第一章X 射线物理学基础
1、在原子序24(Cr）到74（W）之间选择7 种元素，根据它们的特征谱波长（Kα），用图解法验证莫塞莱定律.（答案略）
2、若X 射线管的额定功率为1.5KW，在管电压为35KV 时，容许的最大电流是多少？
答：1.5KW/35KV=0。043A。
4、为使Cu 靶的Kβ线透射系数是Kα线透射系数的1/6，求滤波片的厚度。
答:因X 光管是Cu 靶，故选择Ni 为滤片材料。查表得：μ m α＝49。03cm2／g，μ mβ＝290cm2／g，有公式，，，故：，解得:t=8。35um t
6、欲用Mo 靶X 射线管激发Cu 的荧光X 射线辐射，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？
答:eVk=hc/λ
Vk=6。626×10-34×2.998×108/(1.602×10-19×0。71×10-10）=17.46（kv）
λ 0=1。24/v（nm）=1.24/17.46（nm）=0.071(nm）
其中h为普郎克常数，其值等于6。626×10—34
e为电子电荷,等于1.602×10—19c
故需加的最低管电压应≥17.46（kv)，所发射的荧光辐射波长是0。071纳米。
7、名词解释:相干散射、非相干散射、荧光辐射、吸收限、俄歇效应
答：⑴当χ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χ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χ射线长的χ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χ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χ射线，这种由χ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χ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λ称为K 系的吸收限。
⑸原子钟一个K层电子被光量子击出后，L层中一个电子跃入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层空位代替的过程称为俄歇效应。
第二章X 射线衍射方向
2、下面是某立方晶第物质的几个晶面，试将它们的面间距从大到小按次序重新排列:（123），(100）,（200)，（311）,（121），（111），（210）,（220），（130），（030)，（221)，（110）。
答:立方晶系中三个边长度相等设为a，则晶面间距为d=a/ 则它们的面间距从大小到按次序是：（100）、（110）、（111）、（200）、（210)、（121）、(220）、（221）、（030）、（130)、(311）、（123）。
4、α-Fe 属立方晶体，点阵参数a=0。2866.如用CrKαX 射线（λ=0.2291mm）照射，试求(110）、（200)及（211）可发生衍射的掠射角。
答:立方晶系的晶面间距：= a / ，布拉格方程：2dsinθ =λ，故掠射角θ =arcsin（λ /2 ），由以上公式得: 2d(110）sinθ 1=λ，得θ 1=34.4°，同理θ 2=53.1°，θ 3=78.2°。
6、判别下列哪些晶面属于［111］晶带：（110)，（231），（231),（211），（101)，（133)，（112）,(132），（011)，（212）。
答:（110)、（231）、（211)、(112）、（101）、（011）属于[111]晶带。因为它们符合晶带定律公式:hu+kv+lw=0
7、试计算(311）及(132）的共同晶带轴。
答:由晶带定律：hu+kv+lw=0，得:—3u+v+w=0 （1）, —u—3v+2w=0 (2) ,联立两式解得：w=2v，v=u, 化简后其晶带轴为：［112］。
第三章X 射线衍射强度
1、用单色X 射线照射圆柱柱多晶体试样,其衍射线在空间将形成什么图案?为摄取德拜图相,应当采用什么样的底片去记录？
答：当单色X 射线照射圆柱柱多晶体试样时，衍射线将分布在一组以入射线为轴的圆锥而上。在垂直于入射线的平底片所记录到的衍射花样将为一组同心圆。此种底片仅可记录部分衍射圆锥，故通常用以试样为轴的圆筒窄条底片来记录。
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：(1)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射时的散射效率。
（2）原子散射因数与其原子序数有何关系，Z 越大，f 越大。因此，重原子对X 射线散射的能力比轻原子要强。
3、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几个方面考虑而得出的？
答：洛伦兹因数是表示几何条件对衍射强度的影响。洛伦兹因数综合了衍射积分强度，参加衍射的晶粒分数与单位弧长上的积分强度。
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:（1）表示某晶面的等同晶面的数目。多重性因数越大，该晶面参加衍射的几率越大,相应衍射强度将增加。（2）其｛100｝的多重性因子是6；（3）如该晶体转变为四方晶系多重
性因子是4；（4）这个晶面族的多重性因子会随对称性不同而改变。
6、多晶体衍射的积分强度表示什么？今有一张用CuKα摄得的钨（体心立方）的德拜相，试计算出头4 根线的相对积分强度（不计算A(θ）和e—2M,以最强线的强度为100).头4 根线的θ值如下：
答：多晶体衍射的积分强度表示晶体结构与实验条件对衍射强度影响的总和I = I0 λ3 32πR（e2 mc2 ）2 V VC2 P|F｜2φ(θ)A(θ）e−2M
即：查附录表F （p314）,可知:20。20 Ir = P F 2 1+COS2θ sin2θcos θ = 14。12; 29。20 Ir = P F 2 1+COS2θ sin2 θcos θ = 6。135 ；36.70 Ir = P F 2 1+COS2θ sin2θcos θ = 3。777 ；43.60Ir = P F 2 1+COS2θ sin2 θcos θ = 2.911
不考虑A（θ) )、e−2M 、P 和｜F｜2 I1=100；I2=6.135/4.12=43。45；I3=3.777/14.12=26。75; I4=2.911/4。12=20.62
头4 根线的相对积分强度分别为100、43。45、26.75、20。26.
第四章多晶体分析方法
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？既然多晶粉末的晶体取向是混乱的，为何有此必然的规律.
答:背射区线条与透射区线条比较，θ较高，相应的d较小。产生衍射线必须符合布拉格方程,2dsinθ=λ,对于背射区属于2θ高角度区，根据d=λ/2sinθ, θ越大，d越小。
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：（1)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：衍射仪法：采用一定发散度的入射线，且聚焦半径随2θ变化;德拜法：通过进光管限制入射线的发散度。
（2）试样形状:衍射仪法为平板状，德拜法为细圆柱状。
（3)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）记录方式：衍射仪法采用计数率仪作图，德拜法采用环带形底片成相,而且它们的强度（I）对（2θ）的分布（I—2θ曲线）也不同；
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？能产生衍射的晶面，与试样的自由表面呈何种几何关系？
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面平行。
第八章电子光学基础
1、电子波有何特征?与可见光有何异同？
答：（1）电子波与其它光一样，具有波粒二象性。（2）可见光的波长在390—760nm，在常用加速电压下，电子波的波长比可见光小5个数量级。
2、分析电磁透镜对电子波的聚焦原理,说明电磁透镜的结构对聚焦能力的影响。
答:电磁透镜的聚焦原理：利用通电短线圈制造轴对称不均匀分布磁场,是进入磁场的平行电子束做圆锥螺旋近轴运动.
电磁透镜的励磁安匝数越大，电子束偏转越大,焦距越短.
3、电磁透镜的像差是怎样产生的？如何来消除和减少像差？
答:电磁透镜的像差包括球差、像散和色差。
(1）球差即球面像差，是磁透镜中心区和边沿区对电子的折射能力不同引起的，增大透镜的激磁电流可减小球差。
(2)像散是由于电磁透镜的轴向磁场不对称旋转引起。可以通过引入一强度和方位都可以调节的矫正磁场来进行补偿
（3）色差是电子波的波长或能量发生一定幅度的改变而造成的。稳定加速电压和透镜电流可减小色差。
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？
答:(1)光学显微镜分辨本领主要取决于照明源的波长；衍射效应和像差对电磁透镜的分辨率都有影响。
（2）使波长减小,可降低衍射效应。考虑与衍射的综合作用，取用最佳的孔径半角。
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？假设电磁透镜没有像差，也没有衍射埃利斑，即分辨率极高，此时它们的景深和焦长如何?
