《材料现代分析方法》练习与答案.docx
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《材料现代分析方法》练习与答案
《材料现代分析方法》练习与答案
1.在粉末多晶衍射的照相法中包括、和。
2.德拜相机有两种，直径分别是和Φmm。
测量θ角时，底片上每毫米对
应o和o。
3.衍射仪的核心是测角仪圆，它由、和共同组成。
4.可以用作X射线探测器的有、和等。
5.影响衍射仪实验结果的参数有、和等。
八、名词解释1.偏装法——2.光栏——3.测角仪——4.聚焦圆——5.正比计数器——6.光电倍增管——
习题：
1.CuKα辐射（λ=0.154nm）照射Ag（f.c.c）样品，测得第一衍射峰位置2θ=38°，
试求Ag的点阵常数。
2.试总结德拜法衍射花样的背底来源，并提出一些防止和减少背底的措施。
3.粉末样品颗粒过大或过小对德拜花样影响如何？
为什么？
板状多晶体样品晶粒过大
或过小对衍射峰形影响又如何？
4.试从入射光束、样品形状、成相原理（厄瓦尔德图解）、衍射线记录、衍射花样、样
品吸收与衍射强度（公式）、衍射装备及应用等方面比较衍射仪法与德拜法的异同点。
5.衍射仪与聚焦相机相比，聚焦几何有何异同？
6.从一张简单立方点阵物的德拜相上，已求出四根高角度线条的θ角（系由CuKα所产
生）及对应的干涉指数，试用“a-cos2θ”的图解外推法求出四位有效数字的点阵参数。
HKL532620443541611540621
θ.角72.0877.9381.1187.44
7.根据上题所给数据用柯亨法计算点阵参数至四位有效数字。
8.用背射平板相机测定某种钨粉的点阵参数。
从底片上量得钨的400衍射环直径2Lw
＝51.20毫米，用氮化钠为标准样，其640衍射环直径2LNaCl＝36.40毫米。
若此二衍射环均系由CuKαl辐射引起，试求精确到四位数字的钨粉的点阵参数值。
9.试用厄瓦尔德图解来说明德拜衍射花样的形成。
10.同一粉末相上背射区线条与透射区线条比较起来其θ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，为何有此必然的规律
11.衍射仪测量在人射光束、试样形状、试样吸收以及衍射线记录等方面与德拜法有何不
同？
12.测角仪在采集衍射图时，如果试样表面转到与入射线成30°角，则计数管与人射线
所成角度为多少？
能产生衍射的晶面，与试样的自由表面呈何种几何关系？
13.CuKα辐射（λ＝0.154nm）照射Ag（f.c.c）样品，测得第一衍射峰位置2θ=38°，
试求Ag的点阵常数。
6
14.试总结德拜法衍射花样的背底来源，并提出一些防止和减少背底的措施。
15.图题为某样品德拜相（示意图），摄照时未经滤波。
巳知1、2为同一晶面衍射线，3、
4为另一晶面衍射线．试对此现象作出解释．
16.粉未样品颗粒过大或过小对德拜花样影响如何？
为什么？
板状多晶体样品晶粒过大
或过小对衍射峰形影响又如何？
17.试从入射光束、样品形状、成相原理（厄瓦尔德图解）、衍射线记录、衍射花样、样
品吸收与衍射强度（公式）、衍射装备及应用等方面比较衍射仪法与德拜法的异同点。
18.衍射仪与聚焦相机相比，聚焦几何有何异同？
第四章
九、选择题
1.测定钢中的奥氏体含量，若采用定量X射线物相分析，常用方法是（）。
A.外标法；B.内标法；C.直接比较法；D.K值法。
2.X射线物相定性分析时，若已知材料的物相可以查（）进行核对。
A.Hanawalt索引；B.Fenk索引；C.Davey索引；D.A或B。
3.德拜法中精确测定点阵常数其系统误差来源于（）。
A.相机尺寸误差；B.底片伸缩；C.试样偏心；D.A+B+C。
4.材料的内应力分为三类，X射线衍射方法可以测定（）。
A.第一类应力（宏观应力）；B.第二类应力（微观应力）；C.第三类应力；D.A+B+C。
