材料分析方法部分课后习题答案

X2X1.5KW，35KV答：1.5KW/35KV=0.043A。4Cu靶的KBKa1/6，求滤波片的厚度。X光管是CuNima=49.03cm2/gmB=290cm2/g，有公式，，，故：，解得:t=8.35umt&Mo靶XCuX辐射的波长是多少？答：eVk=hc/入Vk=6.626X10-34X2.998X108/(1.602X10-19X0.71X10-10)=17.46(kv)入0=1.24/v(nm)=1.24/17.46(nm)=0.071(nm)h6.626X10-34e1.602X10-19c故需加的最低管电压应》17.46(kv)，0.0717、名词解释：相干散射、不相干散射、荧光辐射、吸取限、俄歇效应x射线通过物质时，物质原子的电子在电磁场的作用下将产生受迫振动，受迫振动产生交变电磁场，其频率与入射线的频率一样，这种由于散射线与入射线的波长和频率全都，位相固定，在一样方向上各散射波符合相干条件，故称为相干散射。x射线经束缚力不大的电子或自由电子散射后，可以得到波长比入射x射线，且波长随散射方向不同而转变，这种散射现象称为非相干散射。

x射线长的⑶一个具有足够能量的x射线光子从原子内部打出一个KK空位时，Kxx射线光子激发原子所发生的辐射过程，称荧光辐射。或二次荧光。⑷指x射线通过物质时间子的能量大于或等于使物质原子激发的能量， 如入射光子的能量必需等于或大于将K电子从无穷远移至K层时所作的功W，称此时的光子波长入称为K系的吸取限。K，LKLKL俄歇效应。X2、下面是某立方晶第物质的几个晶面，试将它们的面间距从大到小按次序重排列：(123)，(100)，(200)，(311)，(121)， (111)，(210)，(220)，(130)，(030)，(221)，(110)。答：立方晶系中三个边长度相等设为 a，贝U晶面间距为d=a/贝尼们的面间距从大小到按次序是：(100)、(110)、(111)、(200)、(210)、(121)、(220)、(221)、(030)、(130)、(311)、(123)。4、a-Fea=0.2866CrKaX=0.2291mm)照耀，试求(110)、(200)及(211)可发生衍射的掠射角。答:立方晶系的晶面间距：=a/,布拉格方程：2dsin90=arcsin(入/2),由以上公式得：2d(110)sin01=入，得034.4。，同理02=53.1°,03=78.2°。6、判别以下哪些晶面属于［111］晶带：(110)，(231)，(231)，(211)，(101)，(133)，(112),(132),(011),(212)。答：(110)、(231)、(211)、(112)、(101)、(011)属于［111］晶带。由于它们符合晶带定律公式：hu+kv+lw=07、试计算(311)及(132)的共同晶带轴。答：由晶带定律：hu+kv+lw=0，得：-3u+v+w=0(1),-u-3v+2w=0(2),w=2v,v=u,化简后其晶带轴为：［112］。X

联立两式解得：1X应当承受什么样的底片去记录？X在垂直于入射线的平底片所记录到的衍射把戏将为一组同心圆。此种底片仅可记录部分衍射圆锥，故通常用以试样为轴的圆筒窄条底片来记录。2、原子散射因数的物理意义是什么？某元素的原子散射因数与其原子序数有何关系？答：(1)f振幅的比值。它反映了原子将X(2)，Z，fX比轻原子要强。3、洛伦兹因数是表示什么对衍射强度的影响？其表达式是综合了哪几个方面考虑而得出的？答：洛伦兹因数是表示几何条件对衍射强度的影响。洛伦兹因数综合了衍射积分强度，参加衍射的晶粒分数与单位弧长上的积分强度。4、多重性因数的物理意义是什么？某立方第晶体，其｛100｝的多重性因数是多少？如该晶体转变为四方系，这个晶体的多重性因数会发生什么变化？为什么？答：(1)表示某晶面的等同晶面的数目。多重性因数越大，该晶面参与衍射的几率越大，相应衍射强度将增加。(2)其｛100｝6;(3)如该晶体转变为四方晶系多重性因子是4;(4)这个晶面族的多重性因子会随对称性不同而转变。6、多晶体衍射的积分强度表示什么？今有一张用CuKa摄得的钨(体心立方)的德拜相，试计4A(0)和e-2M,100)49值如下：答：多晶体衍射的积分强度表示晶体构造与试验条件对衍射强度影响的总和32nRe2mc2)2VVC2P|F|2©(9)A(9)e?2M