答：（1）电磁透镜景深为Df=2Δr0/tanα，受透镜分辨率和孔径半角的影响。分辨率低，景深越大；孔径半角越小，景深越大。
焦长为DL=2Δr0αM2/，M为透镜放大倍数。焦长受分辨率、孔径半角、放大倍数的影响.当放大倍数一定时，孔径半角越小焦长越长.
（2）透镜景深大，焦长长，则一定是孔径半角小，分辨率低。（3）当分辨率极高时，景深和焦长都变小。
第九章透射电子显微镜
1、透射电镜主要由几大系统构成？各系统之间关系如何？
答：（1)由三大系统构成,分别为电子光学系统、电源与控制系统和真空系统.
（2)电子光学系统是透射电镜的核心，为电镜提供射线源，保证成像和完成观察记录任务。供电系统主要用于提供电子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压电源。真空系统是为了保证光学系统时为真空，防止样品在观察时遭到污染，使观察像清晰准确.电子光学系统的工作过程要求在真空条件下进行。
2、照明系统的作用是什么？它应满足什么要求？
答：照明系统由电子枪、聚光镜和相应的平移对中、倾斜调节装置组成。它的作用是提供一束亮度高、照明孔经角小、平行度好、束流稳定的照明源。要求：入射电子束波长单一，色
差小，束斑小而均匀，像差小。
3、成像系统的主要构成及其特点是什么？
答：成像系统主要是由物镜、中间镜和投影镜组成。
（1）物镜：物镜是一个强激磁短焦距的透镜，它的放大倍数较高,分辨率高.
（2）中间镜：中间镜是一个弱激磁的长焦距变倍透镜，可在0到20倍范围调节。
（3）投影镜：和物镜一样，是一个短焦距的强激磁透镜。
4、分别说明成像操作与衍射操作时各级透镜（像平面与物平面）之间的相对位置关系，并画出光路图。
答:如果把中间镜的物平面和物镜的像平面重合,则在荧光屏上得到一幅放大像，这就是电子显微镜中的成像操作，如图（a)所示。如果把中间镜的物平面和物镜的后焦面重合，则在荧光屏上得到一幅电子衍射花样,这就是电子显微镜中的电子衍射操作，如图(b）所示.
5、样品台的结构与功能如何？它应满足哪些要求？
答：结构：有许多网孔，外径3mm的样品铜网。
（1）样品台的作用是承载样品,并使样品能作平移、倾斜、旋转，以选择感兴趣的样品区域或位向进行观察分析。透射电镜的样品台是放置在物镜的上下极靴之间,由于这里的空间很小，所以透射电镜的样品台很小，通常是直径3mm的薄片。
（2）对样品台的要求非常严格。首先必须使样品台牢固地夹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，无效行程应尽可能小。总而言之，在照相暴光期间样品图像漂移量应相应情况下的显微镜的分辨率。
6、透射电镜中有哪些主要光阑，在什么位置？其作用如何？
答：(1）透镜电镜中有三种光阑：聚光镜光阑、物镜光阑、选区光阑。
(2）聚光镜的作用是限制照明孔径角，在双聚光镜系统中，它常装在第二聚光镜的下方；物镜光阑通常安放在物镜的后焦面上，挡住散射角较大的电子,另一个作用是在后焦面上套取衍射来的斑点成像；选区光阑是在物品的像平面位置，方便分析样品上的一个微小区域。
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：（1）分辨率：可用真空蒸镀法测定点分辨率；利用外延生长方法制得的定向单晶薄膜做标样，拍摄晶格像,测定晶格分辨率。放大倍数:用衍射光栅复型为标样，在一定条件下拍摄标样的放大像，然后从底片上测量光栅条纹像间距，并与实际光栅条纹间距相比即为该条件下的放大倍数。
（2）透射电子显微镜分辨率取决于电磁透镜的制造水平，球差系数，透射电子显微镜的加速电压.透射电子显微镜的放大倍数随样品平面高度、加速电压、透镜电流而变化。
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？
答：（1）点分辨率像是实际形貌颗粒，晶格分辨率测定所使用的晶格条纹是透射电子束和衍
射电子束相互干涉后的干涉条纹,其间距恰好与参与衍射的晶面间距相同，并非晶面上原子的实际形貌相。
（2）点分辨率的测定必须在放大倍数已知时测定,可能存在误差；晶格分辨率测定图需要先知道放大倍数，更准确.所以，晶格分辨率更高.
第十章电子衍射
1、分析电子衍射与X射线衍射有何异同？
答：电子衍射的原理和X射线相似,是以满足（或基本满足)布拉格方程作为产生衍射的必要条件，两种衍射技术所得到的衍射花样在几何特征上也大致相似.但电子波作为物质波，又有其自身的特点：
（1）电子波的波长比X射线短得多，通常低两个数量级；
（2）在进行电子衍射操作时采用薄晶样品，薄样品的倒易点阵会沿着样品厚度方向延伸成杆状，因此,增加了倒易点阵和爱瓦尔德球相交截的机会,结果使略微偏离布拉格条件的电子束也可发生衍射。
(3）因电子波的波长短,采用爱瓦尔德球图解时,反射球的半径很大，在衍射角较小的范围内反射球的球面可以近似地看成是一个平面，从而也可以认为电子衍射产生的衍射斑点大致分布在一个二维倒易截面上。
（4）原子对电子的散射能力远高于它对X射线的散射能力（约高出四个数量级)
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：倒易点阵是在正点阵的基础上三个坐标轴各自旋转90度而得到的。
关系：零层倒易截面与电子衍射束是重合的，其余的截面是在电子衍射斑基础上的放大或缩小.
3、用爱瓦尔德图解法证明布拉格定律.
答：作一个长度等于1/λ的矢量K0，使它平行于入射光束，并取该矢量的端点O作为倒点阵的原点。然后用与矢量K0相同的比例尺作倒点阵。以矢量K0的起始点C为圆心，以1/λ为半径作一球，则从（HKL）面上产生衍射的条件是对应的倒结点HKL（图中的P点）必须处于此球面上，而衍射线束的方向即是C至P点的联接线方向,即图中的矢量K的方向.当上述条件满足时，矢量（K— K0）就是倒点阵原点O至倒结点P（HKL）的联结矢量OP,即倒格失
R* HKL。于是衍射方程K- K0=R* HKL得到了满足。即倒易点阵空间的衍射条件方程成立。
又由g*=R* HK，2sinθ1/λ=g*，2sinθ1/λ=1/d，2dsinθ=λ，证毕。
9、说明多晶、单晶及非单晶衍射花样的特征及形成原理.