2
5.SinΨ测量应力，通常取Ψ为（）进行测量。
A.确定的Ψ角；B.0-45o之间任意四点；C.0o、45o两点；D.0o、15o、30o、45o四点。
十、正误题
1.要精确测量点阵常数。
必须首先尽量减少系统误差，其次选高角度θ角，最后还要用直线外推法或柯亨法进行数据处理。
（）
2.X射线衍射之所以可以进行物相定性分析，是因为没有两种物相的衍射花样是完全相同的。
（）
3.理论上X射线物相定性分析可以告诉我们被测材料中有哪些物相，而定量分析可以告诉我们这些物相的含量有多少。
（）
4.只要材料中有应力就可以用X射线来检测。
（）5.衍射仪和应力仪是相同的，结构上没有区别。
（）
十一、填空题
6.在Δθ一定的情况下，θ→o，Δsinθ→；所以精确测定点阵常数应选择θ。
7
7.X射线物相分析包括和，而更常用更广泛。
8.第一类应力导致X射线衍射线；第二类应力导致衍射线；第三类应力
导致衍射线。
9.X射线测定应力常用仪器有和，常用方法有和。
10.X射线物相定量分析方法有、、等。
十二、名词解释1.柯亨法——
2.Hanawalt索引——3.直接比较法——
2
4.SinΨ法——习题
1.A－TiO2（锐铁矿）与R—TiO2（金红石：
）混合物衍射花样中两相最强线强度比IA－TiO2
／IR-TO2＝1.5。
试用参比强度法计算两相各自的质量分数。
2.求淬火后低温回火的碳钢样品，不含碳化物（经金相检验），A（奥氏体）中含碳1％，
M（马氏体）中含碳量极低。
经过衍射测得A220峰积分强度为2.33（任意单位），M200峰积分强度为16.32，试计算该钢中残留奥氏体的体积分数（实验条件：
FeKα辐射，滤波，室温20℃，α-Fe点阵参数a=0.2866nm，奥氏体点阵参数a=0.3571＋0.0044wc，wc为碳的质量分数。
3.在αFe2O3αFe2O3及Fe3O4．混合物的衍射图样中，两根最强线的强度比IαFe2O3/I
Fe3O4=1.3，试借助于索引上的参比强度值计算αFe2O3的相对含量。
4.一块淬火+低温回火的碳钢，经金相检验证明其中不含碳化物，后在衍射仪上用FeKα
照射，分析出γ相含1%碳，α相含碳极低，又测得γ220线条的累积强度为5.40，α211线条的累积强度为51.2，如果测试时室温为31℃，问钢中所含奥氏体的体积百分数为多少？
5.一个承受上下方向纯拉伸的多晶试样，若以X射线垂直于拉伸轴照射，问在其背射照
片上衍射环的形状是什么样的？
为什么？
6.不必用无应力标准试样对比，就可以测定材料的宏观应力，这是根据什么原理？
7.假定测角仪为卧式，今要测定一个圆柱形零件的轴向及切向应力，问试样应该如何放
置？
8.总结出一条思路，说明平面应力的测定过程。
9.今要测定轧制7－3黄铜试样的应力，用CoKα照射（400），当Ψ＝0o时测得2θ＝
150.1°，当Ψ＝45o时2θ＝150.99°，问试样表面的宏观应力为若干？
（已知a＝
102
3.695埃，E＝8.83310310牛／米，ν=0.35）
10.物相定性分析的原理是什么？
对食盐进行化学分析与物相定性分析，所得信息有何不
同？
11.物相定量分析的原理是什么？
试述用K值法进行物相定量分析的过程。
12.试借助PDF（ICDD）卡片及索引，对表1、表2中未知物质的衍射资料作出物相鉴定。
表1。
d/?
I/I1d/?
I/I1d/?
I/I13.66501.46101.06108
3.172.241.911.831.60表2。
d/?
2.402.092.031.751.4710080403020I/I1505010040301.421.311.231.121.08d/?
1.261.251.201.061.025030101010I/I110201020101.010.960.85d/?
