材料结构分析习题集电子显微分析部分习题习题一电子波有何.docx

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材料结构分析习题集电子显微分析部分习题习题一电子波有何

材料结构分析习题集

电子显微分析部分习题

习题一

1．电子波有何特征？

与可见光有何异同？

2．分析电磁透镜对电子波的聚焦原理，说明电磁透镜的结构对聚焦能力的影响。

3．电磁透镜的像差是怎样产生的，如何来消除和减少像差？

4．说明影响光学显微镜和电磁透镜分辨率的关键因素是什么？

如何提高电磁透镜的分辨率？

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？

6．试比较光学显微镜成像和透射电子显微镜成像的异同点？

电子显微分析部分习题

习题二

1．透射电镜主要由几大系统构成？

各系统之间关系如何？

2．照明系统的作用是什么？

它应满足什么要求？

3．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。

4．成像系统的主要构成及其特点是什么？

5．样品台的结构与功能如何？

它应满足什么要求？

6．透射电镜中有哪些主要光阑，在什么位置？

其作用如何？

7．点分辨率和晶格分辨率有何不同？

同一电镜的这两种分辨率哪个高？

为什么？

8．复型样品在透射电镜下的衬度是如何形成的？

9．说明如何用透射电镜观察超细粉末的尺寸和形态？

如何制备样品？

材料现代分析方法习题集

X射线衍射分析习题

习题一

1．名词解释：

相干散射（汤姆逊散射）、不相干散射（康普顿散射）、荧光辐射、俄歇效应、吸收限、俄歇效应。

2．在原子序24（Cr）到74（W）之间选择7种元素，根据它们的特征谱波长（Kα1），用图解法验证莫塞莱定律。

3．若X射线管的额定功率为1.5kW，在管电压为35kV时，容许的最大电流是多少？

4．讨论下列各组概念中二者之间的关系：

1）同一物质的吸收谱和发射谱；

2）X射线管靶材的发射谱与其配用的滤波片的吸收谱。

5．为使Cu靶的Kβ线透射系数是Kα线透射系数的1/6，求滤波片的厚度。

6．画出MoKα辐射的透射系数（I/I0）-铅板厚度（t）的关系曲线（t取0~1mm）。

7．欲用Mo靶X射线管激发Cu的荧光X射线辐射，所需施加的最低管电压是多少？

激发出的荧光辐射的波长是多少？

8．X射线的本质是什么？

9．如何选用滤波片的材料？

如何选用X射线管的材料？

10．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。

11．计算0.071nm（MoKα）和0.154nm（CuKα）的X射线振动频率和能量。

12．为使CuKα的强度衰减1/2，需要多厚的Ni滤波片？

（Ni的密度为8.90）。

13．试计算Cu的K系激发电压。

14．试计算Cu的Kα1射线的波长。

15．X射线实验室用防护铅屏，若其厚度为1mm，试计算其对CuKα、MoKα辐射的透射因子（I透射/I入射）各为多少？

材料现代分析方法习题集

X射线衍射分析习题

习题二

1．名词解释：

晶面指数与晶向指数、晶带、干涉面、X射线散射、衍射与反射

2．试画出下列晶向及晶面（均属立方晶系）：

[111]，[121]，[21]，（00），[110]，（123），（21）。

3．下面是某立方晶系物质的几个晶面，试将它们的面间距从大到小按次序重新排列：

（12），（100），（200），（11），（121），（111），（10），（220），（130），（030），（21），（110）。

4．证明（）、（）、（）晶面属于[111]晶带。

5．判别下列哪些晶面属于[11]晶带：

（0），

（1），（231），（211），（01），（13），（12），（12），（01），（212）。

6．晶面（110）、（311）、（132）是否属于同一晶带？

晶带轴是什么？

再指出属于这个晶带的其他几个晶面。

7．试计算（11）及

（2）的共同晶带轴。

8．试述布拉格公式2dHKLsinθ=λ中各参数的含义，以及该公式有哪些应用？

9．试述获取衍射花样的三种基本方法？

它们的应用有何不同？

10．当X射线在原子例上发射时，相邻原子散射线在某个方向上的波程差若不为波长的整数倍，则此方向上必然不存在放射，为什么？

11．当波长为λ的X射线在晶体上发生衍射时，相邻两个（hkl）晶面衍射线的波程差是多少？