答:单晶衍射斑是零层倒易点阵截面上的斑点，是有规律的斑点；多晶衍射斑是由多个晶面在同一晶面族上构成的斑点，构成很多同心圆,每个同心圆代表一个晶带；非晶衍射不产生衍射斑，只有电子束穿过的斑点。
第十一章晶体薄膜衍衬成像分析
1、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？
答:1、基本要求：（1）薄膜样品的组织结构必须和大块样品的相同，在制备过程中,组织结构不发生变化；(2）相对于电子束必须有足够的“透明度";（3）薄膜样品应有一定的强度和刚度,在制备、夹持和操作过程中不会引起变形和损坏；（4）在样品制备的过程中不允许表面氧化和腐蚀。
2、工艺为:（1）从实物或大块试样上切割厚度为0.3mm—0。5mm厚的薄皮;（2）样品薄皮的预先减薄,有机械法和化学法两种;（3）最终减薄。
3、离子减薄：1）不导电的陶瓷样品；2）要求质量高的金属样品；3）不宜双喷电解的金属与合金样品。
双喷减薄：1)不易于腐蚀的裂纹端试样；2）非粉末冶金样式；3）组织中各相电解性能相差不大的材料;4）不易于脆断、不能清洗的试样。
2、什么是衍射衬度？它与质厚衬度有什么区别？
答:由于样品中不同位向的晶体的衍射条件不同而造成的衬度差别叫做衍射衬度。质厚衬度是由于样品不同微区间存在的原子序数或厚度的差异而形成的.
4、什么是消光距离？影响消光距离的主要物性参数和外界条件是什么？
答:（1）由于衍射束与透射之间存在强烈的相互作用，晶体内透射波与入射波的强度在晶体深度方向上发生周期性的振荡，此振荡的深度周期叫消光距离。
（2）影响因素:晶体特征,成像透镜的参数。
9、说明孪晶与层错的衬度特征,并用各自的衬度形成原理加以解释.
答:（1）孪晶的衬度特征是：孪晶的衬度是平直的，有时存在台阶，且晶界两侧的晶粒通常显示不同的衬度，在倾斜的晶界上可以观察到等厚条纹.
（2）层错的衬度是电子束穿过层错区时电子波发生位相改变造成的。其一般特征是：1）平行于薄膜表面的层错衬度特征为，在衍衬像中有层错区域和无层错区域将出现不同的亮度，层错区域将显示为均匀的亮区或暗区。2)倾斜于薄膜表面的层错，其衬度特征为层错区域出现平行的条纹衬度。3)层错的明场像，外侧条纹衬度相对于中心对称,当时，明场像外侧条纹为亮衬度，当时，外侧条纹是暗的;而暗场像外侧条纹相对于中心不对称，外侧条纹一亮一暗。4）下表面处层错条纹的衬度明暗场像互补，而上表面处的条纹衬度明暗场不反转。
10、要观察钢中基体和析出相的组织形态，同时要分析其晶体结构和共格界面的位向关系,如何制备样品?以怎样的电镜操作方式和步骤来进行具体分析？
答：把析出相作为第二相来对待，把第二相萃取出来进行观察，分析晶体结构和位向关系；利用电子衍射来分析，用选区光阑套住基体和析出相进行衍射，获得包括基体和析出相的衍射花样进行分析,确定其晶体结构及位向关系。
第十三章扫描电子显微镜
1、电子束入射固体样品作用时会产生哪些信号？它们各具有什么特点？
答：主要有六种：
1)背散射电子：能量高；来自样品表面几百nm深度范围；其产额随原子序数增大而增多。用作形貌分析,显示原子序数称度,定性地用作成分分析
2）二次电子：能量较低；对样品表面状态十分敏感.不能进行成分分析。主要用于分析样品表面形貌.
3）吸收电子:其衬度恰好和SE或BE信号调制图像衬度相反;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.
5)特征X射线：用特征值进行成分分析,来自样品较深的区域。
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、扫描电镜的分辨率受哪些因素影响？用不同信号成像时,其分辨率有何不同?所谓扫描电镜的分辨率是指用何种信号成像时的分辨率？
答：在其他条件相同的情况下,电子束的束斑大小、检测信号的类型以及检测部位的原子序数是影响扫描电镜分辨率的三大因素.不同信号成像时，其作用体不同,二次电子分辨率最高，其最用的体积最小。所以扫描电镜的分辨率用二次电子像分辨率表示。
3、扫描电镜的成像原理与透射电镜有何不同?
答：不用电磁透镜放大成像，而是以类似电视摄影显像的方式,利用细聚焦电子束在样品表面扫描激发出来的物理信号来调质成像的。
4、二次电子像和背射电子像在显示表面形貌衬度时有何相同与不同之处？
答:在成像过程中二者都可以表示表面形貌；二次电子像作用区域小,对表面形貌的作用力大；背散射电子作用区域大，对其表面形貌作用能力小。
第十四章电子探针显微分析
1、电子探针仪与扫描电镜有何异同？电子探针如何与扫描电镜和透射电镜配合进行组织结构与微区化学成分的同位分析？
答：二者结构上大体相同，但是探测器不同，电子探针检测仪根据检测方式有能谱仪和波谱仪,扫描电镜探测器主要是光电倍增管，对电子和背散射电子.
电子探针仪与扫描电镜再加一个能谱仪进行组合。
2、波谱仪和能谱仪各有什么优缺点？
答：（1)波谱仪是用来检测X射线的特征波长的仪器,而能谱仪是用来检测X射线的特征能量的仪器。
与波谱仪相比能谱仪：
（2）优点:1）能谱仪探测X射线的效率高；2）在同一时间对分析点内所有元素X射线光子的能量进行测定和计数，在几分钟内可得到定性分析结果，而波谱仪只能逐个测量每种元
素特征波长。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，适于粗糙表面分析.
（3）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，因此必须时时用液氮冷却。
4、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？
答：对碳元素（6号元素）能谱仪分析仪误差大，应用波谱仪;能谱仪分析轻元素检测困难且精度低，波谱仪可分析原子序数从4到92间的所有元素。
5、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:应选用配置有波谱仪或能谱仪的扫描电镜。具体的操作分析方法是：通常采用定点分析,也可采用线扫描方式.
