材料分析方法
第一章X射线
1、X射线的性质（考过该题）
答:1、肉眼不可见，能使空气电离，能感光，能穿透物体；
2、呈直线传播，在电场和磁场中不发生偏转，穿过物体时部分被散射；
3、对动物和有机体能产生巨大、生理影响，能杀伤生物细胞。
4、具有波粒二象性：
2、X射线的产生（重点）
冷却水
靶X射线
灯丝变压器
真空钨灯丝
答：产生：由于高速运动的电子轰击物质后，与该物质中的原子相互作用发生能量转移，损失的能量通过两种形式释放出x射线。一种形式是高能电子击出原子的内层电子产生一个空位，当外层电子跃入空位时，损失的能量以表征该原子特征的x射线释放。另一形式则是高速电子受到原子核的强电场作用被减速，损失的能量以波长连续变化的x射线形式出现。因此产生x射线的基本条件是：①产生带电粒子；②带电粒子作定向高速运动；③在带电粒子运动的路径上设置使其突然减速的障碍物。
连续X射线——带电粒子加速或减速运动时发生电磁场剧变，产生大量的电磁波具有连续的各种波长，形成连续X射线。
特征X射线——当X射线管两端电压增高到与阳极靶材相应的某一特定值U K时，在连续谱某些特定波长位置上，会出现一系列强度很高、波长范围很窄、能表征阳极靶材的特征的线状光谱。
3、X射线谱的性质：（图P8）重点
答：1）当提高管电压U时（i、Z不变），各波长X射线的强度一致提高，短波限λSWL和强度最大值对应的λm减小；
2) 当保持管电压一定，提高管电流I，各波长X射线强度一致提高，但λSWL和λm不变；
3）在相同的管电压和管电流下，阳极靶材的原子叙述Z越高，连续谱的轻度越大，但λSWL 和λm相同。
特征谱线的波长不受管电压、管电流的影响，只取决于阳极靶材元素原子序数。
4、X射线与物质的相互作用（理解）
+
U
e
I0
λ0
λSWL～λ∞
I
热
投射X射线
散射X射线
电子{反冲电子
俄歇电子
光电子
荧光X射线λKα＞λ0
{λ=λ0,相干散射
λ'＞λ0}不相干散射
}光电效应俄歇效应
μm
F(滤波片)
图2.2 X射线的产生及其物质的相互作用
5、X射线的应用：
3
6、名词解释：真吸收、相干散射、不相干散射、荧光辐射、吸收限、俄歇效应。
真吸收：光电效应所造成的入射能量消耗即为真吸收；
相干散射：当入射线与原子内受核束缚较紧的电子相遇，光量子能量不足以使原子电离，但电子可在X射线交变电场作用下发生受迫振动，这样的电子就成为一个电磁波的发射源，向周围辐射与入射X 射线波长相同的辐射，因为各电子所散射的射线波长相同，有可能相互干涉，故称相干散射。
不相干散射：能量为hv的光子与自由电子或受核束缚较弱的电子碰撞，将有一部分能量给予电子，
使其动能提高，成为反冲电子，光子损失了能量，并改变了运动的方向，能量减少为hv ＇，显然v ＇＜v ，这即是不相干散射，
荧光辐射：由入射X 射线所激发出来的特征X 射线称荧光辐射。
俄歇效应：即由入射X 射线使原子L 层电子跃迁至K 层，而跃迁能量激发L 层电子溢出俄歇电子。（考过该题）
吸收限：X 射线虽然有很强的透射作用，但是经试验证明，X 射线通过深度为x 处的dx 厚度物质其强度的衰减dI x /dx 与dx 成正比，即
dx I dI l x
x μ-= 式1.1 μl 为线吸收系数，表明物质对X 射线的吸收特征，与密度无关。式1.1经积分得（积分限0～t ）：
t l e I I μ-=0
式1.2 0
I I 称为透射系数，I 为透射过物质后的X 射线强度，I 0为入射X 射线强度，因为不同物质的μl 不同，故不同物质的透射系数也不同。
第二章
X 射线衍射方向
1、 布拉格角、衍射角概念： 答：X 射线照射到晶体表面并发生衍射，入射线与晶面的夹角θ称为布拉格角。入射线与衍射线之间的夹角为2θ，称为衍射角。
2、 布拉格方程导出过程：（P26）
设一束平行的入射波(波长λ)以θ角照射到(hkl)的原子面上，各原子面产生反射。图7。2中PA 和QA ’分别为照射到相邻两个乎行原子面的入射线，它们的“反射线”分别为AP ’和A ’Q ’，则光程差为
θθθδsin 2sin sin 'd d d D A AC =+=+=
只有光程差为波长λ的整数倍时，相邻晶面的“反射被”才能干涉加强形成衍射线，所以产生衍射的条件为 2dsin θ=n λ(布拉格方程)
这就是著名的布拉格公式，其中，n ＝0，1，2，3…，称为衍射级数，对于确定的晶面和入射 电子波长，n 越大，衍射角越大。θ角称为布拉格角，而入射线与衍射线的交角2θ称为衍射角。
3、 布拉格方程的物理意义：
答：X 射线在晶体中的衍射必须满足布拉格方程，即布拉格方程为我们指出X 射线在晶体中可能发
生衍射的方向。
4、 布拉格方程的应用：（考过该题）
答：从试验上可有两方面应用：（1）用已知波长的X 射线去照射未知结构的晶体，通过衍射角的测量求得晶体中各晶面的面间距d ，从而解释晶体的结构，即结构分析；
（2）用已知面间距的晶体来反射从样品发射出来的X 射线，通过衍射角的测量求得X 射线的波长，即X 射线光谱学。即可进行光谱结构研究，从X 射线波长尚可确定试样的组成元素（如电子探针设计原理源于此）。
5、 布拉格方程极限条件讨论的应用？
答：|sin θ|≤1，而由于dsin θ=λ/2，推出d ≥λ/2，表达式说明只有间距大于或等于X 射线半波长的那些干涉面才能参与反射。很明显，当采用短波X 射线照射时，能参与反射的干涉面将会增多。
6、 晶体X 射线衍射有几种方法？异同点有哪些（任意两个比较）？那种方法常用？
答：有劳埃法、周转晶体发和粉末法。介绍一下劳埃法和粉末法的异同:
相同点：都必须满足布拉格方程进行衍射，都采用底片照射衍射斑，并最后通过衍射斑进行分析。
不同点：1)劳埃法采用连续X 射线，而粉末法采用单色X 射线；2）劳埃法照射单晶样本，而粉末法照射多晶体；3）劳埃法底片平展，粉末法底片为一张一旋转轴为轴的圆筒形底片；4）劳埃法用于单晶体取向测定及晶体对称性研究，粉末法用于测定晶体结构，进行物相定性、定量分析和晶粒大小测定等工作。
粉末法最常用
7、用爱瓦尔德球法证明布拉格方程（考过该题）。
第三章
X 射线衍射强度
1、 衍射线相对积分公式中各因数的物理意义？ 答：衍射线相对积分公式：2222)(cos sin 2cos 1HKL M F e A P I -+=θθ
θθ
2、 结构因数物理意义？
答：结构因数表征了晶体结构对衍射影响的能力。只与原子种类及在单胞中的位置有关，而不受单胞的形状和大小的影响。
2
1j 21j 2)(2sin )(2cos ??????+++??????++=∑∑==n j j j j n j j j j HKL LZ KY HX f LZ KY HX f F ππ
n —— 原子数目
（X ，Y ，Z ）——原子位置坐标 f j ——各原子散射因数（反映元素种类）
（H ，K ，L ）——干涉面指数 |F HKL |——结构振幅，反映单胞散射能力的参量
3、 几种常见同种元素组成晶体结构因数推导？（P33-35）
答：将原子坐标代入第2题公式，计算衍射面指数平方和之比。
1）简单点阵：坐标为（0，0，0）。比值为1：2：3：4：5：6：8：9…
2）体心点阵：坐标为（0，0，0）、（1/2，1/2，1/2）。当H+K+L=奇数时，0)11(22=-=f F HKL ,即该种晶面的散射强度为零，该种晶面的衍射线不能出现。当H+K+L=偶数时，22224)11(f f F HKL =+=,即体心点阵只有指数和为偶数的晶面可产生衍射，平方和比为1：2：3：4：5…。
3）面心点阵：坐标为（0，0，0）、（0，1/2，1/2）、（1/2，0，1/2）、（1/2，1/2，0）。
当H 、K 、L 全为奇数或全为偶数时，有222216)1111(f f F HKL =+++=，能产生衍射，比值为3：4：8：11：12：16…；当H 、K 、L 为奇偶混杂时（2个奇数1个偶数或2个偶数1个奇数），有0)1111(222
=-+-=f F HKL ，不能产生衍射。
