材料现代分析方法试题库

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一、填空

1、第一个发现X射线的科学家是,第一个进行X射线衍射实验的科学

家是。

2、X射线的本质是,其波长为o

3、X射线本质上是一种，它既具有性，又具有

性，X射线衍射分析是利用了它的o

4、特征X射线的波长与和无关。而与有关。

5、X射线一方面具有波动性，表现为具有一定的,另一方面又具有粒子

性，体现为具有一定的,二者之间的关系为o

6、莫塞来定律反映了材料产生的与其的关系。

7、从X射线管射出的X射线谱通常包括和八

8、当高速的电子束轰击金属靶会产生两类X射线，它们是和

，其中在X射线粉末衍射中采用的是O

9、特征X射线是由元素原子中引起的，因此各元素都有特定的

和电压，特征谱与原子序数之间服从定

律。

10、同一元素的入Kid、入KU2、入KP的相对大小依次为；能量从小

到大的顺序是O(注：用不等式标出)

11、X射线通过物质时，部分X射线将改变它们前进的方向，即发生散射现象。

X射线的散射包括两种：和。

12、加+切+/卬=0关系式称为，若晶面(hkl)和晶向［uvw］满足该关

系式，表明o

15、倒易点阵是由晶体点阵按照

''-1做工力式中，可为倒易点阵基矢，瓦为正点阵基矢

的对应关系建立的空间点阵。在这个倒易点阵中，倒易矢量笈的坐标表达

式为，其基本性质为

14、X射线在晶体中产生衍射时，其衍射方向与晶体结构、入射线波长和入射线

方位间的关系可用、、和

____________________四种方法来表达。

15、当波长为入的X射线照射到晶体并出现衍射线时，相邻两个（hkl）反射线

的波程差是,相邻两个（HKL）反射线的波程差是o

16、布拉格公式X=2dsin9中X表示,d表示,8表

不0

17、获得晶体衍射花样的三种基本方法是、、

18.获得晶体衍射花样三种基本的方法中，劳埃法是通过改变来获得衍

射花样的，主要用于判断;旋转单晶法是旋转晶体，改

变来获得衍射花样的，主要用于研究:粉末法是通过单色

X射线照射多晶体样品，改变来产生衍射的，测定样品的o

19、当X射线照射在一个晶体时，产生衍射的必要条件是，而产

生衍射的充要条件是0

20、X射线的衍射的强度主要取决于和o

21、X射线衍射仪探测器主要性能是、、

22、测角仪在工作时，为了使样品与计数管始终在同一个上，二

者的转速必须保持o

23、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—;能产生衍射的晶面，与试样的自由表面呈关系。

24、粉末照相法底片安装方法有三种：、

和O

25、粉末衍射仪法衍射峰20角的测量方法有、、

26、多晶X射线粉末衍射分析方法通常有和两种。

27.X射线衍射仪的新进展主要有、、

_________三个方面。

28、PDF卡片的二种常用的数值索引是索引和索引，前者

是按衍射线的顺序排列的，后者是按衍射线的顺序排列的。

29、利用衍射卡片鉴定物相的主要依据是,参考o

30、X射线衍射定量分析的方法有、、

31、精确测定点阵参数校正或消除误差常用的有哪三种方法？

有、、三种方法。

32、X射线衍射仪测定宏观应力的方法主要有和两种。

33、为了测得材料表面沿某个方向上的宏观应力，至少要测个方向上某晶

面的晶面间距，相应的方法称为。

34、织构表示方法有、、三种

35、计算机技术在多晶体衍射中的应用主要有二个方面：①、

②、③O

36、光学显微镜是可见光束通过光学透镜发生达到放大的目的，而

成像于;电子显微镜是电子束通过电磁场（电子透镜）

发生达到放大的目的，并成像于o

37、电镜中透镜分辨本领取决于和

38、波谱仪分析的元素范围为,能谱分析的元素范围为

39、扫描电镜图像的分辨率决定于和

40、透射电镜中的电子光学系统可分为、和

__________三部分。

41、倒易矢量的长度等丁正点阵中o

42、爱瓦尔德球图解法是的几何表达形式。

43、电子衍射基本公式R=XLg中的R表示,兀表示,L

表示，g表示。

44、谱仪的分辨率是的能力。

62、TEM的电子光学系统是由

_______________________________组成的。

63、平行于膜面的层错衬度特征是,

倾斜与膜面的层错衬度特征是，

64、影响SEM分辨率的主要因素有.

65、通常SEM的分辨率是指,其成像衬度原理

为。

66、完整晶体和不完整晶体运动学理论衍射振幅的表达式为：

夕（完整晶体）

5=2^T5z)exp(-2ngR瓦

（不完整晶体）

对于给定的缺陷，R（x,y,z）是确定的，g是用于成像的操作反射，令N二g.R,

则缺陷是否可见的重要判据是;各类型位错衬度消失的一个实

际可行的有效判据是o

67、消光距离与是指.

68、结构消光是指.

•O

69、电子衍射的相机常数为,其物理含义

是o

70、衡量透镜的性能优劣的指标是,它取决于

___________________________________________________________O

71、商品TEM的三个主要指标是、、o

72、制备复型的材料应具备的性质要求是.