I=103即：查附录表F(p314)，可知:20.20Ir=PF21+COS29sin29cos9=14.12;29.20Ir=PF21+COS29sin29cos9=6.135; 36.70Ir=PF21+COS29sin29cos9=3.777;43.60Ir=PF21+COS29sin29cos9=2.911不考虑A(9))、e?2M、P和|F|2I100;13=3.777/14.12=26.75;14=2.911/4.12=20.624100、43.45、26.75、20.26。第四章多晶体分析方法

12=6.135/4.12=43.45;2、同一粉末相上背射区线条与透射区线条比较起来其 9较高还是较低？相应的d较大还是较小？既然多晶粉末的晶体取向是混乱的，为何有此必定的规律。答:背射区线条与透射区线条比较，9d2dsin929d=入/2sin9,9越大，d3、衍射仪测量在入射光束、试样外形、试样吸取以及衍射线记录等方面与德拜法有何不同？答：(1)XX承受肯定发散度的入射线，且聚焦半径随29变化；德拜法：通过进光管限制入射线的发散度。(2)试样外形：衍射仪法为平板状，德拜法为细圆柱状。(3)时间短，德拜法吸取时间长，约为

试样吸取：衍射仪法吸取10~20h。(4)记录方式：衍射仪法承受计数率仪作图，德拜法承受环带形底片成相，而且它们的强度(I)对(29)的分布(I-29曲线)也不同；4、测角仪在采集衍射图时，假设试样外表转到与入射线成 30。角，则计数管与入射线所成角度为多少？能产生衍射的晶面，与试样的自由外表呈何种几何关系？X3060。，能产生衍射的晶面与试样的自由外表平行。第八章电子光学根底1、电子波有何特征？与可见光有何异同？答：(1)电子波与其它光一样，具有波粒二象性。 (2)可见光的波长在390—760nm，在常用加速电压下，电子波的波长比可见光小5个数量级。2、分析电磁透镜对电子波的聚焦原理，说明电磁透镜的构造对聚焦力量的影响。答：电磁透镜的聚焦原理：利用通电短线圈制造轴对称不均匀分布磁场，是进入磁场的平行电子束做圆锥螺旋近轴运动。电磁透镜的励磁安匝数越大，电子束偏转越大，焦距越短3、电磁透镜的像差是怎样产生的？如何来消退和削减像差?答：电磁透镜的像差包括球差、像散和色差。〔1〕球差即球面像差，是磁透镜中心区和边沿区对电子的折射力量不同引起的，增大透镜的激磁电流可减小球差。〔2〕像散是由于电磁透镜的轴向磁场不对称旋转引起。可以通过引入一强度和方位都可以调整的矫正磁场来进展补偿〔3〕色差是电子波的波长或能量发生肯定幅度的转变而造成的。稳定加速电压和透镜电流可减小色差。4、说明影响光学显微镜和电磁透镜区分率的关键因素是什么？如何提高电磁透镜的区分率？答：〔1〕光学显微镜区分本领主要取决于照明源的波长；衍射效应和像差对电磁透镜的分辨率都有影响。〔2〕使波长减小，可降低衍射效应。考虑与衍射的综合作用，取用最正确的孔径半角。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？假设电磁透镜没有像差，也没有衍射埃利斑，即区分率极高，此时它们的景深和焦长如何？答：〔1〕Df=2△rO/tana，受透镜区分率和孔径半角的影响。区分率低，景深越大；孔径半角越小，景深越大。DL=2△rOaM2/,M放大倍数肯定时，孔径半角越小焦长越长。〔2〕透镜景深大，焦长长，则肯定是孔径半角小，区分率低。 〔3〕当区分率极高时，景深和焦长都变小。第九章透射电子显微镜1、透射电镜主要由几大系统构成？各系统之间关系如何？答：〔1〕由三大系统构成，分别为电子光学系统、电源与掌握系统和真空系统。〔2〕电子光学系统是透射电镜的核心，为电镜供给射线源，保证成像和完成观看记录任务。供电系统主要用于供给电子枪加速电子用的小电流高压电源和透镜激磁用的大电流低压电源。真空系统是为了保证光学系统时为真空，防止样品在观看时遭到污染，使观看像清楚准确。电子光学系统的工作过程要求在真空条件下进展。