0.930.850.810.80101010I/I11010202013.在一块冷轧钢板中可能存在哪几种内应力？
它的衍射谱有什么特点？
按本章介绍的
方法可测出哪一类应力？
14.一无残余应力的丝状试样，在受到轴向拉伸载荷的情况下，从垂直丝轴的方向用单色
Ⅹ射线照射，其透射针孔相上的衍射环有何特点？
15.Ⅹ射线应力仪的测角器2θ扫描范围143°～163°，在没有“应力测定数据表”的情
况下，应如何为待测应力的试件选择合适的Ⅹ射线管和衍射面指数（以Cu材试件为例说明之）。
16.在水平测角器的衍射仪上安装一侧倾附件，用侧倾法测定轧制板材的残余应力，当测
量轧向和横向应力时，试样应如何放置？
17.用侧倾法测量试样的残余应力，当Ψ＝0o和Ψ＝45o时，其x射线的穿透深度有何变
化？
18.A-TiO2％（锐钛矿）与R-TiO2（金红石）混合物衍射花样中两相最强线强度比IA-TiO2
／IR-TiO2＝1252试用参比强度法计算两相各自的质量分数。
19.某淬火后低温回火的碳钢样品，不含碳化物（经金相检验）。
A（奥氏体〕中含碳1％，
M（马氏体）中含碳量极低。
经过衍射测得A220峰积分强度为2.33（任意单位〕〕M211峰积分强度为16.32。
试计算该钢中残留奥氏体的体积分数（实验条件：
FeKα辐射，滤波，室温20℃。
α－Fe点阵参数a＝0.2866nm，奥氏体点阵参数a＝0。
3571＋0.0044Wc，Wc为碳的质量分数）。
2
20.某立方晶系晶体德拜花样中部分高角度线条数据如右表所列。
试用“a一cosθ”的
图解外推法求其点阵常数（准确到4位有效数字）。
2222H+K+LSinθ380.9114400.9563410.9761420.998021.欲在应力仪（测角仪为立式）上分别测量圆柱形工件之轴向、径向及切向应力工件各应如何放置？
9
第五章
十三、选择题
1.若H-800电镜的最高分辨率是0.5nm，那么这台电镜的有效放大倍数是（4*10-5）。
A.1000；B.10000；C.40000；D.600000。
2.可以消除的像差是（）。
A.球差；B.像散；C.色差；D.A+B。
3.可以提高TEM的衬度的光栏是（）。
A.第二聚光镜光栏；B.物镜光栏；C.选区光栏；D.其它光栏。
4.电子衍射成像时是将（）。
A.中间镜的物平面与与物镜的背焦面重合；B.中间镜的物平面与与物镜的像平面重合；C.关闭中间镜；D.关闭物镜。
5.选区光栏在TEM镜筒中的位置是（）。
A.物镜的物平面；B.物镜的像平面C.物镜的背焦面；D.物镜的前焦面。
十四、正误题
1.TEM的分辨率既受衍射效应影响，也受透镜的像差影响。
（）2.孔径半角α是影响分辨率的重要因素，TEM中的α角越小越好。
（）
3.有效放大倍数与仪器可以达到的放大倍数不同，前者取决于仪器分辨率和人眼分辨率，后者仅仅是仪器的制造水平。
（）4.TEM中主要是电磁透镜，由于电磁透镜不存在凹透镜，所以不能象光学显微镜那样通过凹凸镜的组合设计来减小或消除像差，故TEM中的像差都是不可消除的。
（）
5.TEM的景深和焦长随分辨率Δr0的数值减小而减小；随孔径半角α的减小而增加；随放大倍数的提高而减小。
（）
十五、填空题
11.TEM中的透镜有两种，分别是物镜和目镜。
12.TEM中的三个可动光栏分别是第二聚光镜光栅位于第二聚光镜下方焦点位
置，物镜光栅位于物镜后焦面上，选区光栅位于物镜像平面位置。
13.TEM成像系统由物镜、中间镜和投影镜组成。
14.TEM的主要组成部分是照明系统、成像系统和观察记录系
统；辅助部分由趁空系统、循环冷却系统和、控制系统组成。
15.电磁透镜的像差包括球差、象散和色差。
十六、名词解释5.景深与焦长——6.电子枪——
7.点分辨与晶格分辨率——8.消像散器——
10
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（B）A.X射线透射学；B.X射线衍射学；C.X射线光谱学；
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（B）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（C）
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）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（D）（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λk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。
（）
三、填空题
1.当X射线管电压超过临界电压就可以产生连续X射线和特征X射线。
2.X射线与物质相互作用可以产生俄歇电子、透射X射线、散射X射线、荧光X射线、光电子、热、、。
3.经过厚度为H的物质后，X射线的强度为。
4.X射线的本质既是波长极短的电磁波也是光子束，具有波粒二象性性。
5.短波长的X射线称，常用于；长波长的X射线称，常用于。
1
习题
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。
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？
hc1.24?
