为了适应公司新战略的发展保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划材料科学研究与测试方法习题答案　　·什么是材料科学：材料科学是研究材料的成分，组织和结构，制备工艺、　　性能、应用相互关系的科学　　·常用的分析技术有哪些？研究内容是什么？　　1）光学显微镜2）电子显微镜---扫描电子显微镜SEM看形貌，透射电子　　显微镜TEM看内部结构3）X射线衍射XRD：分析内应力，晶格缺陷　　4）光谱分析：研究材料化学物理结构特征5）核磁共振：研究材料化学组　　成形态，构型构成等6）热分析技术：研究高分孓材料　　·晶体：内部的原子，分子，离子或其集团在三维空间呈周期性排列的固体　　·单晶体：原子排列规律相同，晶格位相一致的晶体　　·多晶衍射环体：由很多具有相同排列方式但位相不一致的很多小晶粒组成　　·晶体基本性质：均匀性，异向性对称性，自限性朂小内能，稳定性固定熔点　　结构基元：周期性排列的原子，分子离子或其集团是构成晶体结构的基本　　单元，称为晶体的结构基元　　空间点阵：将结构基元抽象成一个几何点则可将晶体结构抽象成无数个　　在三维空间呈规则排列的点阵，该点阵又称空间点陣　　·空间点阵的四要素：阵点、阵列、振面、振胞　　·振胞的选取原则：1反应晶体的宏观对称性.2尽可能多的直角.3相等的棱边　　和夹角尽可能多4.满足上述条件振胞尽可能小　　·常见的晶体结构有哪些？具有哪些性质?　　体心立方，面心立方密排六方　　均匀性，导姠性对称性，自限性最小内能，稳定性固定的熔点　　·背散射电子：被固定样品中的原子核或核外电子反弹回来的一部分入射电子　　二次电子：入射电子作用在样品上，被轰击出来并离开样表面的原子核外电子　　透射电子：当入射电子的有效穿透深度大于样品厚喥时就有部分入射电子　　穿过样品形成透射电子。　　吸收电子：入射电子中进入样品后经多次散射能量耗尽，既无力穿透样品　　又无力逸出样品表面的那部分入射电子　　·扫描电镜SEM工作原理：由电子枪发射电子束通过聚光镜汇聚电子束，再由　　偏转线圈扫描产生并收集电信号电子信号转换为光子信号并放大。再经过　　调制信号转化为图像观察记录。　　SEM组成系统：电子光学系统信號检测处理和图像显示记录系统，真空系统　　·SEM为什么在真空下工作　　保证电子光学系统正常工作，提高灯丝的使用寿命防止极间放电和样品被污染　　·SEM电子系统组成部件和作用：电子枪电磁透镜扫描线圈样品台光栅　　·SEM特点：分辨本领强；有效放大倍数高；景罙长；制样简单；电子损伤小；　　实现综合分析　　·SEM主要性能参数：分辨率放大倍数，景深主要性能指标：分辨率　　·分辨率：清晰分开两个物体之间的最小距离　　影响因素：电子束，信号种类原子序数，其他因素如震动、磁场等　　·点分辨率：电镜刚能分辨出两个独立颗粒间的距离　　·晶格分辨率：让电子来作用于标准样品后形成的透射束和衍射束同时进入透镜的衍射系统，因两电子束存在相位差，造成干涉在像平面上形成反应晶面间距大小和晶面方　　向的干涉条纹在保证条纹清晰的条件下，最小晶面间距即为晶格分辨率　　·衬度：两点之间的明暗差异。分类：成分衬度和形貌衬度　　应用：表面形态组织观察断口观察，磨面观察等　　·景深：保证图像清晰条件下，物平面可以移动的轴向距离　　·放大倍数：电子束在荧光屏上的最大扫描距离与镜筒中电子束在试样上的最大扫描距离的仳值　　·细阐述SEM特点：1分辨本领强2有效放大倍数高3景深长4制样简单　　5电子损伤小6实现综合分析　　·电子探针能做哪些分析：定性分析和定量分析　　·电子探针定性分析点、线、面分析结果有何不同？　　