4、 简单非同种元素组成晶体结构因数推导？
答：例如CuBe ，晶体类型为简单立芳点阵，原子坐标为Cu ：（0，0，0）、Be ：（1/2，1/2，1/2）。得到：22)](cos [L K H f f F Be Cu HKL +++=π。
讨论：H+K+L=奇数，22][Be Cu HKL
f f F -=； H+K+L=偶数，22
][Be Cu HKL f f F +=。
第四章
多晶体分析法
1、德拜相机底片的安装方法有哪些？各自的优缺点是什么？
答：1）正装法 X 射线从底片接口处射入，
照射试样后从中心孔穿出。低角的弧线较
接近中心孔，高脚的线则靠端部。高脚线
条有较高的分辨本领。正装法几何关系与
计算均较简单，可用于一般物相分析工作。
2）反装法 X 射线从底片中心孔穿入，
从底片接口处穿出。反装法的高脚线均集
中在孔眼附近，故除θ角极高的线条可被
光阑遮挡外，几乎全部可被记录。高脚线
对距离较短，由于底片收缩所造成的误差
小，适用于点阵参数的测定。
3）偏装法 在底片上开两个孔，X 射线先后从此两空通过，衍射线条形成围绕进出光控的两
组弧对。此法除具有反装法的优点外，尚可直接从底片测量计算处相机的真实圆周长，从而消除了由于底片的收缩或相机名义半径不准确而引起的误差。
2、德拜相的误差来源及修正？（P45-46）
答：1）试样吸收误差 试样对X 射线吸收使衍射线偏离理论位置造成的误差。修正公式：2L 0=2L
外缘－2ρ。
2）底片伸缩误差 相机直径制造不准或底片未贴近相机内腔，或底片在显影定影及干燥过程
中收获或伸长造成的半径不准引起的误差。修正公式: L K L C 229000
?=??=
θ; K 对于某一底片有恒定数值。
2、根据德拜相标定晶体结构的一般过程？（P46-48）（考过该题）
答：1）对弧线个弧对标号（底片中心画一基准线，从低角区标起）；
2）任选两个弧对测量相机有效周长C 0=A+B;
3）测量并计算弧对间距，并计算θ；
4）计算d ，应用布拉格公式：θλ
sin 2=d
5）用最黑一条线定位强度为100％，逐一确定其他衍射线相对强度；
6）根据d 值和某条线相对强度对照标准衍射卡片确定被测物种类；
7）标注衍射线指数，判别物质的点阵类型;
sin 2θ1：sin 2θ2：sin 2θ3…= )(:)(:)(232323222222212121L K H L K H L K H ++++++…
3、相对于德拜照相法，对称聚焦照相法和背射平板照相法的优点是什么？（P49）
答：德拜照相法里，只有样品表层的部分晶体参与了衍射，强度低，曝光时间长，效率低。而对
称聚焦法和背射平板照相法提高了衍射强度，摄照时间短，分辨本领高，效率得到提高。
4、X 射线衍射仪的测角仪和闪烁计数器工作原理？（P51-55）
答：1）测角仪工作原理：a 射线源、样品、计数器分布在同一个聚焦圆；b 样品台的旋转角与计
数器在测角仪上为联动关系θ：2θ；c 用计数器接收的放大后信号的电子数目，绘出θ—光子强度图。
2）闪烁计数器工作原理：X 射线→磷光体→光敏电阻→弱电子→连级放大→强电子信号→计
数器输出接收到的X 射线强度信息。
第五章 物相分析及点阵参数精确测定
1、 晶态物质定性分析的基本原理？（考过该题）
答：X 射线衍射线的位置决定于品胞参数(晶胞形状和大小)也即决定于各品面面间距，而衍射线的相对强度则决定于品脑内原子的种类、数目及排列方式。每种晶态物质都有其特有的晶体结构，不是前者有异，就是后者有别，因而x 射线在某种晶体上的衍射必然反映出带有晶体特征的特定的衍射花样。光具有一个特性，即两个光源发出的光互不干扰，所以对于含有n 种物质的混合物或含有n 相的多相物质，各个相的各自衍射花样互不干扰而是机械地叠加，即当材料中包含多种晶态物质，它们的衍射谱同时出现，不互相干涉(各衍射线位置及相对强度不变)，只是简单叠加。于是在
衍射诺图中发现和某种结晶物质相同的衍射花样，就可以断定试样中包含这种结晶物质，这就如同通过指纹进行人的识别一样，自然界中没有衍射谱图完全一样的物质。
2、PDF卡片内容？
PDF卡片示例
①第1栏为物质的化学式及英文名称；
②第2栏为获得衍射数据的实验条件，如辐射种类和辐射波长等；
③第3栏为主要物质的晶体学数据，如晶系、单胞轴长等；
④第4栏列出样品来源、制备或化学分析数据等；
⑤第5栏列出物质的一系列晶面间距d，衍射强度Int及晶面指数hkl；
⑥第6栏为卡片序号，如46-394表示第46组394号卡片；
⑦第7栏为卡片的质量标记。
3、已知晶体结构单晶电子衍射花样的标定？
答：1）测量靠近中心斑点几个衍射斑点的距离R1、R2、R3…；
2）R=kg=k/d，由此求出d1、d2、d3…；
3）查JCPDF卡片找出与上述d值均对应的卡片，如果不唯一对应需根据试验过程其它参考信息排除一些不可能的卡片；
4）根据晶带轴定理求晶面。
4、晶态物质定性分析的一般过程？
答：1）拍摄待测样衍射谱；2）测定面间距d和相对强度I/I1；
3）从前反射区中选区强度最大的三根衍射线，并使其d值按强度递减的次序排列，又将其余线条之值按强度递减顺序列于三强线之后；
4）检查这几行数据其d1是否与实验值很接近；
5）用档案卡片对照试验所得d及I/I1，如果对应的好，物相坚定完毕。
5、晶态物质定性分析中可能出现的困难和解决办法？
答：1）问题——①混合物中的个别相的含量少，衍射峰弱；②混合物的组成物质的衍射峰相
互重叠； ③组成物中出现固溶体导致d 值出现偏差。
2）解决办法：借助其他试验帮助分析；利用峰位d 漂移原理进行残余应力或固溶体分析。
6、 非理想状态的电子衍射斑点可以形成的四个原因，请分别予以说明？
第六章 电子光学基础
1、分辨率：成像物体上能分辨出来的两个物点间的最小距离。Δr 0≈λ/2，λ为照明光源的波长。
2、电子波的波长特性：
以一定速度运动的电子具有波粒二象性，?==λh
mv P emv
h 2=λ，综合动量式和能量式，低速电子的电子质量为m=m 0，所以高速电子的电子质量经相对质量为：20
1??? ??-=c v m m
3、电磁透镜的特点：放大倍数连续可调、焦距连续可调、景深大、焦长长。
4、电磁透镜的像差是如何产生的？如何消除或减小像差？（考过该题） 1）提高电磁镜制
球差：电磁透镜中心区域和边缘区域对电子 作水平减小C S
折射能力不复合预定规律造成的。 2）减小孔径半角α
几何像差 1）提高透镜制作水平
像散：由透镜磁场的非旋转对称引起的 2）减小孔径半角α
像差 3）加消像散器
1）提高激发电压稳定性
色差：由入射电子波长（或能量）的非单一性造成的。 2）提高真空度
3）减小孔径半角α
5、 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？（考过该
题）
答：光学显微镜的分辨率λ2
10≈?r ，故影响光学显微镜分辨率的关键因素是光源的波长。波长越小，分辨率越高。而电磁透镜的射线源电子束的波长已经非常小，分辨率很高。
电磁透镜的分辨率是由衍射效应和球面像差来决定的。衍射效应可由瑞利公式计算
α
λsin 61.00N r =? N 为介质的相对折射系数，α为孔径半角。 若只考虑衍射效应，在照明光源和介质一定的条件下，α越大，透镜分辨率越高。但为了减小球差
（34
1αS s C r =?）的影响，要减小α。因此两者必须兼顾，确定出最佳孔径半角，使衍射效应埃利斑和球差散焦斑尺寸大小相等，使两者对分辨率影响一样。
6、 电磁透镜与光学显微镜的区别：
7、 电磁透镜景深和焦长主要受哪些因素的影响？说明电磁透镜的景深大、焦长长，是什么因素影响
的？假设电磁透镜没有像差，也没有衍射埃利斑，即分辨率极高，此时他的景深和焦长如何？（考过该题）
答：电磁透镜景深为α02r D f ?=
，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20
2M r D L α?=，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。
