材料近代分析测试方法期末试题

第三章 热分析

第一节 概述

1．热分析是测量物质某一物性参数与温度关系的一类方法的统称。热分析的记录称为曲线。测量物质在加热或冷却过程中发生的各种物理、化学变化的方法可分为两大类，即测定加热或冷却过程中物质本身发生变化的方法及测定加热过程中从物质中产生的气体，推知物质变化的方法。

2．物质的物理量随温度的变化有能量、质量、尺寸、结构等的变化，其测定方法亦各异。理解以下一些测定物质的物理量随温度的变化的方法。

（1）测定能量变化的方法有：

①差热分析：是把试样和参比物（热中性体）置于相等的温度条件下，测定两者的温度差对温度或时间作图的方法。记录称为差热曲线。差热曲线的纵轴表示温度差 T、横轴表示温度（T）或时间（t）。曲线向下是吸热反应，向上是放热反应。

②示差扫描量热法：是把试样和参比物置于相等的温度条件下，在程序控温下，测定试样与参比物的温度差保持为零时，所需要的能量对温度或时间作图的方法。记录称为示差扫描量热曲线。纵轴表示单位时间所加的热量。

（2）测量质量变化的方法有：

①热重法：是把试样置于程序可控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。记录称为热重曲线。纵轴表示试样质量的变化。

②微商热重法：是把热重曲线对温度或时间进行一

1.X射线产生的基本条件包括：产生自由电子的电子源、设置自由电子撞击靶、用以电子加速、的高压、高真空环境。

2..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，这整个过程将产生光电子和俄歇电子。

3.结构因子表征了晶胞内原子的种类,原子的个数、原子的位置对衍射强度的影响 。 4.X射线在晶体中产生衍射的充分必要条件是：满足布拉格方程和结构因子FHKL≠0. 5.德拜法衍射花样的测量主要是测量衍射线条的相对位置和相对强度，然后在计算出?角和晶面间距。

6.银的X射线光电子能谱的存在Ag 4s峰、Ag 3p峰、Ag 3s峰、Ag 3d峰四个特征峰，其中强度最大的峰是Ag 3d峰

7.原子力显微镜中利用斥力与吸引力的方式发展出三种接触模式、非接触模式和轻敲模式操作模式。

8.XPS光电子能谱图中通常会出现X射线卫星峰、能量损失峰、自旋轨道分裂峰、俄歇电子峰和振离和振激峰等5种伴峰。

9.俄歇电子能谱谱线KL1L2,K表示空穴所在壳层L1表示填充空穴电子所在壳层L2_表示俄歇电子所在壳层

10.X射线衍射仪由X射线发生器、X射线测角仪、辐射探测器和辐射探测电路4个基本部分组成，现代X射线

第一章电磁辐射与材料结构

一、名词、术语、概念

波数，分子振动，伸缩振动，变形振动（或弯曲振动、变角振动），干涉指数，晶带，原子轨道磁矩，电子自旋磁矩，原子核磁矩。

二、填空

1、电磁波谱可分为3个部分：①长波部分，包括( )与( )，有时习惯上称此部分为( )。②中间部分，包括( )、( )和( )，统称为( )。③短波部分，包括( )和( )（以及宇宙射线），此部分可称( )。

答案：无线电波（射频波），微波，波谱，红外线，可见光，紫外线，光学光谱，X射线，?射线，射线谱。 2、原子中电子受激向高能级跃迁或由高能级向低能级跃迁均称为( )跃迁或( )跃迁。 答案：电子，能级。

3、电子由高能级向低能级的跃迁可分为两种方式：跃迁过程中多余的能量即跃迁前后能量差以电磁辐射的方式放出，称之为( )跃迁；若多余的能量转化为热能等形式，则称之为( )跃迁。

答案：辐射，无辐射。

4、分子的运动很复杂，一般可近似认为分子总能量（E）由分子中各( )，( )及( )组成。 答案：电子能量，振动能量，转动能量。

5、分子振动可分为( )振动与(

第一章电磁辐射与材料结构

一、名词、术语、概念

波数，分子振动，伸缩振动，变形振动（或弯曲振动、变角振动），干涉指数，晶带，原子轨道磁矩，电子自旋磁矩，原子核磁矩。

二、填空

1、电磁波谱可分为3个部分：①长波部分，包括( )与( )，有时习惯上称此部分为( )。②中间部分，包括( )、( )和( )，统称为( )。③短波部分，包括( )和( )（以及宇宙射线），此部分可称( )。

