材料现代分析方法左演声课后答案

材料现代分析方法左演声答案

【篇一：材料现代研究方法】

=txt>一、课程基本信息 课程编号：13106105

课程类别：专业必修课程 适应专业：材料科学与工程 总学时：54学时 总学分:3 课程简介：

本课程介绍材料微观形貌、结构及成分的分析与表面分析技术主要方法及基本技术，简单介绍光谱分析方法。包括晶体x射线衍射、电子显微分析、x射线光电子谱仪、原子光谱、分子光谱等分析方法及基本技术。

授课教材：《材料分析测试方法》，黄新民 解挺编，国防工业出版社，2005年。 参考书目：

[1]《现代物理测试技术》，梁志德、王福编，冶金工业出版社，2003年。

[2]《x射线衍射分析原理与应用》，刘粤惠、刘平安编，化学工业出版社，2003年。

[3]《x射线衍射技术及设备》，丘利、胡玉和编，冶金工业出版社，2001年。

[4]《材料现代分析方法》，左演声、陈文哲、梁伟编，北京工业大学出版社，2001年。

[5]《材料分析测试技术》，周玉、武高辉编，哈尔滨工业大学出版社，2000年。

[6]《材料结构表征及应用》，吴刚编，化学工业出版社，2001年。 [7]《材料结构分析基础》，余鲲编，科学出版社，2001年。 二、课程

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（?m）； 答：已知波数?=3030cm-1

根据波数?与波长?的关系?(cm?1)?波长??1?10000μm?3.3μm

3030c10000可得： ?(μm)?（2）5m波长射频辐射的频率（MHz）； 解：波长?与频率?的关系为???

已知波长?=5m，光速c≈3×108m/s，1s-1=1Hz

3?108m/s?60?106s?1?60MHz 则频率??5m（3）588.995nm钠线相应的光子能量（eV）。 答：光子的能量计算公式为E?h??hc?

已知波长?=588.995nm=5.88995?10-7m，普朗克常数h＝6.626×10-34J?s，光速c≈3×108m/s，1eV=1.602×10-19J 则光子的能量（eV）计算如下：

E?6.626?10 ??343?108m/sJ?s??3.375?10?19J?75.88995?10m3.375?10eV?2.107eV?191.602?10?19

1-3 某原子的一个光谱项为45FJ，试用能级示意图表示其光谱支项与塞曼能级。 答：对于

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、

随着科学技术的发展进步，分析材料的方法越来越多，我们不在局限于观察宏观的物质或者结构，而电子显微镜的发明足以让我们观察到更细致的微观世界。在研究材料领域中，电子显微镜起着举足轻重的作用，电子显微镜分为透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜（SEM）。扫描电镜主要运用材料科学的表面结构研究，共混物的分相，各种复合材料的应力缺陷，物质晶体结构及其应力变化等。因此扫描电镜在材料性能研究与应用中扮演着的非常重要的角色。

关键词：电子显微镜；扫描电镜；材料；学科；应用

自从1965年第一台商品扫描电镜问世以来，经过40多年的不断改进，扫描电镜的分辨率从第一台的25nm提高到现在的0.01nm，而且大多数扫描电镜都能通X射线波谱仪、X射线能谱仪等组合，成为一种对表面微观世界能过经行全面分析的多功能电子显微仪器。近年来,随着现代科学技术的不断发展,相继开发了环境扫描电子显微镜、扫描隧道显微镜、原子力显微镜等其它一些新的电子显微技术。这些技术的出现，显示了电子显微技术近年来自身得到了巨大的发展,尤其是大大扩展了电子显微技术的使用范围和应用领域。在材料科学中的应用使材料科学研究得到了快速发展,取得了许多新的研究成果。

扫描电镜已成为各种科学领域和工业部门广泛应用的

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？ （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？

7. 计算当管电压为50 kv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?0限?khc1.24?103与某物质的吸收??eVVhc1.24?103有何不同（V和VK以kv为单位）？ ??eVkVk10. 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

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（ B ） A.X射线透射学；B.X射线衍射学；C.X射线光谱学；

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（ B ） 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（ C ）

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 ） 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（ D ） （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。（ ）

第一章 绪论

1. 仪器的分析方法，英文简称和中文对照。 X射线衍射仪（XRD）

扩展X射线吸收的精细结构测定仪（EXAFS） 高分辨率透射电镜（HRTEM） 扫描探针显微镜（SPM）

扫描隧道显微镜（STM），透射电子显微镜TEM 原子力显微镜（AFM），电子显微镜EM，扫描电子显微镜SEM 场离子显微镜（FIM），X射线光电子光谱XPS 穆斯保尔谱仪（MS），俄歇电子光谱AES 拉曼散射仪（RS）红外光谱吸收IR 正电子湮灭仪（PA，核磁共振NMR 能谱仪EDS，波谱仪WDS

