，因此必须2、举例说明电子探针的三种工作方式在显微成分分析分析点的X射线谱线；用能谱仪分析时，几分钟内即可直射线信号的位置把电子束沿着指定的方向作直线轨迹扫描，(3)、面分析：电子束在样品表面作光栅扫描，将谱仪3、要在观察断口形貌的同时，分析断口上粒状夹杂物的化学成分，选用什么仪器?用怎样的操作方式进行具体分析?答：若观察断口形貌，用扫描电子显微镜来观察：而要分析夹杂物的化学成分，得选用能谱仪来分析其化学成分。a、沿晶断口分析：靠近二次电子检测器的断裂面亮度大，背面则暗，故短裤呈冰糖块状或呈石块状。沿晶断口属于脆性断裂，断口上午塑性变形迹象。韧窝底部比较平坦，图像亮度较低。韧窝断口是一种韧性断裂断口，无论是从试样的宏观变形行为上，还是从断口的微观区域上都能看出明显的塑性变形。韧窝断口是穿晶韧性断c、解理断口分析：由于相邻晶粒的位相不一样，因此解理断裂纹从一个晶粒扩展到相邻晶粒内部时，在晶界处开始形成河流花样即解理台阶。解理断裂是脆性断裂，是沿着某特定的晶体学晶面产生的穿晶断裂。d、纤维增强复合材料断口分析：断口上有很多纤维拔纤维与基体脱粘后断裂位置在基体中，所以断口山更大量露出的拔出纤维，同时还可看到纤维拔出后留下的孔洞。身是复杂而精密的组件，能进行平移、倾斜和转动等运动。强度。因试样各点状态不同(形貌、成分差异),在荧光屏上大。因为电子束穿入样品激发二次电子的有效深度增加了，应用：a、断口分析1)沿晶断口；2)韧窝断口；3)解4)纤维增强复合材料断口。b、样品表面形貌特征1)烧结样品的自然表面分析2)c、材料形变和断裂过程的动态分析1)双相钢2)复合材料Z?,ib?.不同成分---?b不同---电子强度差----衬度背散射电子用于：形貌分析——来自样品表层几百nm1、电子束入射固体样品表面会激发哪些信号?他们有分析以及结构分析。2)二次电子：能量较低；来自表层5—10nm深度范围；对样品表面化状态十分敏感。不能进行成分分析，主要用于分析样品表面形貌。相反；与背散射电子的衬度互补。吸收电子能产生原子序数衬度，即可用来进行定性的微区成分分析。4)透射电子：透射电子信号由微区的厚度、成分和晶体结构决定。可进行微区成分分析。的区域6)俄歇电子：各元素的俄歇电子能量值很低；来自样品表面1—2nm范围。它适合做表面分析。2、当电子束入射重元素和轻元素时，其作用体积有何不同?各自产生的信号的分辨率有何特点?当电子束进入轻元素样品表面后悔造成滴状作用体积。入射电子束进入浅层表面时，尚未向横向扩展开来，因此二次电子和俄歇电子的分辨率就相当于束斑的直径。入射电子束进入样品较深部位时，向横向扩展的范围变大，则背散射电子的分辨率较低，而特征X射线的分辨率最低。当电子束射入重元素样品中时，作用体积呈半球状。电子书进入表面1)、从实物或大块试样上切割厚度为0。3~0mmBragg条件，或B晶粒内满足"双光束条件",则通过(hk1)B晶粒相对A晶粒的像衬度为(?I4、双光束近似：假定电子束透过薄晶体试样成像时，柱体近似是把成像单元缩小到和一个晶胞相当的尺度。试样下表面某点所产生的衍射束强度近似为以该点为中心等厚条纹：等厚条纹：当S=C时和g2所对应的晶面he内，即b应该平行于这两个晶面的交6、如果将作为位错消光的有效判据，那么，在进行位错Burgers矢量测定时，只，请分析为什么?要找到产生该说明其衬度本质上三关和由位错附近的点阵畸变所发生的，格条件时，它的衍射角θ很小，约为10rad。C、电子衍射能在同一试样上将形貌观察与结D、电子衍射操作时采用薄晶样品，增加了倒易阵点和2、倒易点阵与正点阵之间关系如何?倒易点阵与晶体的电子衍射斑点之间有何对应关系?答：倒易点阵与正点阵3、何谓零层倒易截面和晶带定理?说明同一晶带中各答：晶体中，与某一晶向[uvw]平行的所有晶面属于同中，这个倒易平面与Z垂直。由正、倒空间的对应关系，与Z垂直的倒易面为*,即[uvw]⊥(uvw)*,因此，由同晶带的晶面构成的倒易面就可以用*表示，且因为过原点0*,则称为0层倒易截面*。4、透射电镜的主要特点是可以进行组织v=c/λ=3*108/(*10-9)=*10铅发射最短波长λ0=/V=1-6.为使CuKa线的强度衰减1/2,需要多厚的Ni滤波片?。1-7.CuKa1和CuKα2的强度比在入射时为2:1,利用算得的Ni滤波片之后其比值会有什么变化?解：设滤波片的厚度为t根据公式I/I0=e-Umpt;查表得铁对CuKa的μm=,有：E=hv=h*c/λ=*10-34**102-2.将下面几个干涉面按面间距的大小排列。?1?1?1?0;有：1?1?晶面(110)、(311)、(132)是否属于同一晶带晶带轴是2-7.当X射线在原子上发生散射时，相邻原子散射线程差为波长的整数倍而产生干涉加强后才可能有反射线存2-8什么叫干涉面当波长为λ的X射线在晶体上发生衍射时相邻两个hkl晶面衍射线的波程差是多少的X射线照射到晶体上发生衍射相邻两个hkl晶面的波程差是nλ,相2-9准备摄照下面3种晶体粉末相，试预测出最初3根线条的2和hkl,