综合以上因素，透镜景深大、焦长长，则一定是孔径半角小，分辨率低。当分辨率极高时，景深和焦长都变小。
第七章
透射电子显微镜
1、 透射电镜主要由几大系统构成？各系统之间的关系如何？
答：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。
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两部分电源：一是电子枪加速电子用的小电流高压电源；一是透镜激磁用的大电流低压电源。一个稳定的电源对透射电镜非常重要，对电源的要求为：最大透镜电流和高压的波动引起的分辨率下降要小于物镜的极限分辨本领。真空系统是为了保证光学系统里面为真空，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，这是因为在亢气条件下会发生以下情况：栅极与阳极间的空气分子电离，导致高电位差的两极之间放电；
炽热灯丝迅速氧化，无法正常工作；电子与空气分子碰撞，影响成像质量；试样易于氧化，产生失真。
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。其作用是提供一束亮度高、照明孔径角小、平行度好、束流稳定的照明源。为满足明场和暗场成像需要，照明束可在2°—3°范围内倾斜。
3、成像系统的主要构成及特点是什么？
答：成像系统主要由物镜、中间镜、投影镜三部分组成。
物镜是用来形成第一幅高分辨率电子显微图像或电子衍射花样的透镜。决定着透射电镜分辨率的高低，通常采用强励磁、短焦距的物镜，像差小。
中间镜用来控制透射电镜的总放大倍数，是一个弱励磁长焦距变倍率透镜。
投影镜作用是将中间镜放大的像进一步放大，并投影到荧光屏上。也是短焦距强励磁透镜。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。（见教材
P132图9-4）本题请参照图9-9。（考过该题）
答：成像操作：把中间镜的物平面和物镜的像平
面重和，则在荧光屏上得到放大的像，为成像操
作。
衍射操作：把中间镜的物平面和物镜的背焦
面重合，则在荧光屏上得到一幅电子衍射花样，
为衍射操作。
5、样品台的结构和功能如何？它应满足哪些要
求？
答：1）样品台是一种由许多网孔，外径3mm的样品铜网制成的，用来承载样品，并使样品能在物镜极靴孔内平移、倾斜、旋转，以选择感兴趣的样品区域或位向进行观察分析。2）样品台应满足：能使样品铜网牢固地夹持在样品座中并保持良好的热、电接触，减小因电子照射引起的热或电荷堆积而产生样品的损伤和图像漂移；样品台能够适当平移和倾斜。
6、透射电镜中有哪些光阑？在什么位置？其作用如何？
答：透射电镜中有三种光阑：聚光镜光阑、物镜光阑、选区光阑。
聚光镜光阑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。用来遮住电子束形成衬度像和套取衍射束斑点成像；
选区光阑是在物品上放置的光阑，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和放大倍数？电镜的哪些主要参数控制着分辨率与放大倍数？（考过该
题）
答：可用真空蒸镀金颗粒法和外延法测定分辨率；用衍射光栅复型作为标样标定放大倍数。
点分辨率的测定——真空蒸镀金颗粒法：将真空蒸法制得的粒度为0.5—1nm 、间距为0.2—1nm 的铂金粒子，均匀分布在水胶棉支持膜上，在相同条件下拍两张以上高倍的放大像，测量相距最近的两个颗粒距离，除以总放大倍数。
晶格分辨率测定——外延法：用一系列不同晶面间距的固定单晶，拍摄其晶格像。找可分辨的最小晶格面间距的照片，即可求出待测透镜分辨率。
放大倍数的测定——拍摄已知间距的光栅高倍放大像，测量相片上光栅间距D ，由于其实际间距d 已知，则放大倍数M=D/d 。
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更高？为什么？
答：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形成的干涉条纹，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。
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。
第八章 电子衍射
1、 分析电子衍射与X 射线衍射有何异同？（考过该题）
答：相同点：衍射几何原理相同，都必须满足布拉格方程；衍射花样类似。
不同点：电子波波长比X 射线短得多，在满足布拉格条件时，衍射角更小；电子衍射采用薄晶样品，倒易点扩展，不完全满足布拉格条件的电子束也能发生衍射；电子的衍射主要通过原子核完成，衍射电子束强度很大，电子衍射成像的时间短。
2、 倒易点阵与正点阵关系如何？倒易点阵与晶体的电子衍射斑点之间有何对应关系？
答：倒易点阵是与正点阵相对应的量纲为长度倒数的一个三维空间点阵。
a*·b = a*·c = b*·a = b*·c = c*·a = c*·b =0
a*·a = b*·b = c*·c =1
b a
c c a b c b a ?=?=?=
***;;
或用统一的矢量方程表示：
倒易点阵性质：倒易矢量垂直正点阵中的（hkl ）晶面；
倒易矢量的长度为（hkl ）晶面间距的倒数，即g hkl =1/d hkl
第九章
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制备什么样
品？（考过该题）
答：要求是：1）薄晶样品的组织结构必须和大块样品相同，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”，可以使电子束透过进行观察；3）要有一定强度和刚度，在制备、夹持和操作过程中不会被损坏；4）在样品制备过程中不允许表面氧化和腐蚀。工艺为：预切割→预减薄→最终减薄。双喷减薄适用于能够被腐蚀的金属材料制样，离子减薄适用于不导电陶瓷薄膜样品的制备。
2、 什么是衍射衬度？它与质厚度衬度有何区别？
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。厚度衬度是样品不同微区间存在的原子序数或厚度的差异而形成的。
3、 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？
答：由于衍射束与透射束之间存在相互作用，即使在满足布拉格方程衍射条件的前提下，晶体中某一深度衍射线的强度也可以变为零，由于样品的厚度变化导致的消光现象。影响消光距离的因素为激发电压，激发电压的提高，消光距离随之增大。
4、 衍衬运动学的基本假设及其意义是什么？怎样做才能满足或接近基本假设？
答：基本假为：衍射束与入射束无相互作用，当衍射束的强度比入射束强度小很多时，这个条件可以满足，特别是在试样很薄和偏离矢量很较大的情况；电子束通过晶体样品时无多次反射和吸收，既样品很薄。两种近似处理方法：双光束近似和柱体近似。
双光束近似：当电子通过薄晶体时，除透射束外只存在一束较强的衍射束(其他衍射束大大偏离布拉格条件，强度为零)，该衍射束不精确满足布拉格条件(存在偏离矢量s)。该衍射束对应的倒易矢量称为操作矢量。作双束近似的目的是使衍射束强度比入射束小很多，以便二者的交互作用可被忽略；并且透射束强度和衍射束强度互补，g t I I I +=0。
柱体近似：所谓柱体近似就是把成像单元缩小到一个品胞的尺度。可以假定进射束和衍射柬都能在
一个和晶胞尺寸相当的晶柱内通过，此晶柱的截面积等于一个品胞的底面积，相邻晶柱内的衍射波不相尸扰，晶柱底面上的衍射强度代表一个晶柱内晶体结构的情况，每个晶胞作为一个像点，将每个像点的衬度结果连接成像，可以得到组织缺陷形貌。
5、简述明暗场像的成像原理？(P169)
答：如图9-28（该图仅供参考，以教材为准）：