第一章X 射线物理学基础 1、在原子序24(Cr）到74（W）之间选择7 种元素,根据它们的特征谱波长（Kα），用图解法验证莫塞莱定律。（答案略） 2、若X 射线管的额定功率为1.5KW,在管电压为35KV 时，容许的最大电流是多少？ 答：1.5KW/35KV=0.043A。 4、为使Cu 靶的Kβ线透射系数是Kα线透射系数的1/6，求滤波片的厚度。 答：因X 光管是Cu 靶，故选择Ni 为滤片材料。查表得:μ m α ＝49。03cm2／g，μ mβ ＝290cm2／g，有公式，, ，故：，解得:t=8。35um t 6、欲用Mo 靶X 射线管激发Cu 的荧光X 射线辐射，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? 答：eVk=hc/λ Vk=6。626×10—34×2.998×108/（1.602×10—19×0.71×10-10)=17。46（kv） λ 0=1。24/v(nm）=1。24/17.46（nm)=0。071（nm) 其中h为普郎克常数,其值等于6。626×10-34 e为电子电荷，等于1.602×10—19c 故需加的最低管电压应≥17。46(kv)，所发射的荧光辐射波长是0。071纳米。 7、名词解释：相干散射、非相干散射、荧光辐射、吸收限、俄歇效应 答：⑴ 当χ 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χ 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χ 射线长的χ 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χ 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χ 射线, 这种由χ 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χ 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λ 称为K 系的吸收限。 ⑸原子钟一个K层电子被光量子击出后，L层中一个电子跃入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层空位代替的过程称为俄歇效应. 第二章X 射线衍射方向 2、下面是某立方晶第物质的几个晶面，试将它们的面间距从大到小按次序重新排列：(123），(100），（200），（311），(121），(111），（210）,（220）,（130），（030），（221），(110）。 答：立方晶系中三个边长度相等设为a，则晶面间距为d=a/ 则它们的面间距从大小到按次序是:（100）、（110)、（111)、（200）、（210）、（121）、（220)、（221）、(030）、（130）、(311）、（123）。 4、α—Fe 属立方晶体，点阵参数a=0.2866。如用CrKαX 射线（λ=0。2291mm）照射，试求(110)、（200）及（211）可发生衍射的掠射角. 答:立方晶系的晶面间距：= a / ，布拉格方程：2dsinθ =λ ，故掠射角θ =arcsin(λ /2 ），由以上公式得：2d(110)sinθ 1=λ ，得θ 1=34.4°,同理θ 2=53.1°，θ 3=78.2°。 6、判别下列哪些晶面属于［111]晶带：（110），（231），（231),(211）,（101)，（133），（112），（132)，（011），（212）。 答:（110）、(231)、(211)、（112）、(101)、（011）属于[111］晶带.因为它们符合晶带定律公式:hu+kv+lw=0
《材料分析测试技术》课程教学大纲 课程代码：050232004 课程英文名称： Materials Analysis Methods 课程总学时：24 讲课：20 实验4 适用专业：材料成型及控制工程 大纲编写（修订）时间：2017.07 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 材料分析测试技术是高等学校材料加工类专业开设的一门培养学生掌握材料现代分析测试方法的专业基础课，主要讲授X射线衍射、电子显微分析的基本知识、基本理论和基本方法，在材料加工类专业培养计划中，它起到由基础理论课向专业课过渡的承上启下的作用。本课程在教学内容方面除基本知识、基本理论和基本方法的教学外，着重培养学生运用所学知识解决工程实际问题的能力，培养学生的创新意识。 通过本课程的学习，学生将达到以下要求： 1. 掌握X射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析的基本理论； 2. 掌握材料组成、晶体结构、显微结构等的分析测试方法与技术； 3. 具备根据材料的性质等信息确定分析手段的初步能力； 4. 具备对检测结果进行标定和分析解释的初步能力。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1.基本知识：掌握晶体几何学、X射线衍射以及电子显微分析方面的一般知识，了解X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜的工作原理以及适用范围。 2.基本理论和方法：掌握晶体几何学理论知识（晶体点阵、晶面、晶向、晶面夹角、晶带）；掌握特征X射线的产生机理以及X射线与物质的相互作用；掌握X射线衍射理论基础—布拉格定律；掌握多晶衍射图像的形成机理；了解影响X射线衍射强度各个因子，了解结构因子计算以及系统消光规律；了解点阵常数的精确测定方法；了解宏观应力的测定原理及方法；掌握物相定性、定量分析原理及方法；了解利用倒易点阵与厄瓦尔德图解法分析衍射现象；了解电子衍射的基本理论以及单晶体电子衍射花样的标定方法；掌握表面形貌衬度和原子序数衬度的原理及应用；掌握能谱、波谱分析原理及方法。 3.基本技能：具备根据材料的性质等信息正确选用分析手段的能力；具备对检测结果进行标定和分析解释的初步能力；具有利用本课程基本知识进行科学研究的初步能力。能够独立进行X 射线衍射、扫描电镜、透射电镜的样品制备与结果分析。 （三）实施说明 1．教学方法：以基本理论——工作原理——应用及结果分析为主线，对课程中的重点、难点问题着重讲解。由于本课程既具有理论性又具有实践性，因此在教学过程中要注意理论联系实际，通过实例锻炼学生分析解决问题的能力。采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；注意教授学生学会分析、解决问题的方法。处理好重点与难点，将各种分析方法的实际应用纳入教学过程，使学生能够利用所学知识解决实际问题。通过实例和作业，通过作业调动学生学习的主观能动性，强化学生运用知识的能力，培养自学能力。 2．教学手段：本课程属于专业基础课，在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。
第一章 X 射线物理学基础 1、在原子序24（Cr）到74（W）之间选择7 种元素，根据它们的特征谱波长（Kα），用图解法验证莫塞莱定律。（答案略） 2、若X 射线管的额定功率为1.5KW，在管电压为35KV 时，容许的最大电流是多少？ 答：1.5KW/35KV=0.043A。 4、为使Cu 靶的Kβ线透射系数是Kα线透射系数的1/6，求滤波片的厚度。 答：因X 光管是Cu 靶，故选择Ni 为滤片材料。查表得：μ m α ＝49.03cm2／g，μ mβ ＝290cm2／g，有公式，，，故：，解得:t=8.35um t 6、欲用Mo 靶X 射线管激发Cu 的荧光X 射线辐射，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？ 答：eVk=hc/λ Vk=6.626×10-34×2.998×108/(1.602×10-19×0.71×10-10)=17.46(kv) λ 0=1.24/v(nm)=1.24/17.46(nm)=0.071(nm) 其中 h为普郎克常数，其值等于6.626×10-34 e为电子电荷，等于1.602×10-19c 故需加的最低管电压应≥17.46(kv)，所发射的荧光辐射波长是0.071纳米。 7、名词解释：相干散射、非相干散射、荧光辐射、吸收限、俄歇效应 答：⑴ 当χ 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χ 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χ 射线长的χ 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χ 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χ 射线，这种由χ 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χ 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λ 称为K 系的吸收限。 ⑸原子钟一个K层电子被光量子击出后，L层中一个电子跃入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层空位代替的过程称为俄歇效应。 第二章 X 射线衍射方向 2、下面是某立方晶第物质的几个晶面，试将它们的面间距从大到小按次序重新排列：（123），（100），（200），（311），（121），（111），（210），（220），（130），（030），（221），
