材料分析测试技术试卷

仅作参考，错了别怪我哦！

1. X射线管主要由 阴极 、阳极 、和 窗口 构成。

2. X射线与物质相互作用时产生的物理效应有：散射X射线、光电效应、透射X射线和 热 等。

3. 德拜照相法中的底片安装方法有：正装法、反装法和偏装法三种。 4. X射线物相分析方法分：定性 分析和 定量 分析两种。

5. 透射电子显微镜的分辨率主要受 衍射效应和 球面像差 两因素影响。 6. 当X射线管电压超过临界电压就可以产生 特征 X射线。

7. 电子探针进行微区化学成分定性分析的三种工作方式是 定点定性分析 、线扫描分析和 面扫描分析。

8．扫描电子显微镜常用的信号是 二次电子和 背散射电子。 9．电磁透镜是小孔径角成像，具有景深 大 和焦长 很长 的特点。

10．透射电子显微镜是以 波长极短的电子束 为照明源，用 电磁透镜 聚集成

像的一种高分辨率、高放大倍数的电子光学仪器。 11．透射电子显微镜的图像衬度有 散射衬度 和 衍射衬度 。

扫描电子显微镜的图像衬度有 表面形貌衬度 和 原子序数衬度。 12. 光电效应是指当用X射线轰击物质时，若X射线的能量大于物质原子对其内

层电子的束缚力时，入射X射线光子的能量就会被吸收，从而导致其内层电子被激发，产生光电子。

13. 扫描电子显微镜的成像原理是利用细聚焦电子束在样品表面扫描时激发出

来的各种物理信号来调制成像。 1. M层电子回迁到K层后,多余的能量放出的特征X射线称( B ) A.Kα B. Kβ C. Kγ D. Lα

2. 当X射线发生装置是Cu靶,滤波片应选( C ) A.Cu B. Fe C. Ni D. Mo

3. 当电子把所有能量都转换为X射线时,该X射线波长称( A )

A.短波限λ0 B. 激发限λk C. 吸收限 D. 特征X射线

4.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,这打出的电子称为( C )

A.光电子 B. 二次电子 C. 俄歇电子 D.背散射电子 5．透射电镜的两种主要功能是( B )

A.表面形貌和晶体结构 B.内部组织和晶体结构 C.表面形貌和成分价键 C.内部组织和成分价键

1．给出简单立方、面心立方和体心立方晶体结构电子衍射发生消光的晶面指数规律。

答：常见晶体的结构消光规律：

简单立方，对晶面指数没有限制（不会产生结构消光）。

面心立方，晶面指数h,k,l奇偶混合时（即h,k,l为异性数时）会消光。 体心立方，晶面指数h,k,l的和为奇数时（即h+k+l=奇数）会消光。

2．决定X射线强度的关系式是

，

试说明式中各参数的物理意义?

答：I0为入射X射线的强度；λ为入射X射线的波长；R为试样到光测点之间的

距离；V为被照射晶体的体积；Vc为单位晶胞体积；P为多重性因子，表示等同晶面个数对衍射强度的影响因子；F为结构因子，定量表征原子排布以及原子种类对衍射强度的影响因子；A（θ）为吸收因子，试样对入射线及衍射线的吸收对衍射线强度的影响因子；φ（θ）为角因子，反应样品中参

与衍射的晶粒大小、晶粒数目和衍射线位置对衍射强度的影响；

为温

度因子，表示有热振动影响时的衍射强度与无热振动理想情况下的衍射强度的比值。

3．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用何种信号成像时的分辨率?

答：影响扫描电镜的分辨率有三大因素：电子束束斑大小、检测信号类型和检测

部位原子序数。

用不同的信号成像时，分辨率大小如下： 信号 二次电子 背散射电子 吸收电子 特征X射线 俄歇电子 分辨率 5 ~10 50 ~200 100 ~1000 100 ~1000 5 ~10 所谓扫描电镜的分辨率是指用二次电子成像时的分辨率。

4．电磁透镜的像差是怎么样产生的？如何消除和减少像差？

答：电磁透镜的像差包括球差、像散和色差。球差即球面像差，是电磁透镜中心

区域和边缘区域对电子束的折射能力不符合预定规律而产生的。用小孔径角成像时，可使球差明显减小。 像散是由透镜磁场的非旋转对称引起的。可以通过引入一个强度和方位都可以调节的矫正磁场来进行补偿。色差是由于成像电子的能量不同或变化，从而在透镜磁场中运动轨迹不同以致不能聚焦在一点而形成的。稳定加速电压和透镜电流可减小色差。色差系数和球差系数均随透镜激磁电流的增大而减小。 5．为使Cukα线的强度衰减1/2，需要多厚的Ni滤波片？（Ni的μm=49.2cm2.g-1 ,ρ=8.9g.cm-3）。 解：根据强度衰减公式：