以单相多晶体薄膜为例，设薄膜内有A、B两颗晶体学位向不同的晶粒。在强度为I0的入射电子束照射下，B晶粒某(hkl)晶面组恰好与入射方向交成精确布拉格角，其他晶面与衍射条件存在较大偏差，既hkl斑点特别亮，其衍射强度为I hkl，透射强度为（I0－I hkl）。A晶粒所有晶面均与布拉格条件存在较大偏差，不存在衍射斑点而只有强度近似为I0的透射束。若将B晶粒衍射线挡掉，则成像出现明暗不同：I A= I0 ；I B= I0－I hkl。B晶粒较暗而A晶粒较亮，为明场像。若把物镜光阑移动一下套住衍射线而挡住B的透射线，则呈暗场像。
6、举例说明理想晶体衍衬运动学基本方程在解释衍衬图像中的应用。（P176-180）
第十章扫描电子显微镜
1、电子束入射固体样品表面会激发哪些信号？他们有哪些特点和用途？
答：1）背散射电子是被固体样品中的原子核反弹回来的一部分入射电子，其中包括弹性背散射电子和非弹性背散射电子。特点：产生于厚度为几百纳米的样品表面层，产额与样品表面平均原子序数成正比。应用：背散射电子像→表面形貌观察和成分定性分析。
2）二次电子当入射电子能量大于样品中原子核和外层价电子间的结合能时，外层电子吸收入射电子能量，从样品表面原子中碰离出来的自由电子。特点：来自表面5—10nm深度，能量为50eV，
产额对样品表面形貌十分敏感，而与样品表面原子序数之间无明显依赖关系。应用：二次电子像→表面形貌观察。
3）吸收电子 经多次与样品中原子的非弹性散射后能量损失殆尽被样品完全吸收的入射电子。特点：产额与电子入射微区中二次电子的产生及背散射电子的产生成正比。应用：表面形貌与成分定性分析。
4）透射电子 样品很薄时，会有一部分穿过样品的电子称为投射电子。特点：能量介于弹性和非弹性散射电子之间。应用：分析薄膜样品的不同区域元素的分布，信号强度由样品组成元素的原子序数和晶体结构决定。
5）特征X 射线 当样品与原子的内层电子被入射电子激发或电离，原子就会处于能量较高的激发态，此时外层电子将向内层跃迁以填补内层电子的空缺，从而使具有特征能量的X 射线释放出来。特点：波长与元素种类严格对应，产额与元素含量成正比。应用：样品表面元素的分布来做定性或定量分析。
6）俄歇电子：特点：能量与被激发原子不同壳层电子的能量差严格对应。在样品表面的产生区域远小于特征X 射线的激发深度。应用：样品表层元素的定性或定量分析。
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
率是值用何种信号成像的分辨率？
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。二次电子和俄歇电子的分辨率最高，特征X 射线调制成显微图像的分辨率最低。所以扫描电镜的分辨率用二次电子像的分辨率表示。
3、 SEM 的局限性？
答：不能在潮湿环境下观察生物生物样品；绝缘样品在观察前应在样品表面喷涂一层或几个原子厚度的金属膜或碳膜。样品制作过程复杂，同时这样处理并非100％能反映样品表面的形貌。
4、 描述教材218页图13-2中各种系数变化规律，并解释吸收系数和投射系数在上述变化规律产生的原
因。
答：入射电子激发固体样品产生的四种电子信号强度与
入射电子强度之间必然满足一下关系：
0i i i i i t a s b =+++
式中，ib 为背散射电子信号强度；is 为二次电子信号强
度；ia 为吸收电子信号强度；it 为透射电子信号强度。或者系数
1.0
写成 1=+++ταδη，
0i i b =η为背散射系数；0i i s =δ为二次电子产额；0i i a =α为吸收系数；0
i i t =τ为透射电子信号强度。 对于给定材料，当入射电子能量和强度一定时，上述四项系数与样品质量厚度之间关系如右图。从图上看到，随着品质质量厚度ρt 的增大，透射系数τ下降，而吸收系数α增大。当样品厚度超过有效穿透深度后，透射系数等于零。这既是说，对于大块试样，样品同一部位的吸收系数、被散射系数和二次电子发射系数三者之间存在互补关系。η、δ、α成正比，但由于二次电子信号强度与样品原子序数没有确定关系，因此可认为，如果样品微区背散射电子信号强度大，则吸收电子信号强度小，反之亦然。
5、 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各种物理信号调制成像的。
6、 特征X 射线、俄歇电子与背散射电子激发区域的大小对采用这三种信号作材料表面元素定性分析精
度的影响。
答：俄歇电子激发区域最小，以后为背散射电子、特征X 射线的激发区逐渐加深。入射电子束进
入样品浅层表面时，尚未向横向扩展开来，因此俄歇电子就相当于束斑的直径，做表面定性分析精度最高，背射电子次之，特征X 射线最低。
7、 扫描电子显微镜二次电子像衬度形成基本原理？
8、 SEM 对衬度的影响？
第十一章 电子探针显微分析
1、 WDS 、EDS 对材料和各元素定性分析原理？WDS 如何提高特征X 射线的收集率的？（考过该题）
答：电子探针的信号检测系统是X 射线谱，用来测定特征波长的谱仪叫做波谱仪（WDS ）。用来测定特征能量的谱仪叫做能谱仪（EDS ）。
提高特征X 射线收集率的主要原理是：晶面半径与聚焦圆半径形同，光源和检测器布置在聚焦圆上，同时采用两块分光晶体并将分光晶体适当弯曲。此时，分光镜只收集一种波长的X 射线，使这种单色X 射线的衍射强度大大提高。通过直进式波谱仪和回转波谱仪提高特征X 射线的收集率。
2、 介绍电子探针在点、线、面上定性分析的方法？（考过该题）
答：1）定点分析 将电子束固定在需要分析的区域上，用波谱仪分析时可改变分光镜和探测器的位置，即可得到分析点上的X 射线谱线；若用能谱仪分析时，几分钟即可从荧光屏上得到微区内全部元 素的谱线。
2）线分析将谱仪固定在所要测量的某一元素特征X射线信号的位置上，将电子束沿着指定的路线上作直线轨迹扫描，便可得到这一元素沿该直线的浓度分布曲线。改变谱仪的位置，便可得到另一元素的浓度分布曲线。
3）面分析电子束在样品表面做光栅扫描时，把X射线谱仪固定接收某一特征X射线信号的位置上，此时在荧光屏上便可得到该元素的面分布图像。若把谱仪的位置固定在另一位置，则可获得另一元素的浓度分布图像。
像波谱仪那样严格。
材料物理专业《材料分析测试方法A 》作业 第一章 电磁辐射与材料结构 一、教材习题 1-1 计算下列电磁辐射的有关参数： （1）波数为3030cm -1的芳烃红外吸收峰的波长（μm ）； （2）5m 波长射频辐射的频率（MHz ）； （3）588.995nm 钠线相应的光子能量（eV ）。 1-3 某原子的一个光谱项为45F J ，试用能级示意图表示其光谱支项与塞曼能级。 1-5 下列原子核中，哪些核没有自旋角动量？ 12C 6、19F 9、31P 15、16O 8、1H 1、14N 7。 1-8 分别在简单立方晶胞和面心立方晶胞中标明（001）、（002）和（003）面，并据此回答： 干涉指数表示的晶面上是否一定有原子分布？为什么？ 1-9 已知某点阵∣a ∣=3?，∣b ∣=2?，γ = 60?，c ∥a ×b ，试用图解法求r *110与r *210。 1-10 下列哪些晶面属于]111[晶带？ )331(),011(),101(),211(),231(),132(),111(。 二、补充习题 1、试求加速电压为1、10、100kV 时，电子的波长各是多少？考虑相对论修正后又各是多 少？ 第二章 电磁辐射与材料的相互作用 一、教材习题 2-2 下列各光子能量（eV ）各在何种电磁波谱域内？各与何种跃迁所需能量相适应？ 1.2×106~1.2×102、6.2~1.7、0.5~0.02、2×10-2~4×10-7。 2-3 下列哪种跃迁不能产生? 31S 0—31P 1、31S 0—31D 2、33P 2—33D 3、43S 1—43P 1。 2-5 分子能级跃迁有哪些类型？紫外、可见光谱与红外光谱相比，各有何特点？ 2-6 以Mg K α（λ=9.89?）辐射为激发源，由谱仪（功函数4eV ）测得某元素（固体样品） X 射线光电子动能为981.5eV ，求此元素的电子结合能。 2-7 用能级示意图比较X 射线光电子、特征X 射线与俄歇电子的概念。 二、补充习题 1、俄歇电子能谱图与光电子能谱图的表示方法有何不同？为什么？ 2、简述X 射线与固体相互作用产生的主要信息及据此建立的主要分析方法。 第三章 粒子（束）与材料的相互作用 一、教材习题 3-1 电子与固体作用产生多种粒子信号（教材图3-3），哪些对应入射电子？哪些是由电子 激发产生的？