附件一 现代材料研究方法（课程）教学大纲 一、课程信息 二、课程内容 1、课程教学目标 表面分析方法(材料研究方法)是关于材料分析测试技术及有关理论的一门课程。材料的性能主要取决于材料的成分和结构，测量材料的成分和结构是材料研究的基本要求。为了深入理解材料本质、提高材料研究水平，必须掌握材料的研究手段。 通过本课程的学习，要求掌握材料元素、基团、组织的一些常用的定性和定量分析方法；掌握这些方法的基本原理、实验过程、实验装置及应用；对材料的各种现代分析方法有一个初步的较全面的了解和认识。使学生今后能够正确选择材料分析测试方法，看懂或分析一般(典型、较简单)的测试结果(图谱、图像等)，可以与分析测试专业人员共同商讨有关材料分析研究的实验方案和分析较复杂的测试结果；具备专业从事材料分析测试工作的初步基础，具备通过继续学习掌握材料分析新方法和新技术的自学能力。 2、教学内容 绪论：材料研究方法的意义和分类。 光学显微镜：掌握金相显微镜的结构及其各部分的作用、基本原理和用途、照明方式中的明场照明术和暗场照明术、放大倍数、数值孔径、试样制备方法、光学显微镜的分辨极限，了解偏光显微镜的用途。
X射线衍射技术：掌握X射线的性质和产生、连续X射线谱和特征X射线谱、X射线与物质的相互作用、X射线的探测与防护、X射线衍射的几何原理、X射线衍射仪组成和作用、实验条件的选择、衍射线峰位及衍射线积分强度测量、X 射线物相分析方法、X射线小角度散射、微晶粒尺寸的测定、非晶态物质及其晶化过程的X射线衍射分析。 透射电子显微镜：提高显微镜分辨率的方法、电子束与固体样品的相互作用包括背散射电子、二次电子、吸收电子透射电子特征X射线俄歇电子、透射电子显微镜工作原理及构造透射电镜基本成像操作及像衬度、样品制备、应用。 扫描电子显微镜：扫描电子显微镜的特点、结构和工作原理、主要性能指标、表面形貌衬度原理及其应用包括二次电子成像、背散射电子成像和吸收电子成像、样品制备、各种显微镜的性能比较。 电子探针X射线显微分析：波谱仪和能谱仪的结构、原理和工作方法，两种方法的比较。 X射线光电子能谱：基本原理、X射线光电子能谱的电子能级符号、光电子逸出深度和电子平均自由程、化学位移、X射线能谱仪的基本组成、作用和工作原理、样品制备和仪器校正、谱图分析、定性分析和定量分析。 俄歇电子能谱：基本原理、俄歇电子谱仪组成和作用、俄歇电子能谱图包括直接谱和微分谱、分析方法包括定性和定量分析、元素深度分布分析、微区分析。 热分析：差热分析、差示扫描量热分析和热重分析的基本原理、分析方法、影响因素、应用。 3、实践（含实验、上机等）环节要求：参观材料测试中心部分实验室。 4、能力培养要求：继续学习掌握材料分析新方法和新技术的自学能力。提出和解决问题的能力。 三、学时分配
第一章X射线物理学基础 1、在原子序24 ( Cr)到74 (W )之间选择7种元素，根据它们的特征谱波长( K a),用图解法验证莫塞莱定律。(答案略) 2、若X射线管的额定功率为1.5KW，在管电压为35KV时，容许的最大电流是多少？ 答：1.5KW/35KV=0.043A 。 4、为使Cu靶的K B线透射系数是K a线透射系数的1/6，求滤波片的厚度。 答：因X光管是Cu靶，故选择Ni为滤片材料。查表得：(im a = 49.03cm2 /g, (im 3 = 290cm2 /g , 有公式，，，故：，解得：t=8.35um t 6、欲用Mo靶X射线管激发Cu的荧光X射线辐射，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？ 答：eVk=hc/ 入 Vk=6.626 X10-34 >2.998 X108/(1.602 X10-19 >0.71 X10-10)=17.46(kv) 入0=1.24/v( nm)=1.24/17.46( nm)=0.071( nm) 其中h为普郎克常数，其值等于 6.626 20-34 e为电子电荷，等于1.602 X10-19C 故需加的最低管电压应羽7.46(kv)，所发射的荧光辐射波长是0.071纳米。 7、名词解释：相干散射、非相干散射、荧光辐射、吸收限、俄歇效应 答：⑴ 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，称此时的光子波长入称为K系的吸收限。 ⑸原子钟一个K层电子被光量子击出后，L层中一个电子跃入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层空位代替的过 程称为俄歇效应。 第二章X射线衍射方向 2、下面是某立方晶第物质的几个晶面，试将它们的面间距从大到小按次序重新排列：(123 ), (100) , (200) , (311 ) , ( 121 ) , ( 111 ) , (210) , (220), ( 130 ) , ( 030 ) ,
材料分析方法 材料分析方法如下： 1、化学分析法：利用物质化学反应为基础的分析方法，称为化学分析法。每种物质都有其独特的化学特性，我们可以利用物质间的化学反应并将其以一种适当的方式进行表征，用以指示反应的进程，从而得到材料中某些组合成分的含量； 2、原子光谱法：原子光谱是原子吸收或发出光子的强度关于光子能量（通常以波长表示）的图谱，可以提供关于样品化学组成的相关信息。原子光谱分为三大类：原子吸收光谱、原子发射光谱和原子荧光光谱； 3、X射线能量色散谱法（EDX）：EDX常与电子显微镜配合使用，它是测量电子与试样相互作用所产生的特征X射线的波长与强度，从而对微小区域所含元素进行定性或定量分析。每种元素都有一个特定波长的特征X射线与之相对应，它不随入射电子的能量而变化，测量电子激发试样所产生的特征X射线波长的种类，即可确定试样中所存在元素的种类。元素的含量与该元素产生的特征X射线强度成正比，据此可以测定元素的含量； 4、电子能谱分析法：电子能谱分析法是采用单色光源或电子束去照射样品，使样品中电子受到激发而发射出来，然后测量这些电子的强度与能量的分布，从而获得材料信息。电子能谱的采样深度仅为几纳米，所以它仅仅是表面成分的反应； 5、X射线衍射法（XRD）：XRD也可以辅助用来进行物相的定量
分析。它的依据是，物相的衍射线强度随着含量的增加而提高。但是并不成正比，需要加以修正，采用Jade程序就可以对物相进行定量分析； 6、质谱法（MS）：它是将被测物质离子化，按离子的质荷比分离，测量各种离子谱峰的强度而实现分析目的的一种分析方法。质量是物质的固有特征之一，不同的物质有不同的质量谱（简称质谱），利用这一性质，可以进行定性分析；谱峰强度也与它代表的化合物含量有关，可以用于定量分析； 7、分光光度计法：分光光度计采用一个可以产生多个波长的光源，通过系列分光装置，从而产生特定波长的光源，光线透过测试的样品后，部分光线被吸收，计算样品的吸光值，从而转化成样品的浓度，吸光值与样品的浓度成正比。它包括可见分光光度计和紫外分光光度计； 8、火花直读光谱仪：火花直读光谱仪用电火花的高温使样品中各元素从固态直接气化并被激发而发射出各元素的特征波长，用光栅分光后，成为按波长排列的“光谱”，这些元素的特征光谱线通过出射狭缝，射入各自的光电倍增管，光信号变成电信号，经仪器的控制测量系统将电信号积分并进行模/数转换，然后由计算机处理，并打印出各元素的百分含量。
