秋季兰州理工大学《材料研究方法》期中考试复习题

1、2013 年秋季兰州理工大学研究生材料研究方法考试复习题一、名词解释1）短波限各种管电压下的连续 X 射线谱都具有一个最短的波长值，该波长值称为短波限。P6。2）吸收限吸收限是指对一定的吸收体， X 射线的波长越短， 穿透能力越强， 表现为质量吸收系数的下 降，但随着波长的降低， 质量吸收系数并非呈连续的变化， 而是在某些波长位置上突然升高， 出现了吸收限。每种物质都有它本身确定的一系列吸收限。P13。3）特征 X 射线当加于 X 射线管两端的电压增高到与阳极靶材相应的某一特定值 U k 时，在连续谱的某些特 定的波长位置上， 会出现一系列强度很高、 波长范围很窄的线状光谱， 它们的波长对一定

2、材 料的阳极靶有严格恒定的数值，此波长可作为阳极靶材的标志或特征，故称为特征 X 射线。 P8。4）相干散射 当入射线与原子内受核束缚较紧的电子相遇，光量子不足以使原子电离，但电子可在 X 射 线交变电场作用下发生受迫振动， 这样的电子就成为一个电磁波的发射源， 向周围辐射电磁 波，这些散射波之间符合波长相等、 频率相同、 位相差相同的光的干涉条件， 故称相干散射。 P11。5）光电效应光电效应是入射 X 射线的光量子与物质原子中电子相互碰撞时产生的物理效应。当入射光 量子的能量足够大时，可以从被照射物质的原子内部（例如 K 壳层）击出一个电子，同时 外层高能态电子要向内层的 K 空位跃迁，辐

3、射出波长一定的特征 X 射线。这种以光子激发 原子所发生的激发和辐射过程称为光电效应。P12。6）晶带面 在晶体结构和空间点阵中平行于某一轴向的所有晶面均属于同一个晶带， 这些晶面叫做晶带 面。 P24。7）系统消光 我们把因原子在晶体中位置不同或原子种类不同而引起的某些方向上的衍射线消失的现象 称之为系统消光。 P35。8）球差球差即球面像差，是由于电磁透镜的中心区域和边缘区域对电子的折射能力不符合预定的规律而造成的像差。P111。9）像散像散是由于电磁透镜磁场的非旋转对称性而引起的像差。P112。10）色差是由于入射电子波长（或能量）的非单一性所造成的。P112。11）倒易点阵倒易点阵是在

4、晶体点阵的基础上按照一定的对应关系建立起来的空间几何图形，是晶体点阵的另一种表达形式。二、简答题1、 试说明电子束入射固体样品表面激发的主要信号、主要特点和用途。P183-185。2、 扫描电镜的分辨率受哪些因素影响？给出典型信号成像的分辨率，并说明原因。P1883、 透射电镜中有哪些主要光阑？在什么位置？其作用如何？P124。4、何为波谱仪和能谱仪？说明其工作的三种基本方式，并比较波谱仪和能谱仪的优缺点。P198。5、决定X射线强度的关系式是3222()A( 2M)e ，3e2 VI Io2 PF32 R me2 Vc2试说明式中各参数的物理意义 ？K值法、直接比较法和全谱拟合法的优缺点?6

5、、比较物相定量分析的外标法、内标法、7、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？三、计算题1、在立方点阵中画出下面的晶面和晶向。2、 已知面心立方铝的点阵常数a=0.40491 nm，今用CuKa （入=1.5406?辐射在衍射仪上扫 描测试其粉末样品，试问其最低角的三条衍射线是由哪三个晶面衍射产生的？他们的衍射角各为多少？3、画出面心立方（或体心立方）晶体 001晶带的标准零层倒易截面图，只画出中心点周围 的8个倒易阵点即可。P1401已知铝的点阵常数 a=0.405nm,今用CuKa （入=1.5406?辐射在衍射仪上扫

6、描测试其粉末样品，试问其最低角的三条衍射线是由哪三个晶面衍射产生的？分别计算这三个衍射角及三条衍射线的强度（忽略温度因数和吸收因数的影响）。原子散射因子sinnm0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.011.0fAl13.011.08.957.756.65.54.53.73.12.652.32.0解：根据布拉格方程 2d sin，当入一定，B是反射面面间距d的函数。在立方晶系中：ad H2 K2L22代入布拉格方程，得：sin22 H 2 K2 L24a在面心立方中，只有当H、K、L全为奇数或全为偶数时才能产生衍射。因此最低角的三条衍射线是111、200和220三个

7、晶面衍射产生的。111晶面衍射产生的衍射峰角度为：2 sin24 2 H24aK2 L21.54062 .2.2 .211=0.108542 14.052sin0.3294 , 0=19.23, -sin0.32942.138nm0.154067 758 95fAl8952.138 2.0 =8844fAl 8.957.758.953.0 2.02.4692.0 =8.3872200晶面衍射产生的衍射峰角度为:2 sin24 2 H24aK2 L221.5406 2 c2 c2 c2 c42=U.I 44 /4.052sin0.3804sin0.3804 , 0=22.36, -2.469nm

8、0.15406220晶面衍射产生的衍射峰角度为:2.2sinA22, 21.5406K L 42小2小2 小2万 220 =0.28944.052sin0.5380, 9=32.54,sin0.53803.492nm 0.154067.75 空忽略积分常数，吸收因数A和温度因数e2M的影响，它们的相对积分强度为:7 753.4923.0 =7.18424.03.0I 相对Fhkl|2p1 :2sin cos当H、K、L全为奇数或全为偶数时，Rkl16f2对应Al是面心立方结构，111、200和220三个晶面对应的多重因子依次为8，6，12。的原子散射因数为 8.7844, 8.3872, 7.

9、1842111晶面的衍射强度为:I相对Fhkl2 1 cos 2P _2sin cos1628.7844200晶面的衍射强度为:I相对|fhkl丿2小2 1 cos 2P _2sin cos1628.3872220晶面的衍射强度为:I相对Fhkl2P 1 cos2 2Psin cos167.184221212cos 2 19.232 sin19.23cos19.231cos 222.362 sin22.36cos22.361cos2 2 32.54=75930.802=47842.39sin 32.54 cos32.54设相对强度最大111晶面的衍射强度为100，则200晶面的衍射强度为:輕迴

10、 100=48.81155570.76则220晶面的衍射强度为:100=30.75155570.764、画出面心立方（或体心立方）晶体 001晶带的标准零层倒易截面图，只画出中心点周围的8个倒易阵点即可。P140答：根据晶带定理，001晶带的零层倒易截面的hkl晶面指数应满足以下条件：hu+kv+lw =0即 h 0 k 0 l 10整理得1=0,即hk0型晶面满足条件另考虑面心立方晶体的消光条件，只有hkl为同性数时，Fhki 0（ 0作偶数）因为l=0为偶数，所以hk必为偶数，即hk为0, -2, 2所以面心立方晶体001晶带零层倒易截面 000中心点周围的 8个倒易阵点指数应为200、 200、020、 020、 220、 220、 220、 220。正右面为200阵点，则正左面为200阵点，020阵