•O

73、双光束衍射条件是L

74、产生电子衍射的必要条件是,

充分条件是。

75、电子衍射的相机常数为,其物理含义

是o

76、苯环的红外光谱吸收峰主要可能出现在cm-'ci

cm',cm-1;其紫外主要吸收的位置在o

77、判断苯环上取代基数量和位置的两处吸收带分别在cm-1和

苯环的紫外特征吸收波长在nm0

78、下表列出几个红外吸收的波数，请填入相应的可能存在的基团。

1650cm'11715cm-12720cm-11460cm-13300cm-1

79、紫外光谱由能级跃迁产生，而红外光谱

由能级跃迁产生。

80、城基连在苯环上，则吸收峰从cm"变为cm-1,原因是一。

81、样品在cn『和cm”有吸收峰，则可能含有水，进一步检验是否有水

的办法有：-

82、影响红外光谱吸收峰位置的主要因素有：,,,

83、凝胶色谱的紫外检测器可适于检测以下类型的材料：

84、拉曼光谱与红外光谱在数值相等，但选律不同，前者适合于研究

，后者则适合于研究。

二、选择题

1、特征X射线产生的机理是：（)

①高速电子受阻②原子内层电子跃迁③外层电子被打掉。

2、X射线连续谱中存在一个短波极限，其波长入=（）

①1.24/V（千伏）nm②12.4/V（千伏）nm③nm

3、滤波的目的是：（）

①避免荧光辐射②获得K系单色③防匚光电效应

4、物质对X射线的吸收主要是由（）

①散射②热效应③光电效应引起的

5、吸收因子A（0）越大，则X射线衍射累积强度（）

①越大②越小③不影响

6、在dcbye照相法中，不受底片收缩影响的底片安装方法是（）

①正装②反装③不对称

7、电子从L层跃迁到K层的几率比从M层跃迁到K层的几率约大（）

①5倍②3倍③7倍

8、宏观内应力对X射线衍射花样的影响是：（）

①衍射线加宽②衍射线角位移③衍射线强度减弱④衍射增多

9、系统消光规律中同种原子体心晶胞的晶面存在衍射的是（）。

①（110）②（203）③（100）

10、在点阵参数精测中，应尽可能选择（）衍射线。

①高强度②相邻③高角度

11、通过透镜中心且与主轴垂直的平面叫做（）。

①焦平面②透镜主平面③像平面

12、由电磁透镜磁场中近轴区域对电子束的折射能力与远轴区域不同而产生1勺的

像差，称为（）。

①球差②像散③色差

13、在透射电镜中称为衬度光阑的是（）。

①聚光镜光阑②物镜光阑③选区光阑

14、把透镜物平面允许的轴向偏差定义为透镜的（）。

①景深②焦长③球差

15、倒易点阵中的一点代表的是正点阵中的（）。

①一个点②一个晶面③一组晶面。

16、电子枪中控制电子流量和流向的是（）。

①阴极②栅极③阳极

17、吸收电子的产额与样品的原子序数关系是原子序数越小，吸收电子（）。

①越多②越）③不变

18、让透射束通过物镜光阑而把衍射束挡掉得到图像衬度的方法，叫做（）。

①明场成像②暗场成像③中心喑场成像

19、入射电子波在样品中振荡的深度周期叫做（）。

①衍射衬度②消光距离③偏离矢量

20、当晶体内部的原子或离子产生有规律的位移或不同种原子产生有序排列时，

将引起其电子衍射结果的变化，即可以使本来消光的斑点出现，这种斑点称为

（）O

①二次衍射斑点②高阶劳爱斑点③超点阵斑点

21、据Ewakl图解可知，满足衍射条件的晶面倒易点阵，落在半径为（）

①1/入②2/入③2入④1/2入为半径的反射球面上

22、色差是一种（）。

①球差②像差③像散

23、把透镜像平面允许的轴向偏差定义为（）。

①球差②景深③焦长

24、电子枪中给电子加速的称为（）。

①阳极②阴极③栅极

25、二次电子的产额随样品的倾斜度成变化，倾斜度最小，二次电子产额（）。

①最少②最多③中等

26、产生俄歇电子深度范围为表层以下（）。

①lOnni左右②2111n左右⑤Inin左右

27、影响电镜中透镜分辨本领主要是衍射效应和（）。

①像散②球差③色差

28、塑料一级复型的分辨率一般只能达到（）。

①5nm左右②10nm左右③20nm左右

29、通过倒易点阵可以把晶体的电子衍射斑点直接解释成晶体相应（）的衍

射结果。

①质点②晶面③晶胞

3（）、在入射电子束作用下被轰击出来并离开样品表面的样品的核外电子叫做

（）O

①二次电子②背散射电子③俄歇电子

31、能谱仪的分辨率比波谱仪（）。

①高②低③相同

32、通过透镜中心且与主轴垂直的平面叫做（）。

①焦平面②透镜主平面③像平面

33、二次电子的产额随样品的倾斜度成变化，倾斜度最小，二次电子产额（）。

①最少②最多③中等

34、在透射电镜中称为衬度光阑的是（）。

①聚光镜光阑②物镜光阑③选区光阑

