材料分析测试技术试题.docx
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材料分析测试技术试题
材料分析测试技术
[填空题]
1X射线从本质上说，和无线电波、可见光、γ射线一样，也是一种（）
参考答案：
电磁波
[填空题]
2尽管衍射花样可以千变万化，但是它们的基本要素只有三个：
即衍射线的峰位、线形、（）
参考答案：
强度
[填空题]
3在X射线衍射仪法中，对X射线光源要有一个基本的要求，简单地说，对光源的基本要求是稳定、强度大、（）
参考答案：
光谱纯洁
[填空题]
4利用吸收限两边（）相差十分悬殊的特点，可制作滤波片。
参考答案：
质量吸收系数
[填空题]
5测量X射线衍射线峰位的方法有七种，它们分别是（）、峰巅法、切线法、（）、中线峰法、重心法、（）
参考答案：
7/8高度法；弦中点法；抛物线法
[填空题]
6X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是哈那瓦尔特索引、芬克索引、（）
参考答案：
字顺索引
[填空题]
7特征X射线产生的根本原因是（）
参考答案：
原子内层电子的跃迁
[填空题]
8X射线衍射仪探测器的扫描方式可分连续扫描、（）、跳跃步进扫描三种。
参考答案：
步进扫描
[填空题]
9实验证明，X射线管阳极靶发射出的X射线谱可分为两类：
连续X射线光谱和（）
参考答案：
特征X射线光谱
[填空题]
10当X射线穿过物质时，由于受到散射，光电效应等的影响，强度会减弱，这种现象称为（）
参考答案：
X射线的衰减
[填空题]
11用于X射线衍射仪的探测器主要有（）、闪烁计数管、正比计数管、固体计数管，其中闪烁计数管和正比计数管应用较为普遍。
参考答案：
盖革-弥勒计数管
[填空题]
12X-射线的衰减
参考答案：
当X射线穿过物质时，由于受到散射，光电效应等的影响，强度会减弱，这种现象称为X-射线的吸收。
[填空题]
13短波限
参考答案：
电子一次碰撞中全部能量转化为光量子，此光量子的波长。
[填空题]
14X射线产生的基本条件是什么？
参考答案：
[填空题]
15产生特征X射线的根本原因是什么？
参考答案：
内层电子跃迁：
阴极发出的电子动能足够大，轰击靶，使靶原子中的某个内层电子打出，使它脱离原来的能级，致使靶原子处于受激态。
此时，原子中较高能级上的电子自发跃迁到该内层空位上，多余的能量变为X射线辐射出。
由于任一原子各个能级间的能量差值都是某些不连续的确定值，该差值转变为X射线的波长必为确定值，即产生特征X射线。
[填空题]
16简述特征X-射线谱的特点。
参考答案：
特征X-射线谱有称作标识射线，它具有特定的波长，且波长取决于阳极靶元素的原子序数。
[填空题]
17简述简单点阵、底心点阵、体心点阵、面心点阵衍射线的系统消光规律。
参考答案：
[填空题]
18X射线连续光谱产生的机理是什么？
参考答案：
当X射线管中高速电子和阳极靶碰撞时，产生极大的速度变化，就要辐射出电磁波。
由于大量电子轰击阳极靶的时间和条件不完全相同，辐射出的电磁波具有各种不同波长，因而形成了连续X射线谱。
[填空题]
19简述连续X射线谱的特征。
参考答案：
[填空题]
20什么是短波限？
什么是吸收限？
参考答案：
短波限：
X射线管不同管电压下的连续谱存在的一个最短波长值。
吸收限：
把一特定壳层的电子击出所需要的入射光最长波长。
[填空题]
21简述X射线相干散射与非相干散射现象。
参考答案：
相干散射：
当X射线与原子中束缚较紧的内层电子相撞时，电子振动时向四周发射电磁波的散射过程。
非相干散射：
当X射线光子与束缚不大的外层电子或价电子或金属晶体中的自由电子相撞时的散射过程。
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[填空题]
22光电子、荧光X射线以及俄歇电子的含义是什么？
参考答案：
光电子：
光电效应中由光子激发所产生的电子（或入射光量子与物质原子中电子相互碰撞时被激发的电子）。
荧光X射线：
由X射线激发所产生的特征X射线。
俄歇电子：
原子外层电子跃迁填补内层空位后释放能量并产生新的空位，这些能量被包括空位层在内的临近原子或较外层电子吸收，受激发逸出原子的电子叫做俄歇电子。
[填空题]
23简述X射线吸收规律、线吸收系数。
参考答案：
[填空题]
24什么是晶面及晶面间距？
参考答案：
晶面：
在空间点阵中可以作出相互平行且间距相等的一组平面，使所有的节点均位于这组平面上，各平面的节点分布情况完全相同，这样的节点平面成为晶面。
晶面间距：
两个相邻的平行晶面的垂直距离。
[填空题]
25简述反射级数与干涉指数。
参考答案：
[填空题]
26消光距离
参考答案：
表示在精确符合布拉格条件时透射波与衍射波之间能量交换或强度振荡的深度周期。