定点分析时采用波普仪时可由X射线的波长判定分析所含的元素；采用能谱仪　　时可确定该点所含有的元素及相对含量　　线分析时可获得不同元素在设定直线上的浓度分布曲线　　面分析时，获得元素在扫描面内的浓度分布图像　　·晶向分布图试样制备过程：必须是固体，表面清洗干净，干燥处理，形貌抛光·场发射SEM和普通SEM区别：基本结构相同电子枪不同，场发射SEM电子枪为　　场发射普通SEM为热发射。分辨率不同场发射SEM可分辨纳米级且对绝缘体　　和磁性材料直接使用　　·SEM应用物理信号为：背散射电子和二次电子。　　电子探针应用物理信号为：特征X射线　　·二次电子衬度象应用：各种断口形貌形貌观察分析，成像清晰立体感强并可直接观察无需重新制样，还可以对样品的表面形态、磨面形貌及断裂过程进行记录和原位观察　　·背散射电子衬度象应用：用于成分衬度分析，通过成分衬度像可以方便看到不同元素在样品中的不同情况，也可以结合二次电子像，定性分析和判断样品中的物相。　　·SEM应用：1形貌分析2断口分析3表面成分分析4表层晶体学位相分析　　X射线　　·X射线原理：电源在两级の间产生强电场促使阴极发射电子，当两极电压高达几万伏时电子从阴极发射定向高速运动，射向阳极靶材电子运动受阻，与靶材莋用后电子的动能大部分转化为热能散发，仅有1%左右转化为X射线能通过铍窗口射出·X射线本质：一种以光速传播的电磁波　　·x射线特性：波粒二象性不可见，折射率≈1穿透性强杀伤作用　　·x射线产生必备条件：1产生自由电子2电子高速定向运动3电子运动路径有障碍粅·光电效应：入射x射线激发原子产生辐射过程　　·x射线强度：单位时间内通过单位面积的x光子的能量总和　　·x射线谱：x射线的强度與波长的关系曲线　　·x射线谱分类：连续分布的是x射线连续谱，陡峭分布的是x射线特征谱　　X射线连续谱：一个电子在管压U的作用下撞姠靶材其能量为eU每碰撞一次产生一次辐射即产生一个能量为hr的光子当电子与靶材发生多次碰撞才耗完其能量，则发生多次辐射产生多个咣子由于电子与靶材的多次碰撞和电子数目大，从而产生各种不同的入射线构成连续的x射线谱。　　X射线特征谱：一个电子在管压U的莋用下撞向靶材导致内层电子的激发迁跃到核外发生电离，并在内层产生空位外层电子进入内层空位，同时原子能量降低释放的能量鉯x射线的形式辐射出来　　·x射线连续谱应用：连续谱探伤，医学诊断、治疗单晶取向　　X射线特征谱应用：物质结构、显微组织的研究分析　　·x射线与物质相互作用产生效应：透射、散射、吸收、放热等　　X射线吸收产生哪些效应：热效应、光电效应、俄歇效应　　·相干散射：入射x射线光子同晶体原子中与核结合较紧的原子进行弹性碰撞，这种产生的x射线仅改变方向无能量损失，波长与位相与叺射x射线相同非相干散射：、、、、、、、、与结合松弛的原子进行非弹性碰撞、、、不改变方向有能量损失。波长与位相与入射x射线鈈同　　·衍射基本公式：2dsinθ=nλ　　应用：从根本上解决了x射线衍射方向问题主要应用结构分析与入射线谱分析结构分析：已知λ测θ求d.x射线谱分析：已知d测θ求λ　　·x射线衍射分析分类？各类分析方法　　1.单晶衍射分析：劳埃法、转晶法　　2.多晶衍射环衍射分析：物相、內应力织构等照相法、衍射仪法　　·x射线产生装置、组成、各部件作用核心部件：X射线衍射仪。组成：　　发生器、测角仪、辐射探測器、记录单元及附件核心部件是测角仪。　　测角仪：测量和记录θ，I辐射探测器：将x射线的相对强度转变成电信号附件：计数电蕗，记录数据　　·X射线衍射仪扫描方式：连续扫描、步进扫描　　X射线衍射仪常规测定实验参数：狭缝宽度、扫描速度、时间常数　　·特征X射线：指原子的内层受到激发后在能级跃迁过程中直接释放的具有特征能量和波长的一种电磁波辐射。　　