第十四章 1、波谱仪和能谱仪各有什么优缺点? 优点:1）能谱仪探测X 射线的效率高。 2）在同一时间对分析点内所有元素X 射线光子的能量进行测定和计数，在几分钟内可得到定性分析结果，而波谱仪只能逐个测量每种元素特征波长。 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，适于粗糙表面分析。 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。 32答：(1)分析点的X (2) (3)X 3分析？ 答：（1成分。 (2)A a b 断裂断口，性断口。 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出。由于纤维断裂的位置不都是在基体主裂纹平面上，一些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。 B 、用能谱仪定性分析方法进行其化学成分的分析。定点分析:对样品选定区进行定性分析.线分析:测定某特定元素的直线分布.面分析:测定某特定元素的面分布 a 、定点分析方法：电子束照射分析区,波谱仪分析时,改变分光晶体和探测器位置.或用能谱仪,获取、E —I 谱线,根据谱线中各峰对应的特征波长值或特征能量值,确定照射区的元素组成； I --λ
b 、线分析方法：将谱仪固定在要测元素的特征X 射线波长值或特征能量值,使电子束沿着图像指定直线轨迹扫描.常用于测晶界、相界元素分布.常将元素分布谱与该微区组织形貌结合起来分析； c 、面分析方法：将谱仪固定在要测元素的特征X 射线波长值或特征能量值,使电子束在在样品微区作光栅扫描,此时在荧光屏上便得到该元素的微区分布,含量高则亮。 4、扫描电子显微镜是由电子光学系统，信号收集处理、图像显示和记录系统，真空系统三个基本部分组成。 （1）、电子光学系统（镜筒） 1）电子枪:提供稳定的电子束，阴阳极加速电压 2）电磁透镜:第一、二透镜为强磁透镜，第三为弱磁透镜，聚集能力小，目的是增大镜筒空间 )，在荧光屏c 、材料形变和断裂过程的动态分析1)双相钢2)复合材料 7、背散射电子衬度原理及应用 （1）.,↑↑b i Z 不同成分---b η不同---电子强度差----衬度----图像。背散射电子像中不同的区域衬度差别，实际上反映了样品相应不同区域平均原子序数的差别，据此可以定性分析样品的化学成分分布。对于光滑样品，原子序数衬度反映了表面组织形貌，同时也定性反映了样品成分分布；而对于形貌、成分差样品，则采用双检测器，消除形貌衬度、原子序数衬度的相互干扰。 （2）背散射电子用于：形貌分析——来自样品表层几百nm 范围；成分分析——产额与原子序数有关；晶体结构分析——基于通道花样衬度。 第十三章
材料分析方法哈尔滨工业大学周玉主编第二版 P41 3、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几方面考虑而得出的？ 答：洛伦兹因数是表示衍射的几何条件对衍射强度的影响。 它考虑了以下三个方面而得：1、衍射的积分强度2、参加衍射的晶粒分数3、单位弧长的衍射强度 4、多重性因数的物理意义是什么？某立方系晶体，其{100}的多重性因数是多少？如该晶体转变成四方系，这个晶面族的多重性因数会发生什么变化？为什么？ 多重性因数的物理意义是某种晶面的等同晶面数 立方系{100}面族，P=6四方晶系{100}，P=4 6、多晶体衍射的积分强度表示什么？ 答：若以波长为λ，强度为I0的X射线，照射在单位晶胞体积为V0的多晶试样上，被照射晶体的体积分数为V，在与入射线夹角为2θ的方向上产生了指数为（HKL）晶面的衍射，在距试样为R处记录到衍射线单位长度上的积分强度为： P58 1、试用爱瓦尔德图解来说明德拜衍射花样的形成
某一粉末相上背射区线条与透射区线条比起来，其θ较高抑或较低？相应的d较大还是较小？既然多晶体粉末的晶体取向是混乱的，为何有此必然的规律？ 答：某一粉末相上背射区线条与透射区线条比起来，其θ较高，相应的d较小，虽然多晶体粉末的晶体取向是混乱的，但是衍射倒易球与反射球的交线，倒易球半径由小到大，θ也由小到大，d是倒易球半径的倒数，所以θ较高，相应的d较小。 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： 入射光束 试样形 状 试样吸 收 衍射线 记录 强度吸 收项 德拜法X射线源 点状圆柱状平板底 片同时接收 衍射 衍射环A（θ） 衍射仪法 X射线源 线状 平板状、 块状、粉末 辐射探 测器沿测角 仪圆转动逐 一接收衍射 衍射峰1/2μ1 4、测角仪在采集衍射图时，如果试样表面转到与入射角成30°角，即计数管与入射线所成角度为多少？能产生衍射的晶面，与试样的自由表面成何种几何关系？ 答：60°。因为计数管的转速是试样的二倍。辐射探测器接收的是那些与试样表面平行的晶面产生的衍射。晶面若不平行于试样表面，尽管也产生衍射，但衍射线进入不了探测器，
第一章X 射线物理学基础 2、若X 射线管的额定功率为1.5KW,在管电压为35KV 时，容许的最大电流是多少? 答：1。5KW/35KV=0。043A。 4、为使Cu 靶的Kβ线透射系数是Kα线透射系数的1/6，求滤波片的厚度。 答：因X 光管是Cu 靶，故选择Ni 为滤片材料。查表得：μ m α＝49。03cm2／g，μ mβ＝290cm2／g，有公式，，，故：,解得：t=8。35um t 6、欲用Mo 靶X 射线管激发Cu 的荧光X 射线辐射，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？ 答:eVk=hc/λ Vk=6.626×10-34×2。998×108/(1.602×10—19×0。71×10-10)=17.46(kv) λ 0=1.24/v（nm）=1。24/17。46(nm)=0。071（nm) 其中h为普郎克常数，其值等于6.626×10—34 e为电子电荷，等于1。602×10—19c 故需加的最低管电压应≥17。46（kv），所发射的荧光辐射波长是0.071纳米。 7、名词解释：相干散射、不相干散射、荧光辐射、吸收限、俄歇效应 答：⑴当χ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χ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χ射线长的χ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χ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χ射线，这种由χ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χ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λ称为K 系的吸收限. ⑸原子钟一个K层电子被光量子击出后，L层中一个电子跃入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层空位代替的过程称为俄歇效应。 第二章X 射线衍射方向 2、下面是某立方晶第物质的几个晶面，试将它们的面间距从大到小按次序重新排列:（123）,（100），(200），（311），（121）, （111），（210)，(220)，（130），（030），(221），（110）. 答:立方晶系中三个边长度相等设为a，则晶面间距为d=a/ 则它们的面间距从大小到按次序是:（100）、（110）、（111）、（200）、（210)、(121)、(220）、（221）、（030）、（130）、(311）、