[填空题]
27双束近似
参考答案：
假定电子束透过晶体试样成像时，除投射束外只存在一束较强的衍射束，而其他衍射束则大大偏离布拉格条件，他们的强度都可以视为零。
[填空题]
28为啥衍射晶面和投射电子显微镜入射电子束之间的夹角不精确符合布拉格条件仍能产生衍射？
参考答案：
因为进行电子衍射操作时采用薄晶样品，薄样品的倒易阵点会沿着样品厚度方向延伸成杆状，因此，增加了倒易阵点和爱瓦尔德球相交截的机会，结果使略为偏离布格条件的电子束也能发生衍射。
[填空题]
29二次电子像的衬度和背射电子像的衬度各有啥特点？
参考答案：
二次：
特别适用于显示形貌衬度。
一般来说，凸出的尖棱、小粒子、较陡斜面二次电子产额多，图像亮；平面上二次电子产额小，图像暗；凹面图像暗。
（二次电子像形貌衬度的分辨率比较高且不易形成阴影）
背散射电子：
无法收集到背散射电子而成一片阴影，图像衬度大，会掩盖许多细节。
[填空题]
30试比较波溥仪和能谱仪在进行化学成分分析时的优缺点。
参考答案：
波谱仪；分析的元素范围广、探测极限小、分辨率高，适用于精确的定量分析。
其缺点是要求试样表面平整光滑，分析速度较慢，需要用较大的束流，从而容易引起样品和镜筒的污染。
能谱仪：
虽然在分析元素范围、探测极限、分辨率、谱峰重叠严重，定量分析结果一般不如波谱等方面不如波谱仪，但其分析速度快（元素分析时能谱是同时测量所有元素），可用较小的束流和微细的电子束，对试样表面要求不如波谱仪那样严格，因此特别适合于与扫描电子显微镜配合使用。
[填空题]
31扫描电镜的成像原理与投射电镜有啥不同？
参考答案：
扫描电子显微镜的成像原理和光学显微镜或透射电子显微镜不同，它是以电子束作为照明源，把聚焦得很细的电子束以光栅状扫描方式照射到试样上，产生各种与试样性质有关的信息，然后加以收集和处理从而获得微观形貌放大像。
[填空题]
32热分析用的参比物有何性能要求？
参考答案：
要求：
一是在测试温度范围内无热反应；二是所选用的参比物与试样的比热及热传导率相同或相近。
[填空题]
33阐述DSC技术原理。
参考答案：
差示扫描量热法DSC是在程序控制温度下，测量输给试样和参比物的功率差与温度关系的一种技术。
在这种方法下，试样在加热过程中发生热效应，产生热量的变化，而通过输入电能及时加以补偿，而使试样和参比物的温度又恢复平衡。
所以，只要记录所补偿的电功率大小，就可以知道试样热效应（吸收或放出）热量的多少。
[填空题]
34电磁透镜的像差是怎样产生的？
如何来消除或减小像差？
参考答案：
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，色差是由于电子波的波长或能量发生一定幅度的改变而造成的。
几何像差主要指球差和像散。
球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造成的，像散是由透镜磁场的非旋转对称引起的。
消除或减小的方法：
球差：
减小孔径半角或缩小焦距均可减小球差，尤其小孔径半角可使球差明显减小。
像散：
引入一个强度和方向都可以调节的矫正磁场即消像散器予以补偿。
色差：
采用稳定加速电压的方法有效地较小色差。
[填空题]
35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？
参考答案：
光学显微镜的分辨本领取决于照明光源的波长。
电磁透镜的分辨率由衍射效应和球面像差来决定，球差是限制电磁透镜分辨本领的主要因素。
若只考虑衍射效应，在照明光源和介质一定的条件下，孔径角α越大，透镜的分辨本领越高。
若同时考虑衍射和球差对分辨率的影响，关键在确定电磁透镜的最佳孔径半角，使衍射效应斑和球差散焦斑的尺寸大小相等。
[填空题]
36电子波有何特征？
与可见光有何异同？
参考答案：
电子波的波长较短，轴对称非均匀磁场能使电子波聚焦。
其波长取决于电子运动的速度和质量，电子波的波长要比可见光小5个数量级。
[填空题]
37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长、焦长长，是什么因素影响的结果？
参考答案：
[填空题]
38直进式波谱仪和回转式波谱仪各有什么优特点？
参考答案：
直进式波谱仪优点是X射线照射分光晶体的方向是固定的，即出射角ψ保持不变，这样可以使X射线穿出样品表面过程中所走的路线相同，也就是吸收条件相同；回转式波谱仪结构比直进式波谱仪简单，但出射方向改变很大，在表面不平度较大的情况下，由于X射线在样品内行进路线不同，往往会因吸收条件变化而造成分析上的误差。
[填空题]
39要分析钢中碳化物成分和基体中碳含量，应该选用哪种电子探针仪？
为什么？
参考答案：
[填空题]