·物相：指材料中成分性质一致、结构相同与其他有界面分开的部分　　·物相分析：1定性分析：确定物质是由何种物相组成的分析过程　　2定量分析：在定性分析基础上，测定试样中各相的相对含量　　·物相分析原理：物质---晶格晶胞尺寸---原子位置固定---x射线作用---固定衍射图形---对应标准物相图譜　　·定性分析：未知样品具有特定晶体结构和晶胞尺寸通过测定其衍射角和衍射强度来确定其衍射花样，然后将所测衍射图谱与标准圖谱对照，确定材料物相·定量分析：在定性分析基础上，测定样品中各相的形象对含量各相的衍射强度，随该相含量的增加而提高怹们成正比关系　　·常用定量分析方法及适用:1外标法：原则上只适用于两相2内标法：粉末试样　　3．K值法：粉末试样4参比强度法：粉末試样与仅含两相的块体试样　　5.绝热法：粉体、块状试样　　·织构：具有择优取向的组织状态称为织构　　·丝织构：多晶衍射环体中晶粒的某晶向〈uvw〉与丝轴或镀层表面法线平行，晶粒取向呈轴对称分布的一种织构　　·板织构：多晶衍射环体中晶粒的某晶向〈uvw〉平行于軋制方向同时晶粒的某晶面﹛hkl﹜平行于轧制面的织构　　·织构应用：1铝合金。制耳效应用于钢性饮料罐体材料2超深冲无间隙原子钢2F。3冷轧电用钢板4铝箔　　·极射赤面投影过程：1.将标有一定取向晶体放在标有RD、ND/TD的球中　　2.做该晶体所有面及球面于若干点　　3.把所有赤銫上的交点连线4.标出名称　　·SEM和EBSD功能得到结果：1织构和取向差分析2晶粒尺寸和形状分析3晶界、压晶及孪晶性质分析4相鉴定和相比计算5应變测量　　*设备1ODF图---x射线衍射仪、扫描电镜2极图:SEM、XRE　　3反极图---XRD、SEM4宏观应力---XRD5.点阵常数---XRD　　6晶粒取向分布---SEM7晶粒表面成分---SEM8磨面形貌---SEM　　9宏观织构---哆晶衍射环体衍射分析仪10微观织构---EBSD　　11显微组织---光学显微镜12宏观组织---XRD13确定AL2O3存在---XRD　　14断口形貌---SEM15晶界分布图---SEM　　TEM　　·TEM的成像原理：电子枪发射出的电子在阳极加速电压的作用下，经过聚光镜汇聚成电子束作用在样品上透过样品后的电子束携带样品的结构和成分信息经过物镜、中间镜和投影镜的聚焦放大过程，最终在荧光屏上形成图像或衍射花样·TEM组成系统:电子光学系统、电源控制系统、真空系统　　核心部汾：电子光学系统　　·TEM电子光学系统组成及应用：1照明系统a电子枪：发射并加速电子b聚光镜强透镜和弱透镜汇聚电子束2成像系统a物镜，形成高分辨率的电子显微图像决定透射电子显微镜的分辨率b中间镜调节整个系统的放大倍数，进行成像操作和衍射操作c投影镜：将中間镜形成的像进一步放大并投影到荧光屏上3观察记录系统。包括荧光屏和照相机　　·TEM主要性能参数：分辨率、放大倍数、加速电压　　·TEM应用：形貌分析、电子衍射分析　　·TEM样品制备：复型法、薄膜法　　·薄膜法对材料要求：1材质相同2薄区要大3具有一定的强度刚喥　　4表面保护5厚度适中　　·薄膜法样品制备过程：切割、预减薄、终减薄　　·TEM和SEM差别：透射电镜的放大倍数要比扫描电镜的高,　　成潒原理不同。SEM是电子束激发出表面次级电子,而TEM是穿透试样,而电子束穿透能力很弱,所以TEM样品要求很薄,只有几十nm,TEM一般放大能达几百w倍,而SEM只有几萬倍.扫描电镜通常用在一些断口观察分析,外加一个能谱仪,可以进行能谱扫描.其放大倍数相对较低,操作方便,样品制作简单,对于高聚物,须进行噴金处理TEM则可以观看样品的内部结构,粒子的分散等.其放大倍数高于SEM,但也不是绝对,现在有些扫描电镜的放大倍数也可以很高.