其中I/I0=1/2,则ln(1/2)=-49.2*8.9x 得x=15.83um

6．计算当管电压为50KV时，电子在与靶碰撞时的动能以及所发射的连续X射线谱的短波限。

答：U=50kv，动能eU=

由eU=hVmax=hc/λ0 短波限λ0=hc/(eU)=

如果U和λ分别以kV和nm为单位，则有λ0=1.24/U

7．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？为什么？

答：要使内层电子受激发，必须给予施加大于或等于其结合能的能量，才能使其脱离轨道，从而产生特征X射线，而要施加的最低能量，就存在一个临界激发电压。X射线管的工作电压一般是其靶材的临界激发电压的3 ~5倍，这时特征X射线对连续X射线比例最大，背底较低。

8．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？

9．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），（11），（121），（111），（10），（220），（130），（030），（21），（110）。

1. X射线衍射方法中最常用的方法是（ b ）。

a．劳厄法；b．粉末多晶法；c．周转晶体法。 3. 能提高透射电镜成像衬度的可动光阑是（ b ）。 a．第二聚光镜光阑 ；b. 物镜光阑 ；c. 选区光阑。 4. 透射电子显微镜中可以消除的像差是（ b ）。

a．球差 ；b. 像散 ；c. 色差。

5. 电子束与固体样品相互作用产生的物理信号中可用于分析1nm厚表层成分的信号是（ b ）。

a．背散射电子；b.俄歇电子 ；c. 特征X射线。

2、透射电子显微镜的主要组成部分有哪些？透射电子显微镜在材料科学中有什么应用？

答：透射电子显微镜的主要组成部分是：照明系统、成像系统和观察记录系统。 透射电镜有两大主要功能，即观察材料内部组织性能和进行电子衍射以了

解选区的晶体结构。分析型透镜除此以外还可以增加特征X射线探头、二次电子探头等以增加成分分析和表面形貌观察功能。改变样品台可以实现高温、低温和拉伸状态下进行样品分析。

透射电子显微镜在材料科学研究中的应用非常广泛。可以进行材料组织形

貌观察、研究材料的相变规律、探索晶体缺陷对材料性能的影响、分析材料失效原因、剖析材料成分、组织及经过的加工工艺等。

2、计算波长为0.071nm的X射线的振动频率和能量。 解：λ=0.071nm= m

f=c/λ= E=hc/λ=

3. 强度为I0的X射线的经过厚度为H的物质后,X射线的强度为 . 4．磁透镜的像差分为 球差、像散和色差

5.获取衍射花样的三种基本方法是 劳埃法、周转晶体法和粉末法

6.f. c. c晶体的结构消光规律是 晶面指数h、k、l奇偶混合 ；b. c. c 晶体的结构消光规律是 晶面指数h+k+l=奇数 .

7.布拉格方程 2dsinθ=λ中d表示 HKL晶面的面网间距 ，θ角表示 入射X射线或衍射线与面网间的夹角 ，λ表示 入射X射线的波长 。 8.多重性因子的物理意义是 表示等同晶面个数对衍射强度的影响因子 10.电子探针有 1. 扫描电镜的分辨率和哪些因素有关？为什么?

2．透射电镜中如何获得明场像、暗场像和中心暗场像？

3比较物相定量分析的外标法、内标法、直接比较法的优缺点？

4．说明透射电子显微镜成像系统的主要构成、特点及其作用。

答：透射电子显微镜成像系统由物镜、物镜光阑、选区光阑、中间镜和投影镜

组成。各部件的特点及其作用如下：

1)物镜：强励磁短焦透镜（f=1-3mm），放大倍数100-300倍。 作用:形成第一幅放大像。

2)物镜光阑：装在物镜背焦面，直径20-120um,无磁金属制成。 作用：a.提高像衬度。b.减小孔径角，从而减小像差。c.进行暗场成像。 3)选区光阑:装在物镜像平面上，直径20-400um。 作用：对样品进行微区衍射分析。

4）中间镜：弱压短透镜，长焦，放大倍数可调节0-20倍。 作用:a.控制电镜总放大倍数。b.成像/衍射模式选择。

5）投影镜：短焦、强磁透镜，进一步放大中间镜的像。投影镜内孔径较

小，使电子束进入投影镜孔径角很小。

小孔径角有两个特点：a.景深大，改变中间镜放大倍数，使总倍数变

化大，也不影响图像清晰度。b.焦深长，放宽对荧光屏和底片平面严格位置要求。

1．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?

3．二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。

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