35、倒易点阵中的一点代表的是正点阵中的（）。

①一个点②一个晶面③一组晶面。

36、吸收电子的产额与样品的原子序数关系是原子序数越小，吸收电子（）。

①越多②越少③不变

37、让透射束通过物镜光阑而把衍射束挡掉得到图像衬度的方法，叫做（）。

①明场成像②暗场成像③中心暗场成像

38、入射电子波在样品中振荡的深度周期叫做（）。

①衍射衬度②消光距离③偏离矢量

39、让衍射束通过物镜光阑而把透射束挡掉得到图像衬度的方法，叫做（）o

①明场成像②暗场成像③中心暗场成像

4（）、产生俄歇电子深度范围为表层以下（）。

①10nm左右②2nm左右③Inm左右

41、在入射电子束作用下被轰击出来并离开样品表面的样品的核外电子叫做

（）O

①二次电子②背散射电子③俄歇电子

42、能谱仪的分辨率比波谱仪（）。

①高②低③相同

43、红外光谱特征吸收峰的峰强可能与下列因素有关（）

（1）样品中对应基团的含量，（2）该基团的极性（3）测试方法

44、红外光谱定量分析的误差能够达到不大于（）

（1）0.5%,（2）2.0%（3）5.0%（4）10.0%

45、在紫外光谱中，与线基相连的向蓝基团包括（）

（1）甲氧基（2）羟基（3）烷基（4）氨基

46、无机氢氧化物的红外吸收通常在3400-3700cm\其他多数无机物的红外吸

收都由阴离子（团）的晶格振动引起，在1500cn?以下的低频区，尤其在（）

（1）400-800cm,（2）400-650cml（1）600-lOOOcm1

47、有机发光材料通常具有共扼双键，因此可选用下列（）方法分析材料的结

构。（1）红外光谱（2）紫外光谱（3）拉曼光谱

48、某红外谱图在1700-2000cm”没有苯环的倍频峰，则可推断该样品（）

（1）不含苯环（2）含苯环（3）不能确定是否含苯环

49、某红外谱图在165（）-2（）0（）cm/没有吸收峰，则可推断样品（）

（1）不含皴基（2）不含苯环（3）可能含臻基（4）可能含苯环

50、某红外谱图在3000-3800cm“没有吸收峰，则可推断样品（）

（1）不含羟基（2）不是胺类（3）没有双键（4）没有三键

三、名词解析题

1、物相

2、K系辐射

3、激发电压

4、Tomson散射

5、Compton散射

6、光电效应

7、荧光辐射

8、俄歇效应

9、吸收限

10、激发限波长

11、晶向指数

12、晶带

13、干涉面

14、X射线衍射

15、洛伦兹因数

16、原子散射因数

17、倒易点阵

18、结构因数

19、系统消光

2()、多重性因数

21、PDF卡片

22、极图

23、织构

24、掠射角

25、电磁透镜

26、零层倒易截面

27、超点阵斑点

28、质厚衬度

29、背散射电子

30、波谱仪

31、暗场成像

32、化学位移

33、二次电子

34、像平面

35、透镜的景深

36、明场成像

37、消光距离

38、透射电子

39、电子平均自由程

40.电磁透镜的景深

41.结构消光

42.结构因子

43.近似双光束衍射条件

44.消光距离

45.离子减薄

46.选区电子衍射

47.点分辨率和晶格分辨率

48.几何像差

49.相机常数

50.偏离参量

51.近似双光束衍射

52.衍射衬度

53、红移

54、蓝移

55、B带

56、K带

57、R带

58>n-兀*跃迁

59、兀-兀*跃迁

60、配位场跃迁

61、生色团

62、助色团

63、倍频峰

64、关联峰

65、拉曼效应

66、伍德沃德(Woodward)规则

67、弯曲振动

68、红外活性分子

69、振动耦合

70、Michellson干涉仪

71、内反射

72、二维相关红外

73、不饱和度

74、吸收带

75、付立叶红外

76、斯托克斯线

四、简答题

1、石墨和金刚石是同一个物相吗？为什么？

2、特征X射线谱与连续谱的发射机制之主要区别？

3、如何选用滤波片材料和X射线管？

4、试述相干散射和非相干散射的特点？

5、什么是俄歇效应，俄歇效应在材料分析中有何用途？

6、为什么特征X射线的产生存在一个临界激发电压？X射线管的工作电压与其

靶材的临界激发电压有什么关系？

7、什么是激发电压，特征X射线波长与电压是什么关系？

8、什么是光电效应？光电效应在材料分析中有哪些用途？

9、实验中选择X射线管以及滤波片的原则是什么？已知一个以Fe为主要成分

的样品，试选择合适的X射线管和合适的滤波片。

10、什么叫干涉面？当波长为人的X射线照射到晶体上发生衍射，相邻两个(hkl)