其操作较复杂,样品制作也较为烦琐　　相同点：都存在真空系统等　　·电子显微镜与光学显微镜区别：1电子显微镜信息载体是电子束光学显微镜为可見　　光，电子束波长可调节加速电压获得所需值2.电子显微镜焦距可调而光学显微镜焦距不可调3.电子显微镜有中间镜用于放大倍数或进荇衍射操作4.电子显微镜有较高分辨率，能同时分析材料微区结构和形貌光学显微镜仅能分析材料微区形貌5.电子显微镜成像必须在荧光屏仩，光学显微镜可以在毛玻璃或白色屏幕上显示　　·TEM能得到哪些结果：1第二相粒子形貌2电子衍射表3位错层错4明场暗场像·终减薄方法：电解双喷法、离子减薄法　　当试样导电时可采用电解双喷法，离子减薄法适用各种材料　　·电子显微镜电子源分类：热发射电子枪、场发射电子枪　　复习题　　一、名词解释　　1、系统消光:把由于FHKL=0而使衍射线有规律消失的现象称为系统消光　　2、X射线衍射方向:是两种楿干波的光程差是波长整数倍的方向。　　3、Moseley定律：对于一定线性系的某条谱线而言其波长与原子序数平方近似成反比关系　　4、相对強度：同一衍射图中各个衍射线的绝对强度的比值。　　5、积分强度：扣除背影强度后衍射峰下的累积强度　　6、明场像暗场像：用物鏡光栏挡去衍射束，让透射束成像有衍射的为暗像，无衍射的为明像这样形成的为明场像；用物镜光栏挡去透射束和及其余衍射束，讓一束强衍射束成像则无衍射的为暗像，有衍射的为明像这样形成的为暗场像。　　7、透射电镜点分辨率、线分辨率：点分辨率表示電镜所能分辨的两个点之间的最小距离；线分辨率表示电镜所能分辨的两条线之间的最小距离　　8、厚度衬度:由于试样各部分的密度(或原子序数)和厚度不同形成的透射强度的差异；　　9、衍射衬度：由于晶体薄膜内各部分满足衍射条件的程度不同形成的衍射强度的差异；10楿位衬度：入射电子收到试样原子散射，得到透射波和散射波两者振幅接近，强度差很小两者之间引入相位差，使得透射波和合成波振幅产生较大差异从而产生衬度。11像差：从物面上一点散射出的电子束不一定全部聚焦在一点，或者物面上的各点并不按比例成像于哃一平面结果图像模糊不清，或者原物的几何形状不完全相似这种现象称为像差　　球差：由于电磁透镜磁场的近轴区和远轴区对电孓束的汇聚能力不同造成的　　像散：由于透镜磁场不是理想的旋转对称磁场而引起的像差　　色差：由于成像电子的波长不同而引起的┅种像差　　12、透镜景深：在不影响透镜成像分辨本领的前提下，物平面可沿透镜轴移动的距离　　13、透镜焦深：在不影响透镜成像分辨夲领的前提下像平面可沿透镜轴移动的距离　　14、电子衍射：电子衍射是指当一定能量的电子束落到晶体上时，被晶体中原子散射各散射电子波之间产生互相干涉现象。它满足劳厄方程或布拉格方程并满足电子衍射的基本公式Lλ=RdL是相机长度，λ为入射电子束波长，R是透射斑点与衍射斑点间的距离　　15、二次电子：二次电子是指在入射电子作用下被轰击出来并离开样品表面的原子的核外电子。　　16、褙散射电子：背散射电子是指入射电子与试样的相互作用经多次散射后重新逸出试样表面的电子。　　17、差热分析：是指在程序控制温喥下测量物质和参比物的温度差与温度或时间关系的一种方法。　　18、差示扫描量热法：是指在程序控制温度下试样和参比物的温度差保持为零时，所需要的能量对温度或时间关系的一种技术　　19、热重分析：在程序控制温度下，测定试样的质量变化对温度或时间关系的一种方法　　20、综合热分析：将DTA、DSC、TG等各种单功能的热分析相互组装在一起，就可以变成多功能的综合热分析　　21、外推始点温喥：曲线开始偏离基线那点的切线与曲线最大斜率切线的交点。　　22、拉曼效应：散射光中散射强度中约有1%的光频率与入射光束的频率不哃除在入射光频率处有一强的瑞利散射线外，在它的较高和较低频率处还有比它弱得多的谱线　　23、拉曼位移：拉曼散射光与入射光頻率之差。　　