2、照明系统的作用是什么？它应满足什么要求？答：照明系统由电子枪、聚光镜和相应的平移对中、倾斜调整装置组成。它的作用是供给一束亮度高、照明孔经角小、平行度好、束流稳定的照明源。要求：入射电子束波长单一，色差小，束斑小而均匀，像差小。3、成像系统的主要构成及其特点是什么？答：成像系统主要是由物镜、中间镜和投影镜组成。物镜：物镜是一个强激磁短焦距的透镜，它的放大倍数较高，区分率高。中间镜：中间镜是一个弱激磁的长焦距变倍透镜，可在020投影镜：和物镜一样，是一个短焦距的强激磁透镜。4、分别说明成像操作与衍射操作时各级透镜〔像平面与物平面〕之间的相对位置关系，并画出光路图。答：假设把中间镜的物平面和物镜的像平面重合，则在荧光屏上得到一幅放大像，这就是电子显微镜中的成像操作，如图〔a〕所示。假设把中间镜的物平面和物镜的后焦面重合，则在荧光屏上得到一幅电子衍射把戏，这就是电子显微镜中的电子衍射操作，如图〔 b〕所示。5、样品台的构造与功能如何？它应满足哪些要求？3mm样品台的作用是承载样品，并使样品能作平移、倾斜、旋转，以选择感兴趣的样品区域或位向进展观看分析。透射电镜的样品台是放置在物镜的上下极靴之间，由于这里的空间很小，所以透射电镜的样品台很小，通常是直径3mm对样品台的要求格外严格。首先必需使样品台结实地夹持在样品座中并保持良好的热；21mm；样品平移机构要有足够的机械密度，无效行程应尽可能小。总而言之，在照相暴光期间样品图像漂移量应相应状况下的显微镜的区分率。6答：〔1〕透镜电镜中有三种光阑：聚光镜光阑、物镜光阑、选区光阑。聚光镜的作用是限制照明孔径角，在双聚光镜系统中，它常装在其次聚光镜的下方；物镜光阑通常安放在物镜的后焦面上，挡住散射角较大的电子，另一个作用是在后焦面上套取衍射来的斑点成像；选区光阑是在物品的像平面位置，便利分析样品上的一个微小区域。7、如何测定透射电镜的区分率与放大倍数。电镜的哪些主要参数掌握着区分率与放大倍数？答：〔1〕区分率：可用真空蒸镀法测定点区分率；利用外延生长方法制得的定向单晶薄膜做标样，拍摄晶格像，测定晶格区分率。放大倍数：用衍射光栅复型为标样，在肯定条件下拍摄标样的放大像，然后从底片上测量光栅条纹像间距，并与实际光栅条纹间距相比即为该条件下的放大倍数。〔2〕透射电子显微镜区分率取决于电磁透镜的制造水平，球差系数，透射电子显微镜的加速电压。透射电子显微镜的放大倍数随样品平面高度、加速电压、透镜电流而变化。8、点区分率和晶格区分率有何不同？同一电镜的这两种区分率哪个高？为什么？答：〔1〕点区分率像是实际形貌颗粒，晶格区分率测定所使用的晶格条纹是透射电子束和衍射电子束相互干预后的干预条纹，其间距恰好与参与衍射的晶面间距一样，并非晶面上原子的实际形貌相。〔2〕点区分率的测定必需在放大倍数时测定，可能存在误差；晶格区分率测定图需要先知道放大倍数，更准确。所以，晶格区分率更高。第十章电子衍射1XX〔或根本满足〕布拉格方程作为产生衍射的必要条件，两种衍射技术所得到的衍射把戏在几何特征上也大致相像。但电子波作为物质波，又有其自身的特点：〔1〕X〔2〕在进展电子衍射操作时承受薄晶样品，薄样品的倒易点阵会沿着样品厚度方向延长成杆状，因此，增加了倒易点阵和爱瓦尔德球相交截的时机，结果使略微偏离布拉格条件的电子束也可发生衍射。因电子波的波长短，承受爱瓦尔德球图解时，反射球的半径很大，在衍射角较小的范围内反射球的球面可以近似地看成是一个平面，从而也可以认为电子衍射产生的衍射斑点大致分布在一个二维倒易截面上。原子对电子的散射力量远高于它对X〔约高出四个数量级〕2、倒易点阵与正点阵之间关系如何？倒易点阵与晶体的电子衍射斑点之间有何对应关系？答：倒易点阵是在正点阵的根底上三个坐标轴各自旋转 90度而得到的。关系：零层倒易截面与电子衍射束是重合的，其余的截面是在电子衍射斑根底上的放大或缩小。3、用爱瓦尔德图解法证明布拉格定律。1/K0,使它平行于入射光束，并取该矢量的端点0原点。