晶面的波程差是多少？相邻两个(HKL)晶面的波程差是多少？

11、下面是某立方晶系物质的几个晶面，试将它们的面间距从大到小按次序重新

排列：(12§),(100),(200),(311),(121),(111),(210),

(220),(130),(030),(221),(110)。

12、下列哪些晶面属于“11］晶带？

(Ill)>(231)、(231)、(211)>(101)>(101)、(133),为

什么？

13、证明(if。)、(121).(321).(Oil)晶面属于［111］晶带。

14、试计算(311)R(132)的共同晶带轴。

15、当X射线在原子列上反射时，相邻原子散射线在某个方向上的波程差若不

为波长的整数倍，则此方向上必然不存在衍射，为什么？

16、试述布拉格方程2dHKLsin。4中各参数的含义，以及该方程有哪些应用？

17、试述获取衍射花样的三种基本方法及其应用？

18、谢乐公式B=kX/tcosO中的B、入、t、0分别表示什么？该公式用于粒径大

小测定时应注意哪些问题？

19、说明原子散射囚数/、结构囚数F的物理意义。

2()、衍射线在空间的方位取决于什么？而衍射线的强度又取决于什么？

21、X射线衍射方向表示方式有哪几种？

22、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？

23、多重性因数的物理意义是什么？某立方晶系晶体，其｛100｝的多重性因数是

多少？如该晶体转变为四方晶系，这个晶面族的多重性因数会发生什么变化？为

什么？

24、洛伦兹因数是表示什么对衍射强度的影响？其表达式是综合了哪儿方面考虑

而得出的？

25、与玻璃X射线管比较，陶瓷X射线管有哪些优点？3分

26、精确测定点阵参数校正或消除误差常用的有哪三种方法？

27、在一块冷轧钢板中可能存在哪几种内应力？它们的衍射谱有什么特点？

28、宏观应力对X射线衍射花样的影响是什么？衍射仪法测定宏观应力的方法

有哪些？

29、下图是

NaCl晶体的PDF卡片的内容构成示意图。图中标记了区位编码，请解释各区位

的内容及缩写符号的意义。

30、织构表示方法有哪些？什么是丝织构，它的吸图有何特点？

31、试述极图与反极图的区别？

32计算机对粉末衍射实验图谱进行数据处理包括哪些内容？

33、电子波有何特征？与可见光有何异同？

34、试比较光学显微镜成像和透射电子显微镜成像的异同点？

35、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？

36、简述质厚衬度成像原理？

37、什么是衍射衬度？它与质厚衬度有什么区别？

38、何为质厚衬度和衍射衬度？分析比较它们之间的异同点。

39、电子衍射较X射线衍射有何特点？

40、简述电子与样品发生作用时产生的主要物理信号及特点。

41、试比较扫描电镜与透射电镜成像原理？

42、试比较波谱仪与能谱仪在进行微区化学成分分析时的优缺点？

43、电子衍射的原理和X射线衍射原理有何异同？

44、简述TEM、SEM、EPMA和AES分析方法的各自特点及用途？

45、电子衍射分析的基本公式是在什么条件下导出的？公式中各项的含义是什

么？

46、扫描电子显微镜与透射电镜相比具有哪些特点？

47、单晶电子衍射花样的标定有哪几种方法？

48、为什么扫描电镜的分辨率和信号的种类有关？试将各种信号的分辨率高低作

一比较。

49、试述二次电子像的衬度和背散射电子像的衬度各有何特点？

50、分别从原理、衍射特点及应用方面比较X射线衍射和透射电镜中的电子衍

射在材料结构分析中的异同点。

51、简述SEM中电子束与样品发生作用时产生的主要物理信号及其特点。

52、何为波谱仪和能谱仪？说明其工作的三种基本方式，并比较波谱仪和能谱仪

的优缺点。

53、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？

54、说明透射电子显微镜成像系统的主要构成部件、安装位置.、特点及其作用。

55、什么是消光距离？影响晶体消光距离的主要物性参数和外界条件是什么？

56、何谓电磁透镜的像差？是怎样产生的？如何来消除和减少像差？

57、说明电子束与固体样品表面作用所激发出信号的性质、主要特征和用途？

58、何为波谱仪和能谱仪？说明其工作的三种基本方式，并比较波谱仪和能谱

仪的优缺点。

59、制备薄膜样品的基本要求是什么？具体工艺过程如何？双喷减薄与离子减

薄各适用于制备什么样品？

60、已知CmAu为面心立方结构，可以以有序和无序两种结构存在，请画出

其有序和无序结构［001］晶带的电子衍射花样，并标定出其指数。

61、说明透射电子显微镜成像系统的主要构成、安装位置、特点及其作用。

62、什么是消光距离？影响晶体消光距离的主要物性参数和外界条件是什么？

63、何为晶带定理和零层倒易截面？说明同一晶带中各晶面及其倒易矢量与晶

带轴之间的关系。

64、已知CmAu为面心立方结构，可以以有序和无序两种结构存在，请画出

其有序和无序结构［001］晶带的电子衍射花样，并标定出其指数。

65、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？

说明二次电子像衬度形成原理。

66、简要说明多晶（纳米晶体）、单晶及非晶衍射花样的特征及形成原理。

67、什么是双光束衍射？电子衍衬分析时，为什么要求在近似双光束条件下进

行？

68、红外谱图在2100-2400cm“有吸收峰，则可能含有几种什么基团？

69、如何利用红外和紫外光谱区分醉羟基与酚羟基？

70、红外测试样品时，如何去除干净游离水？若含游离水，谱图在哪里有吸收峰?