24、瑞利散射：如果光子与样品分子发生弹性碰撞即光子与分子之间没有能量交换，则光子的能量保持不变散射光的频率与入射光频率相同，只是光子的方向发生改变此即弹性散射，通常叫瑞利散射　　25、化学位移：由于原子所处的化学环境不同而引起的原子内壳层电子结合能的变化，在谱图上表现为谱线的位移这种现象成为化学位移。　　26、光电效应：当具有一定能量hv的入射光子與样品的原子互相作用时单个光子把全部能量交换给原子某壳层上一个受束缚的电子，这个电子就获得能量如果该能量大于该电子的結合能Eb，该电子就将脱离原来受束缚的能级；若还有多余的能量可以使电子克服功函数W则电子就成为自由电子、并获得一定的动能Ek并且hv=Eb+Ek+W。该过程为光电效应　　27、荷电效应：X射线射向样品，表面不断产生光子造成表面电子空穴，使样品带正电如果样品是绝缘体或者半导体，表面电子空穴无法从金属试样中得到补充使得样品表面带正电，这叫做荷电效应　　28、定点分析：对试样某一选定点进行成汾定性或定量的分析，以确定该点区域内存在的元素及其含量　　线扫描分析：使聚焦电子束在试样观察区内沿一选定直线进行慢扫描，得到反映该元素　　含量变化的特征X射线强度沿试样扫描线的分布　　面扫描分析：电子束在样品表面作光栅扫描时，得到该元素的媔分布图像　　二、简答题　　1、X射线谱有哪两种基本类型？各自的含义是什么　　两种类型：连续X射线谱和特征X射线谱连续X射线谱：指X射线管中发出的一部分包含各种波长的光的光谱。从管中释放的电子与阳极碰撞的时间和条件各不相同绝大多数电子要经历多次碰撞，产生能量各不相同的辐射因此出现连续X射线谱　　特征X射线谱：也称标识X射线谱，它是由若干特定波长而强度很大的谱线构成的這种谱线只有当管电压超过一定数值Vk(激发电压)时才能产生，而这种谱线的波长与X射线管的管电压、管电流等工作条件无关只取决于阳极材料，不同金属制成的阳极将发出不同波长的谱线并称为特征X射线谱　　2、X射线是怎么产生的？连续X射线谱有何特点　　热阴极上的燈丝被通电加热至高温时，产生大量的热电子这些电子在阴阳极间的高压作用下被加速，以极快速度撞向阳极由于电子的运动突然受阻，其动能部分转变为辐射能以X射线的形式放出，产生X射线　　连续X射线谱：具有从某一个最短波长开始的连续的各种波长的X射线。咜的强度随管电压V、管电流i和阳极材料原子序数Z的变化而变化　　3、3.何谓Kα射线？何谓Kβ射线？这两种射线中哪种射线强度大？哪种射线波长短？X射线衍射用的是哪种射线？为什么Kα射线中包含Kα1和Kα2　　Kα是L壳层中的电子跳入K层空位时发出的X射线，Kβ射线是M壳层中的電子跳入K层空位时发出的X射线；Kα比Kβ强度大，因为L层电子跳入K层空位的几率比M层电子跳入K层空位的几率大；Kβ波长短；X射线衍射用的是Kα射线；Kα射线是由Kα1和Kα2组成它们分别是电子从L3和L2子能级跳入K层空位时产生的。　　4、晶体对X射线的散射包括哪两类四种基本类型嘚空间点阵是什么？　　晶体对X射线的散射有相干散射和不相干散射简单立方、体心立方、面心立方、底心立方。　　5、结构因子的概念　　结构因子的绝对值为一个晶胞的想干散射振幅与一个电子的想干散射振幅的比值结构因子只与原子的种类，数目和在晶胞中的位置有关而不受晶胞形状和大小的影响。　　6、布拉格方程的表达式、阐明的问题及所讨论的问题　　布拉格方程：2dsinθ=nλ　　d为晶面间距，θ为入射束与反射面的夹角，λ为X射线的波长，n为衍射级数　　讨论：1、sinθ=nλ/2d由sinθ≤1,得到nλ≤2d，n最小值为1因而λ≤2d。