材料分析测试技术试卷及答案

理学 院 2013 级 研究生 考试日期： 5月 日 形 式 密 开 卷 编 号： 闭 卷

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上 海 理 工 大 学

研 究 生 试 题

2013 / 2014 学年第 二 学期

课程名称： 现代材料分析技术

教 师 签 章： 年 月 日

教研室主任审查意见：

签 章： 年 月 日

1.编号栏由研究生部填写。

上海理工大学研究生课程试题 *

共 5 页 第 1 页 2013 /2014 学年第 学期 考试课程 现代材料分析技术 学 号 姓 名 得 分

1.试述原子散射因数f和结构因数FHKL2的物理意义，结构因数和哪些因素有关系？

答：原子散射因数:f=Aa/Ae=一个原子所有电子相干散射波的合成振幅/一个电子相干散射波的振幅，它反映的是一个原子中所有电

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

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λ

k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。（ ）

《机械工程测试技术基础》课程试题

一、

填空题（20分，每空1分）

1.测试技术是测量和实验技术的统称。工程测量可分为 静态测量 和 动态测量 。 2.测量结果与 被测真值 之差称为 测量误差 。

3.将电桥接成差动方式习以提高 灵敏度 ，改善非线性，进行 温度 补偿。 4.为了 补偿 温度变化给应变测量带来的误差，工作应变片与温度补偿应变片应接在 相邻 桥臂上。

5．调幅信号由载波的 幅值 携带信号的信息，而调频信号则由载波的 频率 携带信号的信息。

6．绘制周期信号x(t)的单边频谱图，依据的数学表达式是 傅氏三角级数中的各项系数 ，而双边频谱图的依据数学表达式是 傅氏复指数级数中的各项系数 。

7．信号的有效值又称为 ，有效值的平方称为 ，它描述测试信号的强度(信号的平均功率)。

8．确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者频谱特点是 ，后者频谱特点是 。

9.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是 和

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

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(

1.计算0.071 nm（MoKα）和0.154 nm（CuKα）的X射线的振动频率和能量。 解：由公式eU?h?max?8hc?0得 ? ? 将题目中数据带入

c2.998?100

0.071?1082.998?1018?1? Cu1.95?10s == ?90.154?10?0 ? M = ? 9 = 4.23 ? 18 s ? 110eU M O = 6.626 ? 10 ? 34 ? ? 10 18 = 2.8 ?10?15J4.23

eU Cu = 6.626 ? 10 ? 34 ? 1.95 ? 10 18 = 1.29?10?15J考虑相对论效应，m?m01?v/c22，结果会有小许不同。

2.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。

-318

解：已知U=50kV，电子的质量为m0 =9.1×10kg，光速为c=2.998×10m/s，电子电量e=1.602

-19-34

×10C，普朗克常数：h=6.626×1

答案均为同学整理，仅供参考

1、分析电磁透镜对波的聚焦原理，说明电磁透镜的结构对聚焦能力的影响。

解：聚焦原理：通电线圈产生一种轴对称不均匀分布的磁场，磁力线围绕导线呈环状。磁力线上任一点的磁感应强度B可以分解成平行于透镜主轴的分量Bz和垂直于透镜主轴的分量Br。速度为V的平行电子束进入透镜磁场时在A点处受到Br分量的作用，由右手法则，电子所受的切向力Ft的方向如下图（b）；Ft使电子获得一个切向速度Vt，Vt与Bz分量叉乘，形成了另一个向透镜主轴靠近的径向力Fr，使电子向主轴偏转。当电子穿过线圈到达B点位置时，Br的方向改变了180°，Ft随之反向，但是只是减小而不改变方向，因此，穿过线圈的电子任然趋向于主轴方向靠近。结果电子作圆锥螺旋曲线近轴运动。当一束平行与主轴的入射电子束通过投射电镜时将会聚焦在轴线上一点，这就是电磁透镜电子波的聚焦对原理。（教材135页的图9.1 a,b图）

电磁透镜包括螺旋线圈，磁轭和极靴，使有效磁场能集中到沿轴几毫米的范围内，显著提高了其聚焦能力。

2、电磁透镜的像差是怎样产生的，如何来消除或减小像差？

解：电磁透镜的像差可以分为两类：几何像差和色差。几何像差是因为投射磁场几何形状上的缺陷造成的，色差是由于电子波

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?限?0?3hceV1.24?10?V3与某物质的吸收

khc?eVk1.24?10?Vk有何不同（V和VK以kv为单位）？

10. 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