1039.连续谱是怎样产生的？
其短波限?
0?
与某物质的?
eVVhc1.24?
103吸收限?
k?
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50kv时，Ⅹ射线管中电子击靶时的速度和动能，以及所发射的连续
谱的短波限和光子的最大能量是多少？
12.为什么会出现吸收限？
K吸收限为什么只有一个而L吸收限有三个？
当激发X系荧光
Ⅹ射线时，能否伴生L系？
当L系激发时能否伴生K系？
13.已知钼的λKα＝0.71?
，铁的λKα＝1.93?
及钴的λKα＝1.79?
，试求光子的频率和能量。
试计算钼的K激发电压，已知钼的λK＝0.619?
。
已知钴的K激发电压VK＝7.71kv，试求其λK。
14.X射线实验室用防护铅屏厚度通常至少为lmm，试计算这种铅屏对CuKα、MoKα辐射
的透射系数各为多少？
15.如果用1mm厚的铅作防护屏，试求CrKα和MoKα的穿透系数。
16.厚度为1mm的铝片能把某单色Ⅹ射线束的强度降低为原来的23.9％，试求这种Ⅹ射
线的波长。
试计算含Wc＝0.8％，Wcr＝4％，Ww＝18％的高速钢对MoKα辐射的质量吸收系数。
17.欲使钼靶Ⅹ射线管发射的Ⅹ射线能激发放置在光束中的铜样品发射K系荧光辐射，问
需加的最低的管压值是多少？
所发射的荧光辐射波长是多少？
18.什么厚度的镍滤波片可将CuKα辐射的强度降低至入射时的70％？
如果入射X射线束
2
中Kα和Kβ强度之比是5：
1，滤波后的强度比是多少？
已知μmα＝49.03cm／g，μmβ
2
＝290cm／g。
2
19.如果Co的Kα、Kβ辐射的强度比为5：
1，当通过涂有15mg／cm的Fe2O3滤波片后，强
32
度比是多少？
已知Fe2O3的ρ=5.24g／cm，铁对CoKα的μm＝371cm／g，氧对CoKβ的
2
μm＝15cm／g。
20.计算0.071nm（MoKα）和0.154nm（CuKα）的Ⅹ射线的振动频率和能量。
（答案：
4.23
18-l-l518-1-15
310s，2.80310J，1.95310s，l.29310J）
21.以铅为吸收体，利用MoKα、RhKα、AgKαX射线画图，用图解法证明式（1-16）的正确
2
性。
（铅对于上述Ⅹ射线的质量吸收系数分别为122.8，84.13，66.14cm／g）。
再由曲线求出铅对应于管电压为30kv条件下所发出的最短波长时质量吸收系数。
22.计算空气对CrKα的质量吸收系数和线吸收系数（假设空气中只有质量分数80％的氮
-332
和质量分数20％的氧，空气的密度为1.29310g／cm）。
（答案：
26.97cm／g，3.48
-2-1
310cm
3
23.为使CuKα线的强度衰减1／2，需要多厚的Ni滤波片？
（Ni的密度为8.90g／cm）。
CuKα1和CuKα2的强度比在入射时为2：
1，利用算得的Ni滤波片之后其比值会有什么变化？
24.试计算Cu的K系激发电压。
（答案：
8980Ⅴ）25.试计算Cu的Kαl射线的波长。
（答案：
0.1541nm）.
第二章
一、选择题
1.有一倒易矢量为g?
?
2a?
?
2b?
?
c?