然后用与矢量K0K0C1/入为半径作一球，则从〔HKL〕面上产生衍射的条件是对应的倒结点HKL〔P〕必需处于此球面CPK时，矢量〔K-K0〕0P〔HKL〕的联结矢量0P,即倒格失R*HKLK-K0=R*HKL又由g*=R*HK，2sin01/入=g*，2sin01/入=1/d，2dsin0=入，证毕。9、说明多晶、单晶及非单晶衍射把戏的特征及形成原理。答：单晶衍射斑是零层倒易点阵截面上的斑点，是有规律的斑点；多晶衍射斑是由多个晶面在同一晶面族上构成的斑点，构成很多同心圆，每个同心圆代表一个晶带；非晶衍射不产生衍射斑，只有电子束穿过的斑点。第十一章晶体薄膜衍衬成像分析1、制备薄膜样品的根本要求是什么？具体工艺过程如何？双喷减薄与离子减薄各适用于制备什么样品？答：1、根本要求：〔1〕薄膜样品的组织构造必需和大块样品的一样，在制备过程中，组织构造不发生变化；〔2〕相对于电子束必需有足够的“透亮度”；〔3〕薄膜样品应有肯定的强度和刚度，在制备、夹持和操作过程中不会引起变形和损坏；〔4〕在样品制备的过程中不允许外表氧化和腐蚀。2、工艺为：〔1〕0.3mm-0.5mm；〔2〕样品薄皮的预先减薄，有机械法和化学法两种；〔3〕最终减薄。3、离子减薄：1〕不导电的陶瓷样品；2〕要求质量高的金属样品；3〕不宜双喷电解的金属与合金样品。双喷减薄：1〕不易于腐蚀的裂纹端试样；2〕非粉末冶金样式；3〕组织中各相电解性能相差不大的材料；4〕不易于脆断、不能清洗的试样。2、什么是衍射衬度？它与质厚衬度有什么区分？答：由于样品中不同位向的晶体的衍射条件不同而造成的衬度差异叫做衍射衬度。质厚衬度是由于样品不同微区间存在的原子序数或厚度的差异而形成的。4、什么是消光距离？影响消光距离的主要物性参数和外界条件是什么？答：〔1〕由于衍射束与透射之间存在猛烈的相互作用，晶体内透射波与入射波的强度在晶体深度方向上发生周期性的振荡，此振荡的深度周期叫消光距离。〔2〕影响因素：晶体特征，成像透镜的参数。9、说明孪晶与层错的衬度特征，并用各自的衬度形成原理加以解释。答：〔1〕孪晶的衬度特征是：孪晶的衬度是平直的，有时存在台阶，且晶界两侧的晶粒通常显示不同的衬度，在倾斜的晶界上可以观看到等厚条纹。〔2〕层错的衬度是电子束穿过层错区时电子波发生位相转变造成的。其一般特征是：1〕平行于薄膜外表的层错衬度特征为，在衍衬像中有层错区域和无层错区域将消灭不同的亮度，层错区域将显示为均匀的亮区或暗区。2〕倾斜于薄膜外表的层错，其衬度特征为层错区域消灭平行的条纹衬度。3〕层错的明场像，外侧条纹衬度相对于中心对称，当时，明场像外侧条纹为亮衬度，当时，外侧条纹是暗的；而暗场像外侧条纹相对于中心不对称，外侧条纹一亮一暗。4〕下外表处层错条纹的衬度明暗场像互补，而上外表处的条纹衬度明暗场不反转。10、要观看钢中基体和析出相的组织形态，同时要分析其晶体构造和共格界面的位向关系，如何制备样品？以怎样的电镜操作方式和步骤来进展具体分析？答：把析出相作为其次相来对待，把其次相萃取出来进展观看，分析晶体构造和位向关系；利用电子衍射来分析，用选区光阑套住基体和析出相进展衍射，获得包括基体和析出相的衍射把戏进展分析，确定其晶体构造及位向关系。第十三章扫描电子显微镜1、电子束入射固体样品作用时会产生哪些信号？它们各具有什么特点？答：主要有六种：1〕背散射电子：能量高；来自样品外表几百nm用作形貌分析，显示原子序数称度，定性地用作成分分析2〕低；对样品外表状态格外敏感。不能进展成分分析外表形貌。

二次电子：能量较•主要用于分析样品SEBE电子能产生原子序数衬度，即可用来进展定性的微区成分分析。透射电子：透射电子信号由微区的厚度、成分和晶体构造打算.可进展微区成分分析。5〕成分分析，来自样品较深的区域

X。6〕俄歇电子：各元素的俄歇电子能量值很低；来自样品外表1—2nm析。2、扫描电镜的区分率受哪些因素影响？用不同信号成像时，其区分率有何不同？所谓扫描电镜的区分率是指用何种信号成像时的区分率？答：在其他条件一样的状况下，电子束的束斑大小、检测信号的类型以及检测