40电子显微镜分析法分辨率优先于光学微分分析法的主要原因是什么？
参考答案：
光学显微镜的分辨率受限于光的衍射，即受限于光的波长，当入射光为可见光（390-760nm）时，光学显微镜的分辨率本领极限为200nm，相应的有效放大倍数为1000倍。
要想进一步提高显微镜的分辨极限和有效放大倍数，途径是寻找波长更短的照明源。
[填空题]
41透射电子显微镜主要由哪几部件组成？
参考答案：
透射电子显微镜主要是由三部分组成，它们是电子光学部分、真空部分、电器部分。
（1）电子光学部分：
照明系统；成像系统；像的观察记录系统。
（2）真空系统。
（3）电源部分：
电器部分包括高压电源、透射电源、真空系统电源和其它电器部件。
[填空题]
42TEM通常将式样制成薄膜、单晶或切成超薄切片的原因主要是什么？
参考答案：
试样制备是为了使所要观察的材料结构经过电镜放大后不失真，并能得到所需的信息。
透射电镜是利用样品对入射电子的散射能力的差异而形成衬度的，这要求制备出对电子束“透明”的样品。
电子束穿透样品的能力主要取决于加束电压、样品的厚度以及原子序数。
一般来说，加束电压愈高，原子序数越低，电子束可穿透的样品厚度就愈大。
[填空题]
43TEM萃取复型的基本原理是什么？
参考答案：
使用粘着力较大的复型膜，在复型膜与试样分离时，试样表层某些物质随着复型膜离开试样，因此，试样表面起伏特征被印在复型膜上，又萃取了试样物质，这样可分析试样的形貌结构，并且萃取物质保留了在原试样中的相对位置。
[填空题]
44能谱仪的工作原理是什么？
参考答案：
每一种元素都有它自己的特征X射线，，特征波长的大小取决于能级跃迁过程释放出的特征能量△E，根据特征X射线的波长和强度就能得出定性与定量的分析结果，能谱仪就是利用不同元素X射线光子特征能量不同这一特点来进行成分分析的。
定性分析依据：
试样中不同元素的特征X射线峰，由于能量不同，会在能谱图中不同位置出现。
定量分析依据：
被测未知元素的特征X射线强度与已知标样特征X射线强度相比而得到它的含量。
[填空题]
45扫描电电子显微镜主要由几部分组成？
参考答案：
扫描电子显微镜主要有电子光学系统、真空系统、电器系统三部分，另外还有信号检测系统。
如果配置了能谱仪，则还有包括特征X射线处理系统。
[填空题]
46制备SEM样品应考虑那些问题？
参考答案：
[填空题]
47简述差热分析的原理和装置示意图。
参考答案：
[填空题]
48影响差热分析效果的仪器、试样、操作因素是什么？
参考答案：
[填空题]
49简述DSC技术的原理和特点。
参考答案：
示差扫描量热法是在程序控制温度下，测量输入到试样和参比物的功率差与温度之间关系的一种技术。
原理：
示差扫描量热法对试样产生的热效应能及时得到相应补偿，使得试样与参比物之间无温差，无热交换；而且试样升温速率始终跟随炉温呈线性升温，保证补偿校正系数K值恒定。
因此，不仅使测量灵敏度和精密度都大大提高，而且能进行热量的定量分析。
特点：
使用的温度范围较宽、分辨能力高和灵敏度高，在测试的温度范围内除了不能测量腐蚀性物质外，示差扫描量热法不仅可以替代差热分析仪，还可以定量的测定各种热力学参数，所以在科学领域中获得广泛应用。
[填空题]
50简述DTA、DSC分析对样品的要求和结果分析方法。
参考答案：
[填空题]
51简述热重分析的特点和影响因素。
参考答案：
[填空题]
52简述X光电子能谱分析的基本原理。
参考答案：
一定量的X光照射到样品表面，和待测物质发生作用，可以使待测物质原子的电子脱离原子成为自由电子。
[填空题]
53简述俄歇电子能谱基本原理。
参考答案：
由X射线与物质作用产生一种特殊的二次电子，通过测量这类电子的能量分布，得到的电子能谱。
[填空题]
54电子能谱仪的主要构件是什么？
参考答案：
电子能谱仪通常由激发源、离子枪、样品室、电子能量分析器、检测器和真空系统组成。
[填空题]
55什么是缺陷的不可见性判据？
如何用不可见性判据来确定位错的布氏矢量？
参考答案：
[填空题]
56证明衍射分析中的厄瓦尔德球图解与布拉格方程等价。
参考答案：
[填空题]
57有一金属材料的多晶粉末电子衍射花样为六道同心圆环，其半径分别是：
8.42mm，11.88mm，14.52mm，16.84mm，18.88mm，20.49mm；相机常数Lλ=17.00mmÅ。
请标定衍射花样并求晶格常数。
参考答案：
[填空题]
58为使Cukα线的强度衰减1/2，需要多厚的Ni滤波片？
参考答案：
[填空题]
59X射线管主要由（）、（）、和（）构成。
参考答案：
阳极；阴极；窗口
[填空题]
60X射线透过物质时产生的物理效应有：
散射、光电效应、（）、和（）
参考答案：
透射X射线；热
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