相邻两个HKL干涉面的波程差又是多少？

12．“一束X射线照射一个原子列（一维晶体），只有镜面反射方向上才有可能产生衍射线”，此种说法是否正确？

13．α-Fe属立方晶系，点阵参数a=0.2866nm。

如用CrKαX射线（λ=0.2291nm）照射，试求（110）、（200）及（211）可发生衍射的掠射角。

14．画出Fe2B在平行于（010）上的部分倒易点。

Fe2B属正方晶系，点阵参数a=b=0.510nm，c=0.424nm。

材料现代分析方法习题集

X射线衍射分析习题

习题三

1．名词解释：

结构因子、多重因子、罗仑兹因子、系统消光

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？

3．总结简单点阵、体心点阵和面心点阵衍射线的系统消光规律。

4．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？

5．多重性因数的物理意义是什么？

某立方系晶体，其{100}的多重性因数是多少？

如该晶体转变成四方晶系，这个晶面族的多重性因数会发生什么变化？

为什么？

6．多晶体衍射的积分强度表示什么？

今有一张用CuKα摄得的钨（体心立方）的德拜图相，试计算出头4根线的相对积分强度（不计算A（θ）和e-2M，以最强线的强度为100）。

头4根线的θ值如下：

线条θ

120.20

229.20

336.70

443.60

7．试述衍射强度公式中各参数的含义？

8．对于晶粒直径分别为100，75，50，25nm的粉末衍射图形，请计算由于晶粒细化引起的衍射线条宽化幅度B。

（设θ=45°，λ=0.15nm）。

对于晶粒直径为25nm的粉末，试计算：

θ=10°、45°、80°时的B值。

9．某斜方晶体晶胞含有两个同类原子，坐标位置分别为：

（，，1）和（，，），该晶体属何种布拉菲点阵？

写出该晶体（100）、（110）、（211）、（221）等晶面反射线F2值。

10．说明原子散射因子、结构因子F、结构振幅各自的物理意义。

11．多重性因子、吸收因子及温度因子是如何引入多晶体衍射强度公式？

衍射分析时如何获得它们的值？

12．金刚石晶体属面心立方点阵，每个晶胞含8个原子，坐标为：

（0，0，0）、（，，0）、（，0，）、（0，，）、（，，）、（，，）、（，，）、（，，）原子散射因子a，求其系统消光规律（F2最简表达式），并据此说明结构消光的概念。

13．“衍射线在空间的方位仅取决于晶胞的形状与大小，而与晶胞中的原子位置无关；衍射线的强度则仅取决于晶胞中原子位置，而与晶胞形状及大小无关”，此种说法是否正确？

14．CuKα射线（λkα=0.154nm）照射Cu样品，已知Cu的点阵常数=0.361nm，试用布拉格方程求其（200）反射的θ角。

材料结构分析试题1（参考答案）

一、基本概念题（共8题，每题7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？

答：

X射线的本质是一种横电磁波？

伦琴首先发现了X射线，劳厄揭示了X射线的本质？

2．下列哪些晶面属于[11]晶带？

（1）、

（1）、（231）、（211）、（101）、（01）、（13），（0），（12），（12），（01），（212），为什么？

答：

（0）

（1）、（211）、（12）、（01）、（01）晶面属于[11]晶带，因为它们符合晶带定律：

hu+kv+lw=0。

3．多重性因子的物理意义是什么？

某立方晶系晶体，其{100}的多重性因子是多少？

如该晶体转变为四方晶系，这个晶面族的多重性因子会发生什么变化？

为什么？

答：

多重性因子的物理意义是等同晶面个数对衍射强度的影响因数叫作多重性因子。

某立方晶系晶体，其{100}的多重性因子是6？

如该晶体转变为四方晶系多重性因子是4；这个晶面族的多重性因子会随对称性不同而改变。

4．在一块冷轧钢板中可能存在哪几种内应力？

它们的衍射谱有什么特点？

答：

在一块冷轧钢板中可能存在三种内应力，它们是：

第一类内应力是在物体较大范围内或许多晶粒范围内存在并保持平衡的应力。

称之为宏观应力。

它能使衍射线产生位移。

第二类应力是在一个或少数晶粒范围内存在并保持平衡的内应力。

它一般能使衍射峰宽化。

第三类应力是在若干原子范围存在并保持平衡的内应力。

它能使衍射线减弱。

5．透射电镜主要由几大系统构成?