71、红外谱图在1600cm」有吸收峰，则样品可能含有几种什么基团？

72、含苯环的红外谱图中，关联峰可能出现在哪4个波数范围？

73、红外谱图在3000-3100Cui」有吸收峰,则可能含有几种什么基团?

74、如何计算有机分子的不饱和度？

75、分析下图，指出可能存在的基团，并写出依据。

WagNurrto♦f.crri'

76、分析谱图，指出可能含有的基团，并写出依据。

Wavenuabercn_1

77、分别指出谱图中标记的各吸收峰所对应的基团?

Wavenumbercm*1

78、分析谱图，指出更能含有什么基团，为什么。

9....

OWDOOX81500i>»

Wavenumbercm」

79、分析谱图，指出兀能含有什么基团，为什么。

IOO

50

1(XX)

WavenumberCB_1

80、分析谱图，指出可能含有什么基团，为什么？

(M)

50

4000300020001500

Wavenuab*rca*,

五、综合分析与计算题

1、欲用M。靶X射线管激发Cu的荧光X射线料射，所需施加的最低管电压是

多少？激发出的荧光辐射的波长是多少？

2、计算0.071nm(MoKx)和0.154nm(CuKa)的X射线的振动频率和能量

3、a-Fe属立方晶系，点阵参数。如用CrKaX射线()照射,试求(110)>(200)

及(211)可发生衍射的掠射角。

4、多晶体(hkl)晶面的衍射积分强度为

/=4含(三)/小(的⑻产

l+co/26

那）=

式中,sm*cos6,试说明各参数的物理意义,分析其对衍射强度的影响

关系。

5、简述德拜法和衍射仪法在入射X射线的光束、试样形状、试样吸收及衍射线

的记录方式方面的异同点。测角仪工作时，当试样表面与入射X射线束成40。

角时，计数管与入射X射线束的夹角是多少？

6、试述X射线粉末衍射仪由哪几部分组成，它们各自作用有哪些？

7、如何评价X射线探测器的性能，固体探测器与正比计数器、闪烁计数器比较

有哪些优点？

8、物相定性分析的原理是什么？对食盐进行化学分析与物和定性分析，所得信

息有何不同?