材料分析方法课后练习题参考答案 2015-1-4 BY：二专业の学渣 材料科学与工程学院
3.讨论下列各组概念的关系 答案之一 (1）同一物质的吸收谱和发射谱； 答：λk吸收〈λkβ发射〈λkα发射 (2）X射线管靶材的发射谱与其配用的滤波片的吸收谱。 答：λkβ发射（靶）〈λk吸收(滤波片)〈λkα发射（靶）。任何材料对X射线的吸收都有一个Kα线和Kβ线。如Ni 的吸收限为0.14869 nm。也就是说它对0.14869nm波长及稍短波长的X射线有强烈的吸收。而对比0.14869稍长的X射线吸收很小。Cu靶X射线:Kα=0.15418nm Kβ=0.13922nm。 (3）X射线管靶材的发射谱与被照射试样的吸收谱。 答：Z靶≤Z样品+1 或Z靶>>Z样品 X射线管靶材的发射谱稍大于被照射试样的吸收谱，或X射线管靶材的发射谱大大小于被照射试样的吸收谱。在进行衍射分析时，总希望试样对X射线应尽可能少被吸收，获得高的衍射强度和低的背底。 答案之二 1）同一物质的吸收谱和发射谱； 答：当构成物质的分子或原子受到激发而发光，产生的光谱称为发射光谱，发射光谱的谱线与组成物质的元素及其外围电子的结构有关。吸收光谱是指光通过物质被吸收后的光谱，吸收光谱则决定于物质的化学结构，与分子中的双键有关。 2）X射线管靶材的发射谱与其配用的滤波片的吸收谱。 答：可以选择λK刚好位于辐射源的Kα和Kβ之间的金属薄片作为滤光片，放在X射线源和试样之间。这时滤光片对Kβ射线强烈吸收，而对Kα吸收却少。 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。
Ｘ射线：波长很短的电磁波 特征Ｘ射线：是具有特定波长的X射线，也称单色X射线。 连续Ｘ射线：是具有连续变化波长的X射线，也称多色X射线。 荧光Ｘ射线：当入射的X射线光量子的能量足够大时，可以将原子内层电子击出，被打掉了内层的受激原子将发生外层电子向内层跃迁的过程，同时辐射出波长严格一定的特征X射线 二次特征辐射：利用X射线激发作用而产生的新的特征谱线 Ka辐射：电子由L层向K层跃迁辐射出的K系特征谱线 相干辐射：X射线通过物质时在入射电场的作用下，物质原子中的电子将被迫围绕其平衡位置振动，同时向四周辐射出与入射X射线波长相同的散射X射线，称之为经典散射。由于散射波与入射波的频率或波长相同，位相差恒定，在同一方向上各散射波符合相干条件，称为相干散射 非相干辐射：散射位相与入射波位相之间不存在固定关系，故这种散射是不相干的 俄歇电子：原子中一个K层电子被激发出以后，L层的一个电子跃迁入K层填补空白，剩下的能量不是以辐射 原子散射因子：为评价原子散射本领引入系数f (f≤E)，称系数f为原子散射因子。他是考虑了各个电子散射波的位相差之后原子中所有电子散射波合成的结果 结构因子：定量表征原子排布以及原子种类对衍射强度影响规律的参数，即晶体结构对衍射强度的影响多重性因素：同一晶面族{ hkl}中的等同晶面数 系统消光：原子在晶体中位置不同或种类不同引起某些方向上衍射线消失的现象 吸收限 1 x射线的定义性质连续X射线和特征X射线的产生 X射线是一种波长很短的电磁波 X射线能使气体电离，使照相底片感光，能穿过不透明的物体，还能使荧光物质发出荧光。呈直线传播，在电场和磁场中不发生偏转；当穿过物体时仅部分被散射。对动物有机体能产生巨大的生理上的影响，能杀伤生物细胞。 连续X射线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。 特征X射线处于激发状态的原子有自发回到稳定状态的倾向，此时外层电子将填充内层空位，相应伴随着原子能量的降低。原子从高能态变成低能态时，多出的能量以X射线形式辐射出来。因物质一定，原子结构一定，两特定能级间的能量差一定，故辐射出的特征X射波长一定。 2 x 射线方向理论布拉格方程和艾瓦尔德图解 3 试述解决X射线衍射方向问题常用方法有哪些并进行比较 4 简述材料研究X射线试验方法在材料研究中的主要应用 精确测定晶体的点阵常数物相分析宏观应力测定测定单晶体位相测定多晶的织够问题 5 试推导布拉格方程，解释方程中各符号的意义并说明布拉格方程的应用 假设： 1）晶体视为许多相互平行且d相等的原子面 2）X射线可照射各原子面 3）入射线、反射线均视为平行光 一束波长为λ的平行X射线以θ照射晶体中晶面指数为(hkl)的各原子面，各原子面产生反射。 当Ⅹ射线照射到晶体上时，考虑一层原子面上散射Ⅹ射线的干涉。 当Ⅹ射线以θ角入射到原子面并以θ角散射时，相距为a的两原子散射x射的光程差为： 即是说，当入射角与散射角相等时，一层原子面上所有散射波干涉将会加强。与可见光的反射定律相类似，Ⅹ射线从一层原子面呈镜面反射的方向，就是散射线干涉加强的方向，因此，常将这种散射称
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
材料分析测试技术部分课后答案 太原理工大学材料物理0901 除夕月 1-1 计算0.071nm(MoKα)和0.154nm(CuKα)的X-射线的振动频率和能量。 ν=c/λ=3*108/(0.071*10-9)=4.23*1018S-1 E=hν=6.63*10-34*4.23*1018=2.8*10-15 J ν=c/λ=3*108/(0. 154*10-9)=1.95*1018S-1 E=hν=6.63*10-34*2.8*1018=1.29*10-15 J 1-2 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. E=eV=1.602*10-19*50*103=8.01*10-15 J λ=1.24/50=0.0248 nm E=8.01*10-15 J(全部转化为光子的能量) V=(2eV/m)1/2=(2*8.01*10-15/9.1*10-31)1/2=1.32*108m/s 1-3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。 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K?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： CuKa能激发CuKa荧光辐射；（能量相同） CuK?能激发CuKa荧光辐射；（K?>Ka） CuKa能激发CuLa荧光辐射；（Ka>la） 1-4 以铅为吸收体，利用MoKα、RhKα、AgKαX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122.8，84.13，66.14 cm2／g）。再由曲线求出铅对应于管电压为30 kv条件下所发出的最短波长时质量吸收系数。 解：查表得 以铅为吸收体即Z=82 Kαλ3 λ3Z3 μm Mo 0.714 0.364 200698 122.8 Rh 0.615 0.233 128469 84.13 Ag 0.567 0.182 100349 66.14 画以μm为纵坐标，以λ3Z3为横坐标曲线得K≈8.49×10-4，可见下图 铅发射最短波长λ0＝1.24×103/V＝0.0413nm λ3Z3＝38.844×103 μm = 33 cm3/g 1-5. 计算空气对CrKα的质量吸收系数和线吸收系数（假设空气中只有质量分数80％的氮和质量分数20％的氧，空气的密度为1.29×10-3g／cm3）。 解：μm=0.8×27.7＋0.2×40.1=22.16+8.02=30.18（cm2/g） μ=μm×ρ=30.18×1.29×10-3=3.89×10-2 cm-1 1-6. 为使CuKα线的强度衰减1／2，需要多厚的Ni滤波片？（Ni的密度为8.90g／cm3）。1-7. CuKα1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-Umρt；查表得铁对CuKα的μm＝49.3（cm2/g）,有：1/2=exp(-μmρt) 即t=-(ln0.5)/ μmρ=0.00158cm 根据公式：μm=Kλ3Z3，CuKα1和CuKα2的波长分别为：0.154051和0.154433nm ，所以μm=K