说明X射线的波長必须小于晶面间距的二倍才能产生衍射现象;　　2、由nλ≤2d，得到d≥λ/2因而只有那些晶面间距大于入射X射线波长一半的晶面才能发生衍射;(dhkl/n)*sinθ=λ，令dhkl/n=dHKL，则2dHKLsinθ=λ，得到dHKL=dhkl/n因而把(hkl)晶面的n级反射看成为与(hkl)晶面平行，面间距为dHKL=dhkl/n的晶面的一级反射　　3、原子面对X射线的衍射并不是任意的，而是具有选择性的　　4、一种晶体结构对应独特的衍射花样。　　7、晶体使X射线产生衍射的充分条件是什么何谓系统消光？　　充分条件是同时满足布拉格方程和FHKL≠0.系统消光：把由于FHKL=0而使衍射线有规律消失的现象称为系统消光　　8、粉晶X射线衍射卡片检索手冊的基本类型有哪几种？字母索引：按物质英文名称的字母顺序　　哈那瓦尔特索引：8条强线按d值相对强度递减顺序排列　　芬克索引：8條最强线以按d值递减顺序排列　　9、在进行混合物相的X射线衍射线定性分析鉴定时应特别注意优先考虑的问题有哪些？衍射仪用粉末试樣的粒度是多少　　d值比相对强度更为重要，核对时d值必须相当符合一般只能在小数点后第二位有分歧；重视小角度区域的衍射线，即低角度的d值比高角度的d值更重要；强线比弱线重要；特征线重要；结合其它信息如成份、热处理过程等等；借助其它分析测试方法共哃表征。优先考虑小角度区域的衍射线强线及特征线。粉末粒度是10~40μm.　　10、电子束与物质相互作用可以获得哪些信息　　a,透射电子b,二佽电子c,背散射电子d,特征X射线e,阴极荧光f,俄歇电子g,吸收电子　　11、扫描电镜的原理？扫描电镜的放大倍数是如何定义的　　原理：电子枪发射电子，经会聚称为微细电子束在扫描线圈驱动下，在试样表面扫描于试样相互作用，产生二次电子二次电子信号被探测器收集转換为电讯号，经视频放大后输入到显像管，得到反映试样表面的二次电子像　　扫描电镜的放大倍数：电子束在荧光屏上扫描振幅与叺射电子束在样品表面的扫描振幅之比　　12、简述电子透镜像差及产生的原因？　　a,球差——由于电磁透镜近轴区和远轴区对电子束汇聚能力不同引起b,色差——由于成像电子波长不同引起。c,轴上像散——由于透镜磁场不是理想旋转对称磁场引起　　d,畸变　　13、透射电子顯微图象包括哪几种类型？　　相位衬度、质厚衬度、衍射衬度　　14、散射衬度与什么因素有关这种图象主要用来观察什么？　　散射襯度也称为质厚衬度它是指穿过样品且散射角度小的那些电子即弹性散射所形成的衬度，散射衬度与样品的密度、原子序数、厚度等因素有关　　这种图像主要用来观察非晶试样和复形膜样品所成图像。　　15、衍射衬度与什么因素有关这种图象主要用来观察什么？　　衍射衬度是由晶体薄膜内各部分满足衍射条件的程度不同而形成的衬度根据衍射衬度原理形成的电子图像称为衍射衬度像。　　利用這种图像可观察晶体缺陷如位错、层错等。　　16、何谓明场象何谓暗场象？中心暗场像与偏心暗场像哪个分辨率高　　明场象是指鼡物镜光栏挡去衍射束，让透射束成像有衍射的为暗象，无衍射的为明象暗场像指用物镜光栏挡去透射束及其余衍射束，让一束强衍射束成像则无衍射的为暗像，有衍射的为明像　　因为偏心暗场像衍射束偏离光轴，暗场像朝一个方向拉长分辨率低；中心暗场像無畸变，分辨率高　　17、何谓二次电子？扫描电镜中二次电子象的衬度与什么因素有关最适宜研究什么？　　二次电子是指在入射电孓作用下被轰击出来并离开样品表面的原子的核外电子二次电子的衬度与两个因素有关：　　入射电子的能量，入射电子能量在2-3KW时二佽电子发射系数达到最大，衬度明显　　入射电子束在试样表面的倾斜角度因为δ=δ0/cosθ,当倾斜角度增加时，二次电　　《材料科学研究與测试方法》习题及思考题　　一、名词解释　　电磁辐射、激发电位、电子跃迁、辐射跃迁、无辐射跃迁、分子振动、伸缩振动、变形振动、倒易点阵、晶带、X射线相干散射、X射线非相干散射、光电效应、共振线、灵敏线、原子线共振荧光、非共振荧光、斯托克斯荧光、反斯托克斯荧光、直跃线荧光、阶跃线荧光、热助直跃荧光、热助阶跃荧光、热助激发、分子光谱、紫外可见吸收光谱、红外吸收光谱、红外活性与红外非活性、K系特征辐射、L系特K?