答案：无线电波（射频波），微波，波谱，红外线，可见光，紫外线，光学光谱，X射线，?射线，射线谱。 2、原子中电子受激向高能级跃迁或由高能级向低能级跃迁均称为( )跃迁或( )跃迁。 答案：电子，能级。

3、电子由高能级向低能级的跃迁可分为两种方式：跃迁过程中多余的能量即跃迁前后能量差以电磁辐射的方式放出，称之为( )跃迁；若多余的能量转化为热能等形式，则称之为( )跃迁。

答案：辐射，无辐射。

4、分子的运动很复杂，一般可近似认为分子总能量（E）由分子中各( )，( )及( )组成。 答案：电子能量，振动能量，转动能量。

5、分子振动可分为( )振动与(

材料近代研究方法试题

（材料科学与工程学院，2013级硕士）2014.06.17

1、简述劳埃方程、布拉格方程、倒易点阵用途

2、简述扫面电镜、透射电镜、电子探针、X射线衍射的用途 3、简述波谱仪和能谱仪的原理、用途及异同点 4、简述二次电子和背散射电子的成像异同点

5、简述薄膜衍衬成像原理：晶界、刃型位错、螺型位错、孪晶、层错成像时各有何特点

6、简述爱瓦尔德球为何入射电子束严格平行于（uvw）时，底片上也有衍射斑点出现

7、已知简单立方晶体晶格常数为2A°，分别在正空间和倒易空间中画出(101)、(210)、(111)晶面及倒易易点，并计算出晶面的面间距和倒易失量的大小。

8、画出面心立方及体心立方[011]晶带轴的标准电子衍射花样，并写明步骤

9、透射电镜得到体心立方孪晶衍射花样像如何操作，简述其机理 10、已知相机常数K、晶体结构及单晶、多晶衍射花样，简述单晶衍

射花样标定步骤。

11、简述对某复相材料进行X射线相结构分析的分析步骤

12、如将所学的材料测试仪器、设备及方法应用于您的研究课题中，

举例详细说明。

题目顺序与实际考题可能有差异

材料物理专业2013级《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（?m）； （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45FJ，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？

12

C6、19F9、31P15、16O8、1H1、14N7。

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?，? = 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？

(111),(231),(231),(211),(101),(101),(133)。

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

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材料现代分析方法试题1

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

分 数

主考教师： 阅卷教师：

一、基本概念题（共10题，每题5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？

2．下列哪些晶面属于[ 11]晶带？

（ 1）、（ 1）、（231）、（211）、（101）、（ 01）、（1

得 分 3）， （ 0），（1 2

第一部分

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50k

1、晶带定律：凡是属于[uvw]晶带的晶面，它的晶面指数（hkl）都必须符合

hu+kv+lw=O，通常把这种关系式称为晶带定律。

2、暗场像：用物镜光阑挡住透射束及其余衍射束，而只让一束强衍射束通过光阑参与成像的方法，称为暗场成像，所得图象为暗场像。

3、中心暗场像：用物镜光阑挡住透射束及其余衍射束，而只让一束强衍射束通过

光阑参与成像的方法，称为暗场成像，所得图象为暗场像。如果物镜光阑处于光轴位置，所得图象为中心暗场像。

4、衍射衬度：入射电子束和薄晶体样品之间相互作用后，样品内不同部位组织的成像电子束在像平面上存在强度差别的反映。

衍射衬度主要是由于晶体试样满足布拉格反射条件程度差异以及结构振幅不同而形成电子图象反差。

5、背散射电子：入射电子被样品原子散射回来的部分；它包括弹性散射和非弹性散射部分；背散射电子的作用深度大，产额大小取决于样品原子种类和样品形状。

6、吸收电子：入射电子进入样品后，经多次非弹性散射，能量损失殆尽（假定样品有足够

厚度，没有透射电子产生），最后被样品吸收。吸收电流像可以反映原子序数衬度，同样

也可以用来进行定性的微区成分分析。

7、特征X射线：原子的内层电子受到激发以后，在能级跃迁过程中直接释放的具

有特征能量和波长的一种电磁波辐

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