9、试述X射线衍射单物相定性分析基本原理与分析步骤？

10、试述物相定量分析的原理，试用K值法进行物相定量分析的过程。

11＞试比较物相定量分析之内标法、外标法、K值法、直接对比法和全谱拟合法

的的优缺点？

12.试述计兑机对粉末衍射实验图谱进行数据处理的目的和内容？

13.物相定性分析第三代检索程序为什么能快速准确地进行检索？

14、试述Rielveld提出的粉末衍射全谱拟合概念？全谱拟合法拓展粉末衍射分析

哪些应用？

15、什么是多晶体衍射全谱线形拟合法？为什么说多晶体衍射全谱线形拟合法的

应用是X射线衍射分析的一次革命？

16、试总结X射线粉末衍射花样的背底来源，声提出一些防止和减少背底的措

施？

17、试举一例说明X射线衍射粉末分析在材料研究中的应用？

18、通过叙述电子束与固体物质相互作用，并说明所产生的物理信息及其特点和

用途？

19、单晶电子衍射花样的标定有哪几种方法，如何标定？

2()、试述透射电子显微镜的基本构造及其工作原理？

21、如何测定透射电镜的分涉率与放大倍数。电镜的哪些主要参数控制着分辨率

与放大倍数？

22、画图说明衍衬成像原理，并说明什么是明场像，暗场像和中心暗场像。

23、什么是缺陷不可见判据？如何用不可见判据来确定位错的布氏矢量？

24、扫描电镜的成像原理与透镜电镜有不同？

25、扫描电镜的分辨率受哪些因素影响，用不同的信号成像时，其分辨率有何不

同？所谓扫描电镜的分辨率是指何中信号成像的分辨率？

26、试述波谱仪和能谱仪各自的优缺点？

27、举例说明电子探针的三种工作方式(点、线、面)在显微成分分析中的应用。

28、分析比较电子探针和离子探针和俄歇谱仪的分辨率、分析样品表层深度和分

析精度。说明它们各自适用于分析哪类样品。

29、什么是倒易点阵？其与正点阵之间的关系如何？具有那些基本性质？画

出fee和bcc晶体对应的倒易点阵，并标出基本矢量a*,b\c\

30、分别从原理、衍射特点及应用方面比较X射线衍射和透射电镜中的电子

衍射在材料结构分析中的异同点。

31、请导出电子衍射的基本公式，解释其物理意义，并阐述倒易点阵与电子衍

射图之间有何对应关系？解释为何对称入射(B//[uvw])时，即只有倒易点阵原点

在爱瓦尔德球面上，也能得到除中心斑点以外的一系列衍射斑点？

32、单晶电子衍射花样的标定有哪几种方法？图1是某低碳钢基体铁素体相的

电子衍射花样，请以尝试一校核法为例，说明进行该电子衍射花样标定的过程

与步骤。

图1某低碳钢基体铁素体相的电子衍射花样

33、何为偏离参量S?试分别画出s+g=s-g,s+g=0以及s+g>()时产生电子

衍射的厄瓦尔德球构图。

34、何为波谱仪和能谱仪？说明其工作的三种基本方式及其典型应用，并比较

波谱仪和能谱仪的优缺点。要分析钢中碳化物成分和基体中碳含量，应选用哪

种电子探针仪？为什么？

35、什么是衍射衬度？画图说明衍衬成像原理，并说明什么是明场像、暗场像

和中心暗场像。

36、何为偏离参量S?试分别画出s+g=s-g,s+g=0以及s+g>0时的厄瓦尔德

球构图。

37、已知某Ni基高温合金的基体为面心立方结构，晶格常数为a=3.597A,相机

常数k=L晨右图是在照相底版负片上某晶带的电子衍射花样。以此图为例，说

明用尝试一校核法进行该电子衍射花样标定的过程与步骤。

38、利用简易电子衍射装置，从Bragg定律及其Ewald图解出发，试推导电子衍

射的基本公式，解释其物理意义，并阐述电子衍射图与倒易点阵的关系。

39、已知某Ni基高温合金的基体为面心立方结构，晶格常数为a=3.597A,相

机常数k=L晨右图是在照相底版负片上某晶带的电子衍射花样。以此图为例，

说明用尝试一校核法进行该电子衍射花样标定的过程与步骤。

BA

40、某碳氢化合物含有10碳，不饱和度为3。请写出不同双键排列的可能分子

结构，并列出相应的红外光谱和紫外光谱的吸收峰。

41、某一经纯化的有机化合物，由质谱获悉其分子量为112,元素分析结果显示:

C：75.03%,11：10.46%,其余为氧。UV数据：样品的环己烷溶液显示两个弱的

吸收带,Xmax=219nm(£=40)、291nm(£=18)。其红外谱图如下,请计算其

分子式，推测可能的分子结构。

现代材料检测技术试题及答案

第一章

1.X射线学有几个分支？每个分支的研究对象是什么？

2.分析下列荧光辐射产生的可能性，为什么？

(I)用CuK“X射线激发CuK“荧光辐射；

(2)用CUKPX射线激发CuK“荧光辐射；

(3)用CuK“X射线激发CuL荧光辐射。

3.什么叫“相干散射”、“非相干散射”、“荧光辐射”、“吸收限”、“俄歇效应”、“发射谱”、“吸收谱”？

4.X射线的本质是什么？它与可见光、紫外线等电磁波的主要区别何在？用哪些物理量描述它？

5.产生X射线需具备什么条件？

6.X射线具有波粒二象性，其微粒性和波动性分别表现在哪些现象中？

7.计算当管电压为50kv时，电子在与靶碰撞时的速度与动能以及所发射的连续谱的短波限和光子的最

大动能。

8.特征X射线与荧光X射线的产生机理有何异同？某物质的K系荧光X射线波长是否等于它的K系特征

X射线波长？

9.连续谱是怎样产生的？其短波限=J2£=1.24x10?与某物质的吸收限

%=上J=1IO?有何不同（V和以为单位）？

…24匕XVkkv

10.X射线与物质有哪些相互作用？规律如何？对X射线分析有何影响？反冲电子、光电子和俄歇电子有

何不同？

11.试计算当管压为50kv时，X射线管中电子击靶时的速度和动能，以及所发射的连续谱的短波限和光子

的最大能量是多少？

12.为什么会出现吸收限？K吸收限为什么只有一个而L吸收限有三个？当激发X系荧光X射线时，能否

伴生L系？当L系激发时能否伴生K系？

13.已知祖的，皿A，铁的入K"及钻的入-A,试求光子的频率和能量。试计算铝的K激发电压，已知铝的

人耳。已知钻的K激发电压M=7.71kv,试求其

14.X射线实验室用防护铅屏厚度通常至少为1mm,试计算这种铅屏对CuKa、MoKa辐射的透射系数各为

多少？

15.如果用1mm厚的铅作防护屏，试求Crxo和MOK”的穿透系数。

16.厚度为1mm的铝片能把某单色X射线束的强度降低为原来的23.9%,试求这种X射线的波长。

试计算含Wc=0.8%,Wcr=4%,Ww=18%的高速钢对MoKa辐射的质量吸收系数。

17.欲使铝靶X射线管发射的X射线能激发放置在光束中的铜样品发射K系荧光辐射，问需加的最低的管

压值是多少？所发射的荧光辐射波长是多少？

18.什么厚度的银滤波片可将CUK.辐射的强度降低至入射时的70%?如果入射X射线束中K”和降强度之

比是5：1,滤波后的强度比是多少？已知Um//g,u™,|3=290cm-/go

19.如果Co的K.、心辐射的强度比为5：1,当通过涂有15mg/cm2的FeQ滤波片后，强度比是多少？已

知Fez。：,的P=5.24g/cm',铁对CoKa的口“=371cm2/g,氧对CoKe的口”=15cm2/go

20,计算0.071nm（MoK..）和0.154nm（CuK..）的XX1（严sTX10】5义河fX10勺）

21.以铅为吸收体，利用MoK。、Rhh、AghX射线画图,用图解法证明式（1-16）的正确性。（铅对于上述

X射线的质量吸收系数分别为122.8,84.13,66.14cm'/g）。再由曲线求出铅对应于管电压为30kv

条件下所发出的最短波长时质量吸收系数。

22,计算空气对CrK“XlO'/cm'）。（答案:26.97cm2X102cm'1

23.为使CuKa线的强度衰减1/2,需要多厚的Ni滤波片？（Ni的密度为8.90g/cn?）。CUKT和Cuh?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？

24.试计算Cu的K系激发电压。〔答案：8980V）

25.试计算Cu的Ku射线的波长。（答案:0.1541nm）.

1.X射线学有几个分支？每个分支的研究对象是什么？

答：X射线学分为三大分支：X射线透射学、X射线衍射学、X射线光谱学。

X射线透射学的研的对象有人体,工件等，用它的强透射性为人体诊断伤病、用于探测工件内部的缺

陷等。

X射线衍射学是根据衍射花样,在波长已知的情况下测定晶体结构，研究与结构和结构变化的相关的

各种问题。

X射线光谱学是根据衍射花样,在分光晶体结构已知的情况卜，测定各种物质发出的X射线的波长和

强麦，从而研究物质的原子结构却成分。

2.分析下列荧光辐射产生的可能性，为什么？

（1）用CutX射线激发CuK°荧光辐射；

（2）用CuKsX射线激发CuKa荧光辐射;

