材料现代测试技术

现代材料测试技术

作业

第一章 X射线衍射分析

一、填空题

1、X射线从本质上说，和无线电波、可见光、γ射线一样，也是一种 。 2、尽管衍射花样可以千变万化，但是它们的基本要素只有三个：即 、 、 。 3、在X射线衍射仪法中，对X射线光源要有一个基本的要求，简单地说，对光源的基本要求是 、 、 。

4、利用吸收限两边 相差十分悬殊的特点，可制作滤波片。 5、测量X射线衍射线峰位的方法有七种，它们分别是 、 、 、 、 、 、 。 6、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是 、 、 。

7、特征X射线产生的根本原因是

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作业

第一章 X射线衍射分析

一、填空题

1、X射线从本质上说，和无线电波、可见光、γ射线一样，也是一种。 2、尽管衍射花样可以千变万化，但是它们的基本要素只有三个：即。 3、在X射线衍射仪法中，对X射线光源要有一个基本的要求，简单地说，对光源的基本要求是 、 、 。

4、利用吸收限两边 5、测量X射线衍射线峰位的方法有七种，它们分别是、、 、 、 、、 6、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是、 、。

7、特征X射线产生的根本原因是。

8、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是

9、X射线衍射仪探测器的扫描方式可分、、三种。 10、实验证明，X射线管阳极靶发射出的X射线谱可分为两类：和11、当X射线穿过物质时，由于受到散射，光电效应等的影响，强度会减弱，这种现象称为 。 12、用于X射线衍射仪的探测器主要有 其中和应

用较为普遍。 13、X射线在近代科学和工艺上的应用主要有 三个方面

14、X射线管阳极靶发射出的X射线谱分为两类 、 15、当X射线照射到物体上时，一部分光子

习题

1-1 试计算当管电压为50kV时，X射线管中电子击靶时的速度与动能，以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大能量是多少？ 1-2 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。

1-3 X射线实验室用防护铅屏，其厚度通常至少为1mm，试计算这种铅屏对CuKα、MoKα辐射的透射因子（I投射/I入射）各为多少？

1-4 试计算含wc=0.8%，wCr=4%，ww=18%的高速钢对MoKɑ辐射的质量吸收系数。

1-5 欲使钼靶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？所发射出的荧光辐射波长是多少？ 2-1 试画出下列晶向及晶面（均属立方晶系）：[111]，[121]，[212]，（010），

1）（110），（123），（21。

2-2 下面是某立方晶系物质的几个面间距，试将它们按大小次序重新排列。 （123），（100），（200），（311），（121），（111），（210），（220），（130），（030），（221），（110）。

2-3

《材料现代分析测试技术》思考题

1. 电子束与固体物质作用可以产生哪些主要的检测信号？这些信号产生的原理是什么？它们有哪些特点和用途？ (1) 电子束与固体物质产生的检测信号有：特征X射线、阴极荧光、二次电子、背散射电子、俄歇电子、吸收电子等。 (2) 信号产生的原理：电子束与物质电子和原子核形成的电场间相互作用。 (3) 特征和用途：

① 背散射电子：特点：电子能量较大，分辨率低。用途：确定晶体的取向，晶体间夹角，晶粒度及晶界类型，重位点阵晶界分布，织构

分析以及相鉴定等。

② 二次电子：特点：能量较低，分辨率高。用途：样品表面成像。

③ 吸收电子：特点：被物质样品吸收，带负电。用途：样品吸收电子成像，定性微区成分分析。 ④ 透射电子：特点：穿透薄试样的入射电子。用途：微区成分分析和结构分析。

⑤ 特征X射线：特点：实物性弱，具有特征能量和波长，并取决于被激发物质原子能及结构，是物质固有的特征。用途：微区元素定性

分析。

⑥ 俄歇电子：特点：实物性强，具有特征能量。用途：表层化学成分分析。 ⑦ 阴极荧光：特点：能量小，可见光。用途：观察晶体内部缺陷。 2. 什么是电子散射，相干弹性散射和不相干弹性散射？电子衍射的成像基础是什么？ ① 电子散射

“现代材料分析测试技术”课程教学研究

【摘要】介绍了我校材料类专业“现代材料分析测试技术”课程的教学现状，指出了教学过程中存在的问题，提出了从教学团队、教学内容、教学模式、教学手段和考核形式等方面进行创新改革，指出了该课程未来教学的发展方向。

【关键词】材料类专业 材料分析测试技术 教学改革 【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）05-0047-01 一、引言

《现代材料分析测试技术》是我校材料类专业本科生一门必修的重要专业基础课，具有较强的理论性、实践性、前沿性、综合性等特点，在教学中占有极其重要的地位。本课程所涵盖的基础理论较复杂，实训内容较多，加之我校现有实践教学条件的不足，很大程度上限制了这门课程的有效教学，使得教学效果不甚满意。鉴于此，在借鉴部分兄弟高校材料分析测试技术的教学经验基础之上，在我校创建地方高水平特色应用型大学的办校方针指引下，结合我校材料类专业的人才培养目标和专业特色，对该课程进行了初步的教学改革研究，以期提高教学质量和效果。 二、教学现状与存在的问题

多年的教

X射线衍射分析（基础与应用）

一.X射线的特性

人的肉眼看不见X射线，但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。

? X射线呈直线传播，在电场和磁场中不发生偏转；当穿过物体时仅部分被散射。 ? X射线对动物有机体（其中包括对人体）能产生巨大的生理上的影响，能杀伤生物

细胞。

二.X射线具有波粒二相性

1.X射线的本质是电磁辐射，与可见光完全相同，仅是波长短而已，因此其同样具有波粒二象性。波动性:

? 硬X射线：波长较短的硬X射线能量较高，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射线能量较低，穿透性弱，可用于非金属的分析。 ? 三.X光与可见光的区别

? 1) X光不折射，因为所有物质对X光的折光指数都接近1。因此无X光透镜或X光

显微镜。 ? 2) X光无反射

? 3) X光可为重元素所吸收，故可用于医学造影。

1.3 X射线的产生及X射线管

X射线的产生：

X射线是高速运动的粒子（一般用电子）与某种物质相撞击后猝然减速，且与该物质中的内层电子相互作用而产生的。 产生原理

X射线是高速运动的粒子（一般用

“现代材料分析测试技术”课程教学研究

【摘要】介绍了我校材料类专业“现代材料分析测试技术”课程的教学现状，指出了教学过程中存在的问题，提出了从教学团队、教学内容、教学模式、教学手段和考核形式等方面进行创新改革，指出了该课程未来教学的发展方向。

【关键词】材料类专业 材料分析测试技术 教学改革 【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）05-0047-01 一、引言

《现代材料分析测试技术》是我校材料类专业本科生一门必修的重要专业基础课，具有较强的理论性、实践性、前沿性、综合性等特点，在教学中占有极其重要的地位。本课程所涵盖的基础理论较复杂，实训内容较多，加之我校现有实践教学条件的不足，很大程度上限制了这门课程的有效教学，使得教学效果不甚满意。鉴于此，在借鉴部分兄弟高校材料分析测试技术的教学经验基础之上，在我校创建地方高水平特色应用型大学的办校方针指引下，结合我校材料类专业的人才培养目标和专业特色，对该课程进行了初步的教学改革研究，以期提高教学质量和效果。 二、教学现状与存在的问题

多年的教

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1.X射线管主要由阳极，阴极，和窗口构成。

2.X射线透过物质时产生的物理效应有：散射，光电效应，荧光辐射，俄歇效应。

3.德拜照相法中的底片安装方法有：正装，反装，和偏装三种。

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像差两因素影响。

7.电子探针包括波谱仪和能谱仪成分分析仪器。

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.人眼的分辨率本领大约是：0.2mm

10.扫描电镜用于成像的信号：二次电子和背散射电子，原理：光栅扫描，逐点成像。

11.TEM的功能是：物相分析和组织分析（物相分析利用电子和晶体物质作用可发生衍射的特点；组织分析；利用电子波遵循阿贝成像原理）

12.DTA：定性分析（或半定量分析），测温范围大。DSC：定量分析，测温范围常在800℃以下。

13.放大倍数（扫描电镜）：M=b/B（b：显像管电子束在荧光屏上的扫描幅度，通常固定不

变；B：入射电子束在样品上的扫描幅度，通常以改变B来改变M）

14.X射线衍射分析方法中，应用最广泛、最普通的是衍射仪法。

15.透射电镜室应用透射电子来成像。

16.TEM无机非金属材料大多数以多相、多组分的非导电材料

1.1.产生X射线需要具备什么条件？如何区分连续X射线谱和标识X射线谱，它们分别有哪些特征？

1.2.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？

1.3.当X射线管电压为 50 KV 时，计算电子在与靶碰撞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动能。 1.4.已知钼的λK =0.619 ?，试求钼的K激发电压。（计算结果以kV为单位）

1.5.简述X射线粉末衍射仪法物相定性分析过程及注意的事项

1.6.X射线粉末衍射仪法物相定量分析方法有哪些，它们的优缺点有哪些？

1.7.X射线粉末衍射仪法测定过程中样品制备需要注意哪些事项？

1.8.请寻找一张标准X射线粉末衍射谱图（PDF卡），并标出PDF卡上给我们提供的信息。

2.1电子波有何特征?与可见光有何异同?

2.2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。

2.3电磁透镜的像差是怎样产生的?如何来消除和减少像差?

2.4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？

2.5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？

3.1什么是化学位

第四节

原子吸收光谱法

原子吸收光谱法——原子吸收分光光度法 从光源辐射出的具有待测元素特征谱线的光， 通过样品蒸汽时被待测元素基态原子所吸收， 从而由特征谱线被减弱的程度来测定样品中 待测元素含量。

优点：检出限低，灵敏度高，测量精度好，选 择性好，分析速度快，应用范围广，仪 器比较简单，操作方便。 缺点：多元素同时测定尚有困难，有相当一些 元素的测定灵敏度还不能令人满意。

一、 基本原理(一)原子吸收光谱的产生

当入射辐射的能量等于原子中的电子由基态跃迁到较高能态所需要的能量时，原子就要从辐射场 中吸收能量，产生共振吸收，电子由基态跃迁到 激发态，同时伴随着原子吸收光谱的产生。 由于各元素的原子结构和外层电子的排布不同， 元素从基态跃迁至第一激发态时吸收的能量不同， 因而各元素的共振吸收线具有不同的特征。 原子吸收光谱位于紫外区和可见区。

(二)原子吸收光谱的谱线轮廓 原子吸收光谱谱线不是严格几何意义上的线，而是有一定的宽度。 谱线轮廓以原子吸收谱线的中心波长和半高宽 度来表征。 中心波长由原子能级决 定。

半高宽度受到很多实验 因素的影响。图 原子吸收光谱轮廓图

影响宽度的因素有：

多普勒变宽、碰撞变宽(包括共振变宽、洛伦