常用分析方法：X射线衍射，光谱分析，核磁共振，热分析技术，表层分析技术，电子显微镜。

第二章 X射线衍射分析

1. X光机和X射线源的组成。（P5）

X光机：X射线发生设备。包括高压发生器，整流，稳压电路，控制系统和保护系统，X光管。

X射线源：主要由X射线管，高压发生器和控制电路所组成。

2. 连续X射线与特征X射线的定义、机理、特点。（P5~6） X射线：高速运动的粒子与某种物质相撞击后突然减速，且与该物质中的内层电子相互作用而产生的

连续X射线：（形成机理）高能电子打到靶材料上，突然受阻产生附加速度，电子失动能所发出的光子形成的连续X射线普。（定义）按照

一、比较下列名词（每题 3 分，共 15 分） 1. X 射线和标识 X 射线：

X 射线：波长为 0.01~1000? 之间的电磁波，（1 分）

标识 X 射线：只有当管电压超过一定的数值时才会产生，且波长与 X 射线管的管电压、管电流等工作条件无关，只决定于阳极材料，这种 X 射线称为标识X 射线。（2 分） 2. 布拉格角和衍射角：

布拉格角：入射线与晶面间的交角，（1.5 分） 衍射角：入射线与衍射线的交角。（1.5 分） 3. 静电透镜和磁透镜：

静电透镜：产生旋转对称等电位面的电极装置即为静电透镜，（1.5 分） 磁透镜：产生旋转对称磁场的线圈装置称为磁透镜。（1.5 分） 4. 原子核对电子的弹性散射和非弹性散射：

弹性散射：电子散射后只改变方向而不损失能量，（1.5 分） 非弹性散射：电子散射后既改变方向也损失能量。（1.5 分） 5. 热分析的热重法和热膨胀法

热重法：把试样置于程序控制的加热或冷却环境中，测定试样的质量变化对温度或时间作图的方法， 热膨胀法：在程序控温环境中，测定试样尺寸变化对温度或时间作图的方法。（1.5 分） 二、填空（每空 1 分，共 20 分）

材料现代分析测试方法习题答案

【篇一：2012 年材料分析测试方法复习题及解答】

lass=txt> 一、单项选择题（每题 3 分，共15 分）

1．成分和价键分析手段包括【 b 】

（a）wds 、能谱仪（eds ）和xrd （b）wds 、eds 和xps

（c）tem 、wds 和xps （d）xrd 、ftir 和raman

2．分子结构分析手段包括【a】

（a）拉曼光谱（raman ）、核磁共振（nmr ）和傅立叶变换红外光

谱（ftir ）（b）nmr 、ftir 和wds

（c）sem 、tem 和stem （扫描透射电镜）（d）xrd 、ftir 和raman 3．表面形貌分析的手段包括【d】

（a）x 射线衍射（xrd ）和扫描电镜（sem ）(b) sem 和透射电镜

（tem ）

(c) 波谱仪（wds ）和x 射线光电子谱仪（xps ）(d) 扫描隧道显微

镜（stm ）和

sem

4．透射电镜的两种主要功能：【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（d）内部组织和成分价键

5．下列谱图所代表的化合物中含有的基团包括：【 c 】

（a）–c-h 、–oh 和–nh2 (b) –c-h 、和–nh2,

(c

一、选择题

1.用来进行晶体结构分析的X射线学分支是（ B ）

A.X射线透射学；B.X射线衍射学；C.X射线光谱学；

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（ B ）

A. Kα；B. Kβ；C. Kγ；D. Lα。

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 、射线 、 荧光X射线 、 光电子

、 、、。

3. 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X射线称

。

一、选择题

1.有一倒易矢量为g 2a 2b c ，与它对应的正空间晶面是（ ）。

A. （210）；B. （220）；C. （221）；D. （110）；。

2.有一体心立方晶体的晶格常数是0.286nm，用铁靶Kα（λKα=0.194nm）照射该晶体能

产生（ ）衍射线。

A. 三条； B .四条； C. 五条；D. 六条。

3.一束X射线照射到晶体上能否产生衍射取决于（ ）。

A．是否满足布拉格条件；B．是否衍射强度I≠0；C．A+B；D．晶体形状。

4.面心立方晶体（111）晶面族的多重性因素是（ ）。

A．4；B．8；C．6；D．12。