绪论 3分析测试技术的发展的三个阶段？ 阶段一：分析化学学科的建立；主要以化学分析为主的阶段。 阶段二：分析仪器开始快速发展的阶段 阶段三：分析测试技术在快速、高灵敏、实时、连续、智能、信息化等方面迅速发展的阶段4现代材料分析的内容及四大类材料分析方法？ 表面和内部组织形貌。包括材料的外观形貌（如纳米线、断口、裂纹等）、晶粒大小与形态、各种相的尺寸与形态、含量与分布、界面（表面、相界、晶界）、位向关系（新相与母相、孪生相）、晶体缺陷（点缺陷、位错、层错）、夹杂物、内应力。 晶体的相结构。各种相的结构，即晶体结构类型和晶体常数，和相组成。 化学成分和价键（电子）结构。包括宏观和微区化学成份（不同相的成份、基体与析出相的成份）、同种元素的不同价键类型和化学环境。 有机物的分子结构和官能团。 形貌分析、物相分析、成分与价键分析与分子结构分析四大类方法 四大分析：1图像分析：光学显微分析（透射光反射光），电子（扫描，透射），隧道扫描，原子力2物象：x射线衍射，电子衍射，中子衍射3化学4分子结构：红外，拉曼，荧光，核磁 获取物质的组成含量结构形态形貌及变化过程的技术 材料结构与性能的表征包括材料性能，微观性能，成分的测试与表征 6.现代材料测试技术的共同之处在哪里？ 除了个别的测试手段（扫描探针显微镜）外，各种测试技术都是利用入射的电磁波或物质波（如X射线、高能电子束、可见光、红外线）与材料试样相互作用后产生的各种各样的物理信号（射线、高能电子束、可见光、红外线），探测这些出射的信号并进行分析处理，就课获得材料的显微结构、外观形貌、相组成、成分等信息。 9.试总结衍射花样的背底来源，并提出一些防止和减少背底的措施 衍射花样要素：衍射线的峰位、线形、强度 答:(I)花材的选用影晌背底; (2)滤波片的作用影响到背底;(3)样品的制备对背底的影响 措施：（1）选靶靶材产生的特征x射线（常用Kα射线）尽可能小的激发样品的荧光辐射，以降低衍射花样背底，使图像清晰。（2）滤波，k系特征辐射包括Ka和kβ射线，因两者波长不同，将使样品的产生两套方位不同得衍射花样;选择浪滋片材料，使λkβ靶<λk滤<λkα，Ka射线因因激发滤波片的荧光辐射而被吸收。(3)样品，样品晶粒为50μm左右，长时间研究，制样时尽量轻压，可减少背底。 11.X射线的性质; x射线是一种电磁波，波长范围:0.01~1000à X射线的波长与晶体中的原子问距同数量级，所以晶体可以用作衍射光栅。用来研究晶体结构，常用波长为0.5~2.5à 不同波长的x射线具有不同的用途。硬x射线:波长较短的硬x封线能量较高，穿透性较强，适用于金属部件的无损探伤及金属物相分析。软x射线:波长较长的软x射线的能量较低，穿透性弱，可用干分析非金属的分析。用于金属探伤的x射线波长为0.05~0.1à当x射线与物质(原子、电子作用时，显示其粒子性，具有能量E＝h 。产生光电效应和康普顿效应等 当x射线与x射线相互作用时，主要表现出波动性。 x射线的探测:荧光屏（ZnS），照相底片，探测器
第五章 X 射线衍射分析原理 一、教材习题 5-2 “一束X 射线照射一个原子列（一维晶体），只有镜面反射方向上才有可能 产生衍射”，此种说法是否正确？ 答：不正确。（根据劳埃一维方程，一个原子列形成的衍射线构成一系列共顶同轴的衍射圆锥，不仅镜面反射方向上才有可能产生衍射。） 5-3 辨析概念：X 射线散射、衍射与反射。 答：X 射线散射：X 射线与物质作用（主要是电子）时，传播方向发生改变的现象。 X 射线衍射：晶体中某方向散射X 射线干涉一致加强的结果，即衍射。 X 射线反射：晶体中各原子面产生的反射方向上的相干散射。与可见光的反射不同，是“选择反射”。 在材料的衍射分析工作中，“反射”与“衍射”通常作为同义词使用。 5-4 某斜方晶体晶胞含有两个同类原子，坐标位置分别为：( 43，43，1)和（4 1 ，41，2 1 ），该晶体属何种布拉菲点阵？写出该晶体(100)、(110)、(211)、(221)等晶面反射线的F 2值。 答：根据题意，可画出二个同类原子的位置，如下图所示： 如果将原子（1/4，1/4，1/2）移动到原点（0，0，0），则另一原子（3/4，3/4，1）的坐标变为(1/2，1/2，1/2)，因此该晶体属布拉菲点阵中的斜方体心点阵。 对于体心点阵： ])1(1[)()2/2/2/(2)0(2L K H L K H i i f fe fe F ++++-+=+=ππ
???=++=++=奇数时 ，当偶数时； 当L K H 0,2L K H f F ?? ?=++=++=奇数时 ，当偶数时； 当L K H L K H f 0,4F 22 或直接用两个原子的坐标计算： ()()()()()()()3 31112()2()4444211111122()222442 111 2() 4421 (2)2 11111111i h k l i h k l i h k l i h k l i h k l h k l i h k l h k l h k l F f e e f e e f e f e f ππππππ++++??++++ ? ??++++++++++??=+ ? ????=+?????? ??=+-?? ?? =+-?? ??=+-±?? 所以 F 2=f 2[1+(-1)(h +k +l )]2 因此，(100)和(221)，h +k +l =奇数，|F |2=0；(110)、(211)，h +k +l =偶数，|F |2=4f 2。 5-7 金刚石晶体属面心立方点阵，每个晶胞含8个原子，坐标为：（0，0，0）、 （ 21，21，0）、（21，0，21）、（0，21，21）、（41，41，41）、（43，43，41 ）、（43，41，43）、（41，43，4 3），原子散射因子为f a ，求其系统消光规律（F 2 最简表达式），并据此说明结构消光的概念。 答：金刚石晶体属面心立方点阵，每个晶胞含8个原子，坐标为：(0,0,0)、(1/2,1/2,0)、(1/2,0,1/2)、（0,1/2,1/2)、(1/4,1/4,1/4)、(3/4,3/4,1/4)、(3/4,1/4,3/4)、(1/4,3/4,3/4)，可以看成一个面心立方点阵和沿体对角线平移(1/4,1/4,1/4)的另一个面心立方点阵叠加而成的。
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。 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。 分析钢中碳化物成分可用能谱仪；分析基体中碳含量可用波谱仪。 2、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。 答：(1)、定点分析：将电子束固定在要分析的微区上用波谱仪分析时，改变分光晶体和探测器的位置，即可得到分析点的X射线谱线；