（3）用CutX射线激发CuL。荧光辐射。

答：根据经典原子模型，原子内的电子分布在一系列量子化的壳层上，在稳定状态下，每个壳层有一定数

量的电子，他们有一定的能量。最内层能量最低，向外能量依次增加。

根据能量关系，M、K层之间的能量差大于L、K成之间的能量差，K、L层之间的能量差大于M、L层

能量差。由于释放的特征谱线的能量等于壳层间的能量差，所以KB的能量大于Ka的能量，Ka能量大于

La的能量。

因此在不考虑能量损失的情况下：

（1）CuKa能激发CuKa荧光辐射；（能最相同）

（2）CuKB能激发CuKa荧光辐射：（KB>Ka）

（3）CuKa能激发CuLa荧光辐射；（Ka>la）

3.什么叫“相干散射"、“非相干散射”、“荧光辐射”、“吸收限”、“俄歇效

应”？

答：

（1）当x射线通过物质时，物质原子的电子在电磁场的作用下将产生受迫振

动，受迫振动产生交变电磁场，其频率与入射线的频率相同，这种由于散

射线与入射线的波长和频率一致，位相固定，在相同方向上各散射波符合

相干条件，故称为相干散射。

⑵当X射线经束缚力不大的电子或自由电子散射后，可以得到波长比入射

X射线长的X射线，且波长随散射方向不同而改变，这种散射现象称为非

相干散射。

⑶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，称荧光辐射。或二次荧光。

⑷指x射线通过物质时光子的能量大于或等于使物质原子激发的能量，如

入射光子的能量必须等于或大于将K电子从无穷远移至K层时所作的功W,

称此时的光子波长人称为K系的吸收限。

⑸当原子中K层的一个电子被打出后，它就处于K激发状态，其能量为

Ek。如果一个L层电子来填充这个空位，K电离就变成了L电离，其能由

Ek变成EL此时将释Ek-E1的能量，可能产生荧光x射线，也可能给予L

层的电子，使其脱离原子产生二次电离。即K层的一个空位被L层的两个

空位所替代，这种现象称俄歇效应。

4.产生X射线需具备什么条件？

答：实验证实:在高真空中，凡高速运动的电子碰到任何障碍物时，均能产生X射线，对于其他带电的基

本粒子也有类似现象发生。

电子式X射线管中产生X射线的条件可归纳为：1,以某种方式得到一定量的自由电子：2,在高真

空中，在高压电场的作用下迫使这些电子作定向高速运动；3,在电子运动路径上设障碍物以急剧改变电

子的运动速度。

5.X射线具有波粒二象性，其微粒性和波动性分别表现在哪些现象中？

答：波动性主要表现为以一定的频率和波长在空间传播，反映了物质运动的连续性；微粒性主要表现为以

光子形式辐射和吸收时具有一定的质量，能量和动量，反映了物质运动的分立性。

6.计算当管电压为50kv时，电子在与靶碰搔时的速度与动能以及所发射的连续谱的短波限和光子的最

大动能。

解：

已知条件：U=50kv

电子静止质量：moX10：，!kg

X10m/s

X10I9C

X10*

电子从阴极飞出到达靶的过程中所获得的总动能为

X10,qCXX10,MkJ

由于E=l/2movo2

所以电子与靶碰撞时的速度为

vo=(2E/mo),/2XlOm/s

所发射连续谱的短波限入。的大小仅取决于加速电压

储(AA

辐射出来的光子的最大动能为

Eo=huo=hc/X0X10"j

7.特征X射线与荧光X射线的产生机理有何异同？某物质的K系荧光X射线波长是否等于它的K系特征

X射线波长？

答：

特征X射线与荧光X射线都是由激发态原子中的高能级电子向低能级跃迁时，多余能量以X射线的形式放

出而形成的。不同的是：高能电子轰击使原子处于激发态，高能级电子回迁释放的是特征X射线；以X射

线轰击，使原子处于激发态，高能级电了•回迁释放的是荧光X射线。某物质的K系特征X射线与其K系荧

光X射线具有相同波长。

8.连续谱是怎样产生的？其短波限2。=-^=1.24x10’与某物质的吸收限

%=上幺=1-24x]()2有何不同(V和L以kv为单位)？

2匕K

答当X射线管两极间加高压时，大量电子在高压电场的作用下，以极高的速度向阳极轰击，由于阳极的

阻碍作用，电子将产生极大的负加速度。根据经典物理学的理论，一个带负电荷的电子作加速运动时，电

子周围的电磁场将发生急剧变化，此时必然要产生一个电磁波，或至少一个电磁脉冲。由于极大数量的电

子射到阳极上的时间和条件不可能相同，因而得到的电磁波将具有连续的各种波长，形成连续x射线谱。

在极限情况下，极少数的电子在一次碰撞中将全部能最一次性转化为一个光量子，这个光最子便具有

最高能量和最短的波长，即短波限。连续谱短波限只与管压有关，当固定管压，增加管电流或改变靶时短

波限不变。

原子系统中的电子遵从泡利不相容原理不连续地分布在K.L,M,N等不同能级的壳层上，当外来的高速

粒子(电子或光子)的动能足够大时，可以将壳层中某个电子击出原子系统之外，从而使原子处于激发态。

这时所需的能量即为吸收限，它只与壳层能量有关。即吸收限只与靶的原子序数有关，与管电压无关。

9.为什么会出现吸收限？K吸收限为什么只有一个而L吸收限有三个？当激发K系荧光X射线时，能否

伴生L系？当L系激发时能否伴生K系？

答：

一束X射线通过物体后，其强度将被衰减，它是被散射和吸收的结果。并且吸收是造成强度衰减的主

要原因。物质对X射线的吸收，是指X射线通过物质对光子的能量变成了其他形成的能量。X射线通过物

质时产生的光电效应和俄歇效应，使入射X射线强度被衰减，是物质对X射线的真吸收过程。光电效应是

指物质在光子的作用下发出电子的物理过程。

因为L层有三个亚层，每个亚层的能量不同，所以有三个吸收限，而K只是一层，所以只有一个吸收

限,

激发K系光电效应时，入射光子的能量要等于或大于将K电子从K层移到无穷远时所做的功Wk。从X

射线被物质吸收的角度称入K为吸收限。当激发K系荧光X射线时，能伴生L系，因为L系跃迁到K系自

身立生空位，可使外层电子迁入，而L系激发时不能伴生K系。

10.已知铝的人“A,铁的入KaA及钻的入KaA,试求光子的频率和能量。试计算铝的K激发电压，己知铝的

入小。已知钻的K激发电压％=7.71kv,试求其入K。

解：⑴由公式vKa=c/XKa&E=hv有：

对钥，v=3X108X10-,OX10,8(HZ)

X10MXX10，HX10'5(J)

对铁，v=3X10sX10'l°X1018(Hz)

X10"xX10,8X1015(J)

对钻，V=3X10hXWl0X1018(Hz)

XIO^XXIO'^XIO15(J)

(2)由公式入KK,

对-VKXK=1.24/0.0619=20(kv)

对钻XKK=1.24/7.71=0.161(nm)=l.61(A)o

11.x射线实验室用防护铅屏厚度通常至少为1mm,试计算这种铅屏对CuK

a、MoKa辐射的透射系数各为多少？

解：穿透系数L〃。二「向，

其中口m：质量吸收系数/c/gIP：密度/f3

H：厚度/cm,本题PT‘

对CrKa,查表得um=585cm2,g-1,

其穿透系数L〃。二e—二e'x二xe"--，

对MoKa,查表得口m=141cnAgT,

其穿透系数IH/I。寸。V2Xe、352xi产

12.厚度为1mm的铝片能把某单色X射线束的强度降低为原来的23.9%,试求这种X射线的波长。试计算

含Wc=0.8%,Wcr=4%,Ww=18%的高速钢对MoKa辐射的质量吸收系数。

#?：•In=Ioe-(U/P)PH=I0e-umpH•式中um=1/p称质量衷减系数,其单位为cm2/g,p为密度,

H为厚度。

T.11=1nun,1产23.例6Io带入计算得pm=5.30查表得：X=0.07107nm(MoKa)

un=31yml+32口m2+…iumi

31,co23i为吸收体中的质量分数，而uml,um2umi各组元在一定X射线衰减系数

Pr=0.8%XO.70+4%X30.4+18%X105.4+(1-0.8%—4%—18%)X38.3=49.7612(cm2/g)

14.欲使铝靶X射线