各系统之间关系如何?

答：

四大系统:

电子光学系统,真空系统,供电控制系统,附加仪器系统。

其中电子光学系统是其核心。

其他系统为辅助系统。

6．透射电镜中有哪些主要光阑?

分别安装在什么位置?

其作用如何?

答：

主要有三种光阑：

①聚光镜光阑。

在双聚光镜系统中,该光阑装在第二聚光镜下方。

作用:

限制照明孔径角。

②物镜光阑。

安装在物镜后焦面。

作用:

提高像衬度；减小孔径角，从而减小像差；进行暗场成像。

③选区光阑:

放在物镜的像平面位置。

作用:

对样品进行微区衍射分析。

7．什么是消光距离?

影响晶体消光距离的主要物性参数和外界条件是什么?

答：

消光距离:

由于透射波和衍射波强烈的动力学相互作用结果，使I0和Ig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。

影响因素:

晶胞体积,结构因子,Bragg角,电子波长。

8．倒易点阵与正点阵之间关系如何?

画出fcc和bcc晶体的倒易点阵，并标出基本矢量a*,b*,c*。

答：

倒易点阵与正点阵互为倒易。

二、综合及分析题（共4题，每题11分）

1．决定X射线强度的关系式是

，

试说明式中各参数的物理意义?

答：

I0为入射X射线的强度；

λ为入射X射线的波长

R为试样到观测点之间的距离；

V为被照射晶体的体积

Vc为单位晶胞体积

P为多重性因子，表示等晶面个数对衍射强度的影响因子；

F为结构因子，反映晶体结构中原子位置、种类和个数对晶面的影响因子；

φ（θ）为角因子，反映样品中参与衍射的晶粒大小，晶粒数目和衍射线位置对衍射强度的影响；

A（θ）为吸收因子，圆筒状试样的吸收因子与布拉格角、试样的线吸收系数μl和试样圆柱体的半径有关；平板状试样吸收因子与μ有关，

而与θ角无关。

表示温度因子。

2．比较物相定量分析的外标法、内标法、K值法、直接比较法和全谱拟合法的优缺点？

答：

外标法就是待测物相的纯物质作为标样以不同的质量比例另外进行标定，并作曲线图。

外标法适合于特定两相混合物的定量分析，尤其是同质多相（同素异构体）混合物的定量分析。

内标法是在待测试样中掺入一定量试样中没有的纯物质作为标准进行定量分析，其目的是为了消除基体效应。

内标法最大的特点是通过加入内标来消除基体效应的影响，它的原理简单，容易理解。

但它也是要作标准曲线，在实践起来有一定的困难。

K值法是内标法延伸。

K值法同样要在样品中加入标准物质作为内标，人们经常也称之为清洗剂。

K值法不作标准曲线，而是选用刚玉Al2O3作为标准物质，并在JCPDS卡片中，进行参比强度比较，K值法是一种较常用的定量分析方法。

直接比较法通过将待测相与试样中存在的另一个相的衍射峰进行对比，求得其含量的。

直接法好处在于它不要纯物质作标准曲线，也不要标准物质，它适合于金属样品的定量测量。

以上四种方法都可能存在因择优取向造成强度问题。

Rietveld全谱拟合定量分析方法。

通过计算机对试样图谱每个衍射峰的形状和宽度，进行函数模拟。

全谱拟合定量分析方法，可避免择优取向，获得高分辨高准确的数字粉末衍射图谱，是目前X射线衍射定量分析精度最高