用能谱仪分析时，几分钟内即可直接从荧光屏（或计算机）上得到微区内全部元素的谱线。 (2)、线分析：将谱仪（波、能）固定在所要测量的某一元素特征X射线信号（波长或能量）的位置把电子束沿着指定的方向作直线轨迹扫描，便可得到这一元素沿直线的浓度分布情况。改变位置可得到另一元素的浓度分布情况。 (3)、面分析：电子束在样品表面作光栅扫描，将谱仪（波、能）固定在所要测量的某一元素特征X射线信号（波长或能量）的位置，此时，在荧光屏上得到该元素的面分布图像。改变位置可得到另一元素的浓度分布情况。也是用X射线调制图像的方法。 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：（1）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。 (2)A、用扫描电镜的断口分析观察其断口形貌：
一、名词解释（30分，每题3分） 1）短波限: 连续X 射线谱的X 射线波长从一最小值向长波方向伸展，该波长最小值称为短波限。P7。 2）质量吸收系数 指X 射线通过单位面积上单位质量物质后强度的相对衰减量，这样就摆脱了密度的影响，成为反映物质本身对X 射线吸收性质的物质量。P12。 3）吸收限 吸收限是指对一定的吸收体，X 射线的波长越短，穿透能力越强，表现为质量吸收系数的下降，但随着波长的降低，质量吸收系数并非呈连续的变化，而是在某些波长位置上突然升高，出现了吸收限。每种物质都有它本身确定的一系列吸收限。P12。 4）X 射线标识谱 当加于X 射线管两端的电压增高到与阳极靶材相应的某一特定值k U 时，在连续谱的某些特定的波长位置上，会出现一系列强度很高、波长范围很窄的线状光谱，它们的波长对一定材料的阳极靶有严格恒定的数值，此波长可作为阳极靶材的标志或特征，故称为X 射线标识谱。P9。 5）连续X 射线谱线 强度随波长连续变化的X 射线谱线称连续X 射线谱线。P7。 6）相干散射 当入射线与原子内受核束缚较紧的电子相遇，光量子不足以使原子电离，但电子可在X 射线交变电场作用下发生受迫振动，这样的电子就成为一个电磁波的发射源，向周围辐射与入射X 射线波长相同的辐射，因为各电子所散射的射线波长相同，有可能相互干涉，故称相干散射。P14。 7）闪烁计数器 闪烁计数器利用X 射线激发磷光体发射可见荧光，并通过光电管进行测量。P54。 8）标准投影图 对具有一定点阵结构的单晶体，选择某一个低指数的重要晶面作为投影面，将各晶面向此面所做的极射赤面投影图称为标准投影图。P99。 9）结构因数 在X 射线衍射工作中可测量到的衍射强度HKL I 与结构振幅2 HKL F 的平方成正比，结构振幅
第一章 1、名词解释： （1）物相:在体系内部物理性质和化学性质完全均匀的一部分称为“相”。在这里，更明白的表述是：成分和结构完全相同的部分才称为同一个相。 （2）K系辐射:处于激发状态的原子有自发回到稳定状态的倾向，此时外层电子将填充内层空位，相应伴随着原子能量的降低。原子从高能态变成低能态时，多出的能量以X射线形式辐射出来。当K电子被打出K层时，原子处于K激发状态，此时外层如L、M、N……层的电子将填充K层空位，产生K系辐射。 （3）相干散射:由于散射线和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 （4）非相干散射:X射线经束缚力不大的电子（如轻原子中的电子）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。 （5）荧光辐射:处于激发态的原子，要通过电子跃迁向较低的能态转化，同时辐射出被照物质的特征X射线，这种由入射X射线激发出的特征X射线称为二次特征X射线即荧光辐射。 （6）吸收限:激发K系光电效应时，入射光子的能量必须等于或大于将K电子从K层移至无穷远时所作的功WK，即将激发限波长λK和激发电压VK联系起来。从X射线被物质吸收的角度，则称λK为吸收限。 （7）★俄歇效应: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L电离，其能量由EK变成EL，此时将释放EK-EL的能量。释放出的能量，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层的两个空位所代替，这种现象称俄歇效应. 2、特征X射线谱和连续谱的发射机制之主要区别？ 特征X射线谱是高能级电子回跳到低能级时多余能量转换成电磁波。 连续谱：高速运动的粒子能量转换成电磁波。 3、计算0.071nm(MoKα)和0.154nm(CuKα)的X射线的振动频率和能量 4、x射线实验室用防护铅屏，若其厚度为1mm，试计算其对Cukα、Mokα辐射的透射因子（I透射/I入射）各为多少？ 第二章 1.名词解释： 晶面指数：用于表示一组晶面的方向，量出待定晶体在三个晶轴的截距并用点阵周期a,b,c度量它们，取三个截距的倒数，把它们简化为最简的整数h,k,l，就构成了该晶面的晶面指数。 晶向指数：表示某一晶向（线）的方向。 干涉面：为了简化布拉格公式而引入的反射面称为干涉面。 2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：（123），（100），（200），（311），（121），（111），（210），（220），（130），（030），（221），（110）。 排序后： （100）（110）（111）（200）（210）（121）（220）（221）（030）（130）（311）（123）3当波长为λ的x射线照射到晶体并出现衍射线时，相邻两个（hkl）反射线的波程差是多少？相邻两个（hkl）反射线的波程差又上多少？ 相邻两个（hkl）晶面的波程差为nλ，相邻两个（HKL）晶面的波程差为λ。 4原子散射因数的物理意义是什么？某元素的原子散射因数和其原子序数有何关系？ 原子散射因数f是以一个电子散射波的振幅为度量单位的一个原子散射波的振幅。它表示一个原子在某一方向上散射波的振幅是一个电子在相同条件下散射波振幅的f倍。它反应了原子将X射线向某一方向散射时的散射效率。 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。 第三章 5、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和德拜法有何不同？ 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2?变化。 德拜法:通过进光管限制入射线的发散度。 试样形状：衍射仪法为平板状，德拜法为细圆柱状。 试样吸收：衍射仪法吸收时间短，德拜法时间长。 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（2?）的分布曲线也不同。 2．用直径5.73cm的德拜相机能使Cukα双重线分离开的最小角是多少？（衍射线宽为0.03cm，分离开即是要使双重线间隔达到线宽的两倍）。 3．试述x射线衍射物相分析步骤？及其鉴定时应注意问题？ 步骤：（1）计算或查找出衍射图谱上每根峰的d值和i值 （2）利用i值最大的三根强线的对应d值查找索引，找出基本符合的物相名称及卡片号。 （3）将实测的d、i值和卡片上的数据一一对照，若基本符合，就可以定为该物相。 注意问题：（1）d的数据比i/i0数据重要（2）低角度线的数据比高角度线的数据重要（3）强线比弱线重要，特别要重视d值大的强线（4）应重视特征线（5）应尽可能地先利用其他分析、鉴定手段，初步确定出样品可能是什么物相，将它局限于一定的范围内。 第四章 4、电子束入射固体样品表面会激发哪些信号?它们有哪些特点和用途? 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、成分分析以及结构分析。 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。 3)吸收电子:其衬度恰好和SE或BE信号调制图像衬度相反。和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.