材料分析方法课后答案周玉 【篇一：材料分析方法考试重点】 纹衍射的图样，条纹间距随小孔尺寸的变大，衍射的图样的中心有 最大的亮斑，称为埃利斑。 2、差热分析是在程序的控制条件下，测量在升温、降温或恒温过 程中样品和参比物之间的温差。 3、差示扫描量热法（dsc）是在 程序控制条件下，直接测量样品在升温、降温或恒温过程中所吸收 的或放出的热量。 4、倒易点阵是由晶体点阵按照一定的对应关系建立的空间点阵， 此对应关系可称为倒易变换。 5、干涉指数在（hkl）晶面组（其晶面间距记为dhkl）同一空间 方位，设若有晶面间距为dhkl/n（n为任意整数）的晶面组（nh，nk，nl）即（h,k,l）记为干涉指数。 6、干涉面简化布拉格方程所引入的反射面（不需加工且要参与计 算的面）。 7、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。 8、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。 9、晶带晶体中，与某一晶向【uvw】平行的所 有（hkl）晶面属于同一晶带，称为晶带 11、数值孔径子午光线能进入或离开纤芯（光学系统或挂光学器件）的最大圆锥的半顶角之余弦，乘以圆锥顶所在介质的折射率。 12、透镜分辨率用物理学方法(如光学仪器)能分清两个密切相邻物 体的程度 13 衍射衬度由样品各处衍射束强度的差异形成的衬度成 为衍射衬度。 15质厚衬度由于样品不同区间存在原子序数或厚度的差异而形成 的非晶体样品投射电子显微图像衬度，即质量衬度，简称质厚衬度。制造水平。（√） 二、填空题 6）按入射电子能量的大小，电子衍射可分为（高能电子衍射）、 （低能电子衍射）及（反射式高能电子衍射）。 18）阿贝成像原理 可以简单地描述为两次（干涉）：平行光束受到有周期性特征物体 的衍射作用形成（衍射波），各级衍射波通过（物镜）重新在像平 面上形成反映物的特征的像。
材料分析方法 材料分析方法可以包括分析物料的性能，物料的加工和分解，组成物料的材料质量，以及物料的结构与性能之间的相互影响。材料分析技术可以用来识别结构问题，发掘新制造技术，分解复杂结构，以及确定物料的性能参数。随着科学技术的发展，材料分析方法也得到了更新和完善。 材料分析技术包括物理化学分析、光学显微镜分析、X射线衍射分析、热透玻尔分析和微量元素分析等。物理化学分析是最常用的材料分析方法。它包括表面分析，化学分析，热重分析，动力学分析，光谱分析，X射线衍射分析，粒度测定，以及其他物理化学分析方法。 表面分析技术是识别和确定表面层的厚度，结构，化学成分和疏水性等参数的技术方法。化学分析技术可以用来识别物料组成与成分，并分析元素组成。热重分析技术可以用来确定物料的含量，质量，温度和热量，以及其他重要参数。动力学分析技术主要用于确定表面层状的变化和吸引力的变化。光谱分析技术利用光的能量和波长，主要用于分析物料的颜色，质量，温度和热量等。X射线衍射分析主要是用来分析物料中元素结构以及衍射仪器参数的技术。粒度测定技术可以确定物料的粒子尺寸和形状差异。 随着新技术的引入，材料分析技术将有无限的可能性。例如，电子光学显微分析技术，可以用来直接观察物料的组成及其结构特征，以及分析细微的变化，有助于物料的加工与分解。热分析技术可以用来分析物料的热量和温度变化，可以帮助研究者更准确地理解物料的
性能，也可以帮助制造商更好地控制加工参数。最近的发展是涉及到聚合物的分析技术，例如微量元素分析和分子动力学分析，可以用来确定复杂结构的构成以及影响物料性能的参数。 材料分析技术也可以用于研究新材料和新技术。例如，纳米材料已经成功地使用分析技术，允许研究者从微观和宏观上研究材料的特性和性能，帮助实现新材料的开发和应用。同样，随着计算机技术的发展，材料分析技术也可以使用计算机模拟和分析系统来探索许多新的技术，以及新材料的加工和分解参数。 总之，材料分析方法是未来科学技术发展的基础，为材料研究者提供了重要的工具。材料分析技术可以为研究者们提供深入的见解，帮助他们更好地理解材料的性能，探索新的加工技术，实现新的材料的开发和应用。随着科学技术的发展，材料分析方法也会得到更新和完善，将持续为新材料的发展和应用提供技术支持。
材料分析方法pdf 本文旨在介绍和讨论材料分析方法pdf的主题。我们将概述本文的目的和结构。 本文旨在提供关于材料分析方法pdf的综合信息。我们将介绍不同类型的材料分析方法及其应用领域，以便读者了解和选择适合自己需求的方法。 本文分为以下部分： 概述：我们将简要介绍材料分析方法pdf的背景和重要性。概述：我们将简要介绍材料分析方法pdf的背景和重要性。 基本原理：在本节中，我们将介绍一些常用的材料分析方法pdf的基本原理，以帮助读者理解它们的工作原理。基本原理：在本节中，我们将介绍一些常用的材料分析方法pdf的基本原理，以帮助读者理解它们的工作原理。基本原理：在本节中，我们将介绍一些常用的材料分析方法pdf的基本原理，以帮助读者理解它们的
工作原理。基本原理：在本节中，我们将介绍一些常用的材料分析方法pdf的基本原理，以帮助读者理解它们的工作原理。 常见的材料分析方法：我们将列举并介绍几种常见的材料分析方法pdf，包括但不限于X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析等。常见的材料分析方法：我们将列举并介绍几种常见的材料分析方法pdf，包括但不限于X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析等。常见的材料分析方法：我们将列举并介绍几种常见的材料分析方法pdf，包括但不限于X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析等。常见的材料分析方法：我们将列举并介绍几种常见的材料分析方法pdf，包括但不限于X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析等。 应用领域：在本节中，我们将探讨材料分析方法pdf在不同领域的应用，包括材料科学、化学、生物学等，以帮助读者了解这些方法在实践中的作用。应用领域：在本节中，我们将探讨材料分析方法pdf在不同领域的应用，包括材料科学、化学、生物学等，以帮助读者了解这些方法在实践中的作用。应用领域：在本节中，我们将探讨材料分析方法pdf在不同领域的应用，包括材料科学、化学、生物学等，以帮助读者了解这些方法在实践中的作用。应用领域：在本节中，我们将探讨材料分析方法pdf在不同领域的应用，
材料分析方法-周玉-第二版LT
将向外辐射K 系χ射线，这种由χ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χ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λ称为K 系的吸收限。 ⑸原子钟一个K层电子被光量子击出后，L层中一个电子跃入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层空位代替的过程称为俄歇效应。 第二章X 射线衍射方向 2、下面是某立方晶第物质的几个晶面，试将它们的面间距从大到小按次序重新排列：（123），（100），（200），（311），（121），（111），（210），（220），（130），（030），（221），（110）。 答：立方晶系中三个边长度相等设为a，则晶面间距为d=a/ 则它们的面间距从大小到按次序
是：（100）、（110）、（111）、（200）、（210）、（121）、（220）、（221）、（030）、（130）、（311）、（123）。 4、α-Fe 属立方晶体，点阵参数a=0.2866。如用CrKαX 射线（λ=0.2291mm）照射，试求（110）、（200）及（211）可发生衍射的掠射角。 答：立方晶系的晶面间距：= a / ，布拉格方程：2dsinθ =λ，故掠射角θ =arcsin（λ /2 ）,由以上公式得：2d(110)sinθ1=λ，得θ1=34.4°，同理θ 2=53.1°，θ 3=78.2°。 6、判别下列哪些晶面属于[111]晶带：（110），（231），（231），（211），（101），（133），（112），（132），（011），（212）。 答：（110）、（231）、（211）、（112）、（101）、（011）属于[111]晶带。因为它们符合晶带定律公式：hu+kv+lw=0 7、试计算（311）及（132）的共同晶带轴。