，与它对应的正空间晶面是（）。
A.（210）；B.（220）；C.（221）；D.（110）；。
2.有一体心立方晶体的晶格常数是0.286nm，用铁靶Kα（λKα=0.194nm）照射该晶体能产生（）衍射线。
A.三条；B.四条；C.五条；D.六条。
3.一束X射线照射到晶体上能否产生衍射取决于（）。
A．是否满足布拉格条件；B．是否衍射强度I≠0；C．A+B；D．晶体形状。
4.面心立方晶体（111）晶面族的多重性因素是（）。
A．4；B．8；C．6；D．12。
二、正误题
1.倒易矢量能唯一地代表对应的正空间晶面。
（）
2.X射线衍射与光的反射一样，只要满足入射角等于反射角就行。
（）
3.干涉晶面与实际晶面的区别在于：
干涉晶面是虚拟的，指数间存在公约数n。
（）4.布拉格方程只涉及X射线衍射方向，不能反映衍射强度。
（）5.结构因子F与形状因子G都是晶体结构对衍射强度的影响因素。
（）
三、填空题
1.倒易矢量的方向是对应正空间晶面的；倒易矢量的长度等于对应。
2.只要倒易阵点落在厄瓦尔德球面上，就表示该满足条件，能产生。
3.影响衍射强度的因素除结构因素、晶体形状外还
有，，，。
4.考虑所有因素后的衍射强度公式为，对于粉末
3
2
多晶的相对强度为。
5.结构振幅用表示，结构因素用表示，结构因素=0时没有衍射我们称
或。
对于有序固溶体，原本消光的地方会出现。
四、名词解释1.倒易点阵——2.系统消光——3.衍射矢量——4.形状因子——5.相对强度——
1、试画出下列晶向及晶面（均属立方晶系）：
[111]。
[121]，[212]，（010）（110），（123）（211）。
2、下面是某立方晶系物质的几个晶面间距，试将它们从大到小按次序重新排列。
（123）（100）（200）（311）（121）（111）（210）（220）（030）（221）（110）
3、当波长为?
的X射到晶体并出现衍射线时，相邻两个（hkl）反射线的程差是多少？
相邻两个（HKL）反射线的程差又是多少？
4、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。
5、判别下列哪些晶面属于[111]晶带：
（110），（133），（112），（132），（011），（212）。
6、试计算（311）及（132）的共同晶带轴。
7、铝为面心立方点阵，a=0.409nm。
今用CrKa（?
=0.209nm）摄照周转晶体相，X射线垂直于[001]。
试用厄瓦尔德图解法原理判断下列晶面有无可能参与衍射：
（111），（200），（220），（311），（331），（420）。
8、画出六方点阵（001）*倒易点，并标出a*,b*，若一单色X射线垂直于b轴入射，试用厄尔德作图法求出（120）面衍射线的方向。
9、试简要总结由分析简单点阵到复杂点阵衍射强度的整个思路和要点。
10、试述原子散射因数f和结构因数FHKL的物理意义。
结构因数与哪些因素有关系?
11、计算结构因数时，基点的选择原则是什么?
如计算面心立方点阵，选择（0，0，0）（1，1，0）、（0，1，0）与（1，0，0）四个原子是否可以，为什么?
4
2?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
12、当体心立方点阵的体心原子和顶点原子种类不相同时，关于H+K+L=偶数时，衍射存在，H+K+L=奇数时，衍射相消的结论是否仍成立?
13、计算钠原子在顶角和面心，氯原子在棱边中心和体心的立方点阵的结构因数，并讨论。
14、今有一张用CuKa辐射摄得的钨（体心立方）的粉末图样，试计算出头四根线条的相对积分强度[不计e-2M和A（?
）]。
若以最强的一根强度归一化为100，其他线强度各为多少?
这些线条的?
值如下，按下表计算。
PfF2线条?
/（*）HKLΦPF2Φ强度sin?
?
1nm归一化?
1234
20.329.236.443.6第三章
五、选择题
1.最常用的X射线衍射方法是（）。
A.劳厄法；B.粉末多法；C.周转晶体法；D.德拜法。
2.德拜法中有利于提高测量精度的底片安装方法是（）。
A.正装法；B.反装法；C.偏装法；D.A+B。
3.德拜法中对试样的要求除了无应力外，粉末粒度应为（）。
A.250目；C.在250-325目之间；D.任意大小。
4.测角仪中，探测器的转速与试样的转速关系是（）。
A.保持同步1﹕1；B.2﹕1；C.1﹕2；D.1﹕0。
5.衍射仪法中的试样形状是（）。
A.丝状粉末多晶；B.块状粉末多晶；C.块状单晶；D.任意形状。
六、正误题
1.大直径德拜相机可以提高衍射线接受分辨率，缩短暴光时间。
（）
2.在衍射仪法中，衍射几何包括二个圆。
一个是测角仪圆，另一个是辐射源、探测器与试样三者还必须位于同一聚焦圆。
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