材料现代分析方法试题5 材料学院材料科学与工程专业年级班级材料现代分析方法课程200—200学年第学期（）卷期末考试题（ 120 分钟） 考生姓名学号考试时间 题号得分分数 主考教师：阅卷教师： 材料现代分析方法试题5（参考答案） 一、基本概念题（共10题，每题5分） 1．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 2．证明（）、（）、（）、（01）、（12）晶面属于[111]晶带。 答：根据晶带定律公式Hu+Kv+Lw=0计算 （）晶面：1×1+1×+0×1=1—1+0=0 （）晶面：1×1+1×+1×1=1—2+1=0 （）晶面：×1+2×1+1×1=（—3）+2+1=0 （01）晶面：0×1+×1+1×1=0+（—1）+1=0 （12）晶面：1×1+×1+1×2=1+（—3）+2=0 因此，经上五个晶面属于[111]晶带。 3．当X射线在原子例上发射时，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放射，为什么？
答：因为X射线在原子上发射的强度非常弱，需通过波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在，而干涉加强的条件之一必须存在波程差，且波程差需等于其波长的整数倍，不为波长的整数倍方向上必然不存在反射。4．某一粉末相上背射区线条与透射区线条比较起来，其θ较高抑或较低？相应的d较大还是较小？ 答：背射区线条与透射区线条比较θ较高，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。 5．已知Cu3Au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。 答：如图所示： 6．（1）试说明电子束入射固体样品表面激发的主要信号、主要特点和用途。（2）扫描电镜的分辨率受哪些因素影响? 给出典型信号成像的分辨率，并说明原因。（3）二次电子（SE）信号主要用于分析样品表面形貌，说明其衬度形成原理。（4）用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? 答：（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、成分分析以及结构分析。 二次电子:能量较低；来自表层5－10nm深度范围；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。
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）、
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目录 第一章材料X射线衍射分析----------------------------------------------------------------------------1 第二章X射线衍射方向----------------------------------------------------------------------------------1 第三章X射线衍射强度----------------------------------------------------------------------------------2 第四章多晶体分析方法----------------------------------------------------------------------------------3 第八章电子光学基础-------------------------------------------------------------------------------------4 第九章透射电子显微镜----------------------------------------------------------------------------------5 第十章电子衍射-------------------------------------------------------------------------------------------7 第十一章晶体薄膜衍衬成像分析----------------------------------------------------------------------8 第十三章扫描电子显微镜-------------------------------------------------------------------------------10 第十五章电子探针显微分析----------------------------------------------------------------------------10
~ 第一章 X 射线物理学基础 2、若X 射线管的额定功率为，在管电压为35KV 时，容许的最大电流是多少 答：35KV=。 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 ＝／g，μ mβ ＝290cm2／g，有公式，，，故：，解得:t= 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=×10-34××108/×10-19××10-10)=(kv) ￥ λ 0=v(nm)=(nm)=(nm) 其中 h为普郎克常数，其值等于×10-34 e为电子电荷，等于×10-19c 故需加的最低管电压应≥(kv)，所发射的荧光辐射波长是纳米。 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
材料分析方法 X 射线的本质是一种横电磁波，具有波粒二象性，伦琴首先发现了X 射线，劳厄揭示了X 射线的本质。X射线的波长范围在0.001-10nm，用于衍射分析的X射线波长范围0.05-0.25nm。 X 射线的产生 通常获得X射线的方法是利用一种类似热阴极二极管的装置，用一定材料制作的板状阳极板和阴极密封在一个玻璃-金属管内，阴极通电加热，在阳极和阴极间加一直流高压U，则阴极产生的大量热电子e将在高压场作用下飞向阳极，在它们与阳极碰撞的瞬间产生X射线。 连续X射线谱：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。 特征X射线谱：当加于X射线管两端的电压增高到与阳极靶材相应的某一特定值时，在连续谱的某些特定的波长位置，会出现一系列强度很高，波长范围很窄的线状光谱，这就是特征X射线谱。 光电效应：入射光子被原子吸收后，获得能量的电子从内层溢出，成为自由电子，这种原子被入射辐射点离的现象即光电效应。 俄歇效应：一个k层空位被两个L层空位代替的过程的现象就是俄歇效应。 靶材和滤波片的选择原则 分别从吸收限波长和原子序数两个方面表达滤波片和靶材的选择规程（表达式） 滤波片的选择： λKβ(光源)< λK(滤波片) <λKα(光源)α
Z靶<= 40时，Z滤= Z靶–1 Z靶> 40时，Z滤= Z靶–2 阳极靶材的选择： λKα(光源) > λK(样品) Z靶<= Z样品 Z靶<= Z样品+ 1 相干散射：X射线穿过物质发生散射时，散射波长与原波长相同，有可能相互干涉，这是。。非相干散射：X射线穿过物质发生散射时，能量发生损失，波长发生变化，散射波长与原波长不相同，这就是非相干散射。 等效干涉面：晶面（hkl）的n级反射面（nh nk nl），用符号（HKL）表示，成为反射面或干涉面。 空间点阵： 倒易点阵： 单晶、多晶、非晶的X射线仪衍射花样及形成原理 答：（1）单晶电子衍射成像原理与衍射花样特征 因电子衍射的衍射角很小，故只有O*附近落在厄瓦尔德球面上的那些倒易结点所代表的晶面组满足布拉格条件而产生衍射束，产生衍射的厄瓦尔德球面可近似看成一平面。电子衍射花样即为零层倒易面中满足衍射条件的那些倒易阵点的放大像。 花样特征：薄单晶体产生大量强度不等、排列十分规则的衍射斑点组成，
材料结构分析试题1（参考答案） 一、基本概念题（共8题，每题7分） 1．X射线的本质是什么？是谁首先发现了X射线，谁揭示了X射线的本质？答：X射线的本质是一种横电磁波？伦琴首先发现了X射线，劳厄揭示了X射线的本质？ 2．下列哪些晶面属于[111]晶带？ （111）、（3 21）、（231）、（211）、（101）、（101）、（133），（-1-10），（1-12）， （1- 32），（0 - 11），（212），为什么？ 答：（- 1 - 10）（3 21）、（211）、（1 - 12）、（ - 101）、（0 - 11）晶面属于[111]晶带， 因为它们符合晶带定律：hu+kv+lw=0。 3．多重性因子的物理意义是什么？某立方晶系晶体，其{100}的多重性因子是多少？如该晶体转变为四方晶系，这个晶面族的多重性因子会发生什么变化？为什么？ 答：多重性因子的物理意义是等同晶面个数对衍射强度的影响因数叫作多重性因子。某立方晶系晶体，其{100}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改变。 4．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？ 答：在一块冷轧钢板中可能存在三种内应力，它们是：第一类内应力是在物 体较大范围内或许多晶粒范围内存在并保持平衡的应力。称之为宏观应力。它能 使衍射线产生位移。第二类应力是在一个或少数晶粒范围内存在并保持平衡的内应力。它一般能使衍射峰宽化。第三类应力是在若干原子范围存在并保持平衡的内应力。它能使衍射线减弱。 5．透射电镜主要由几大系统构成? 各系统之间关系如何? 答：四大系统:电子光学系统,真空系统,供电控制系统,附加仪器系统。 其中电子光学系统是其核心。其他系统为辅助系统。 6．透射电镜中有哪些主要光阑? 分别安装在什么位置? 其作用如何? 答：主要有三种光阑： ①聚光镜光阑。在双聚光镜系统中,该光阑装在第二聚光镜下方。作用:限制