绪论 1.材料研究方法分为（）答案:组织形貌分析;成分价键分析;分子结构分析;物 相分析 2.材料科学的主要研究内容包括（）答案:材料的成分结构;材料的性能;材料的 制备与加工 3.下列哪些内容不属于材料表面与界面分析（）答案:晶粒大小、形态 4.下列哪些内容属于材料微区分析（）答案:位错;裂纹大小;晶粒取向;晶格畸 变 5.下列哪些内容不属于材料成分结构分析（）答案:晶界组成、厚度;晶粒大小、 形态 第一章 1.扫描电子显微镜的分辨率已经达到了（）答案:1.0 nm 2.利用量子隧穿效应进行分析的仪器是答案:扫描隧道显微镜 3.能够对样品形貌和物相结构进行分析的是透射电子显微镜。答案:对 4.扫描隧道显微镜的分辨率可以到达原子尺度级别。答案:对 5.图像的衬度是（）答案:任意两点存在的明暗程度差异;任意两点探测到的信 号强度差异 6.对材料进行组织形貌分析包含哪些内容（）答案:材料的外观形貌;材料的表 面、界面结构信息;晶粒的大小;位错、点缺陷 7.光学显微镜的最高分辨率为（）答案:0.2 μm 8.下列说法错误的是（）答案:X射线波长为0.05~10 nm，可以作为显微镜的 照明源 9.1924年，（）提出运动的电子、质子、中子等实物粒子都具有波动性质答 案:德布罗意 10.电子束入射到样品表面后，会产生下列哪些信号（）答案:俄歇电子;背散射 电子;特征X射线;二次电子 第二章 1.第一台光学显微镜是由哪位科学家发明的（）答案:詹森父子 2.德国科学家恩斯特·阿贝有哪些贡献（）答案:阐明了光学显微镜的成像原理; 阐明了放大理论;解释了数值孔径等问题;发明了油浸物镜 3.光学显微镜包括（）答案:聚光镜;目镜;反光镜;物镜 4.下列关于光波的衍射，错误的描述是（）答案:遇到尺寸与光波波长相比或 更小的障碍物时，光线将沿直线传播 5.下列说法正确的是（）答案:衍射现象可以用子波相干叠加的原理解释;由于 衍射效应，样品上每个物点通过透镜成像后会形成一个埃利斑
第一章 一、选择题 1.用来进行晶体结构分析的X射线学分支是（） A.X射线透射学； B.X射线衍射学； C.X射线光谱学； D.其它 2. M层电子回迁到K层后，多余的能量放出的特征X射线称（） A.Kα； B. Kβ； C. Kγ； D. Lα。 3. 当X射线发生装置是Cu靶，滤波片应选（） A．Cu；B. Fe；C. Ni；D. Mo。 4. 当电子把所有能量都转换为X射线时，该X射线波长称（） A.短波限λ0； B. 激发限λk； C. 吸收限； D. 特征X射线 5.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（）（多选题） A.光电子； B. 二次荧光； C. 俄歇电子； D. （A+C） 二、正误题 1. 随X射线管的电压升高，λ0和λk都随之减小。（） 2. 激发限与吸收限是一回事，只是从不同角度看问题。（） 3. 经滤波后的X射线是相对的单色光。（） 4. 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。（） 5. 选择滤波片只要根据吸收曲线选择材料，而不需要考虑厚度。（） 三、填空题 1. 当X射线管电压超过临界电压就可以产生X射线和X射线。 2. X射线与物质相互作用可以产生、、、、 、、、。 3. 经过厚度为H的物质后，X射线的强度为。 4. X射线的本质既是也是，具有性。 5. 短波长的X射线称，常用于；长波长的X射线称 ，常用于。 习题 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？ （1）用CuKαX射线激发CuKα荧光辐射； （2）用CuKβX射线激发CuKα荧光辐射； （3）用CuKαX射线激发CuLα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？
第一章X 射线物理学基础 1、在原子序 24（ Cr）到 74（ W）之间选择 7 种元素，根据它们的特征谱波长（ Kα），用图解 法验证莫塞莱定律。（答案略） 2、若 X 射线管的额定功率为 1.5KW ，在管电压为35KV 时，容许的最大电流是多少？ 答： 1.5KW/35KV=0.043A。 4、为使 Cu 靶的 Kβ线透射系数是Kα线透射系数的1/6 ，求滤波片的厚度。 答：因 X 光管是 Cu 靶，故选择 Ni 为滤片材料。查表得：μm α＝49.03cm2 ／g ，μmβ＝ 290cm2 ／ g ，有公式，，，故：，解得:t=8.35um t 6、欲用 Mo 靶 X 射线管激发 Cu 的荧光 X 射线辐射，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？ 答： eVk=hc/ λ Vk=6.626 ×10-34 ×2.998 ×108/(1.602 ×10-19 ×0.71 ×10-10)=17.46(kv) λ0=1.24/v(nm)=1.24/17.46(nm)=0.071(nm) 其中h 为普郎克常数，其值等于 6.626 ×10-34 e 为电子电荷，等于 1.602 ×10-19c 故需加的最低管电压应≥17.46(kv) ，所发射的荧光辐射波长是0.071 纳米。 7、名词解释：相干散射、非相干散射、荧光辐射、吸收限、俄歇效应 答：⑴当χ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χ 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χ 射线长的χ 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χ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χ射线，这种由χ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χ 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λ称为 K 系 的吸收限。 ⑸原子钟一个 K 层电子被光量子击出后，L 层中一个电子跃入 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 层空位代替的过 程称为俄歇效应。 第二章X 射线衍射方向 2、下面是某立方晶第物质的几个晶面，试将它们的面间距从大到小按次序重新排列：（123 ），（100 ），（ 200 ），（ 311 ），（ 121 ），（ 111 ），（ 210 ），（ 220 ），（ 130 ），（ 030 ），（ 221 ），（110 ）。
《材料分析方法》课程教学大纲 编号： 一、课程名称 1．中文名称：材料分析方法 2．英文名称：Methods of material analysis 二、课程概况 课程类别：专业选修学时数：32 学分数：2 适用专业：能源动力（动力工程）开课学期：第一学期 开课单位：商船学院 三、大纲编写人：华维三 四、教学目的及要求 本课程是能源动力工程专业研究生的一门重要专业课，目的在于培养学生掌握材料的光学显微分析、X射线衍射分析、电子显微分析、材料热常数分析等所必需的基本理论、基本技能。通过学习本课程，学生应达到如下基本要求： 1、了解光学显微分析、X射线衍射、电子衍射和电子显微分析、材料热常数分析等方法在材料科学领域中所能解决的问题及基本原理和方法。 2、能读懂一般专业文献中有关X射线衍射、电子显微分析、热分析（热焓、导热系数）的图谱和结论。 3、为今后从事X射线、电子显微分析等工作打下初步基础。 4、了解热分析技术、光谱分析等方法在材料科学领域中所能解决的问题、基本原理。 5、基于实验室已有材料分析设备，能熟练操作一种材料分析仪器。 五、课程主要内容及先修课程 本科课程分为基础理论知识学习和实验室观摩及操作两部分，课程主要内容为材料研究的意义和内容、材料结构和研究方法的分类、光学显微分析、X射线衍射分析、电子显微分析、材料热常数分析和材料测试方法的综合应用等。课程内容除了理论分析外，还包含有关键仪器设备的模拟演示和动手实操环节。 先修课程：材料科学基础、材料力学、传热学、工程热力学、相变材料、热工测试技术等。 六、课程教学方法
为突出本课程实用性和综合性，以及增强理论与实际的联系，本课程采用的教学方法为：仪器设备理论讲解+实验室仪器演示+关键仪器动手实操。 教学过程注重专业相关案例教学，通过专业相关案例教学激发学生对材料分析方法的学习兴趣。理论教学完成后，开展课堂仪器操作视频演示和操作步骤模拟演练。最后，结合我校可用教学仪器设备，实施实验室样品制作与实操教学，让学生真实接触与掌握专业相关专业仪器设备。 七、课程考核方式 本课程着重考查研究生运用所学基本理论知识和技能解决实际问题的能力和水平，课程最终考核的是学生的过程学习效果和仪器设备实践操作能力与解决实际测试分析问题的能力。 课程考核方式为：学习过程管理+课程结题报告。 八、课程使用教材 《材料分析方法（第3版）》普通高等教育“十一五”国家级规划教材周玉编 九、课程主要参考资料 普通高等教育材料科学与工程“十二五”规划教材：材料现代分析技术 朱和国，杜宇雷，赵军著 学位点负责人：学院主管院长：分委员会主席： 年月日 注：（1）英文课程名称务必写准确； （2）需编写的内容统一用宋小四号，行间距固定值22磅。