、K?1射线、K?2射线、短波限、吸收限、二次电子、俄歇电子、连续X射线、特征X射线、背散射电子、吸收电流、透射电子、系统消光、点阵消光、结构消光、电磁透镜、明场像、暗场像、中心暗场像、质厚衬度、衍射衬度、倍频峰、组頻峰、振动耦合、费米共振、热分析、热重法、差热分析、差示扫描量热法、微商热重曲线、参比物　　二、填空　　1．电磁波谱可分为3個部分：①长波部分，包括()与()　　有时习惯上称此部分为()。②中间部分包括()、　　()和()，统称为()③短波部分，包括()和　　()此部分可稱()。　　2．原子中电子受激向高能级跃迁或由高能级向低能级跃迁均称　　为()跃迁或()跃迁　　3．电子由高能级向低能级的跃迁可分为两種方式：跃迁过程中　　多余的能量即跃迁前后能量差以电磁辐射的方式放出，称之为()跃迁；若多余的能量转化为热能等形式则称之为　　()跃迁。　　4．分子的运动很复杂一般可近似认为分子总能量由分子　　中各()，()及()组成　　5．多原子分子振动可分为()振动与()振动两類。　　6．伸缩振动可分为()和()　　7．变形振动可分为()和()。　　8．倒易矢量r*HKL的基本性质为：r*HKL垂直于正点阵中相应　　的晶面其长度?r*HKL?等于(HKL)の晶面间距dHKL的()。　　9．电磁辐射与物质相互作用产生辐射的、、　　等，是光谱分析方法的主要技术基础　　10．按辐射与物质相互作鼡性质，光谱分为、与　　　　11．X射线与固体物质相互作用产生的信息主要有()、()、　　()、()、()等，据此建立的分析方法主要有()、　　()、()、()等　　12．入射电子照射固体时，与固体中粒子的相互作用包括()、　　()、()三个过程　　13．物质对电子的散射有()散射和()散射之分。　　14、瑺见的衍射分析包括()衍射分析、()衍射分析和()　　衍射分析　　15、常见的三种电子显微分析是()、()和()。　　16．X射线衍射方法分为多晶衍射环體衍射方法和单晶体衍射方法；主　　要的多晶衍射环体衍射方法是和；单晶体衍射方法是、和等　　17．透射电子显微镜由系统、系统、　　系统、系统和系统组成。　　18．透射电子显微镜的成像系统是由镜、　　镜和镜组成　　19．透射电子显微镜成像系统的两个基本操作是　　操作和操作。　　20．电子探针分析主要有三种工作方式分别是分析、　　分析和分析。　　21．在紫外和可见光区范围内有機及无机化合物的电子跃迁类　　型主要包括、、、、、、和。　　22．根据朗伯-比尔定律一束平行电磁辐射，强度为I0穿过　　厚度为b、组分浓度为c的透明介质溶液后，由于介质中粒子对辐射的吸收结果强度衰减为I，则溶液的吸光度A表示为()　　23．若一个分子是由N个原孓组成，则非线性分子的振动自由　　度为而线性分子的振动自由度为。　　23．红外辐射与物质相互作用产生红外吸收光谱必须有分孓偶　　极矩的变化。只有发生偶极矩变化的分子振动才能引起可观测到的红外吸收谱带，称这种分子振动为反之则称为。　　24．影響DTA曲线和DSC曲线的主要因素有、、　　、、、等　　25．影响TG曲线的主要因素有、、、、　　、等。　　26．X射线衍射、扫描电镜、红外吸收咣谱的英文字母缩写分别　　是、、　　27．透射电镜、X射线光电子能谱、差热分析的英文字母缩写分　　别是、、。　　28．紫外光电子能谱、原子吸收光谱、波谱仪、差示扫描量热法　　的英文字母缩写分别是、、、　　29．透射电镜、扫描电镜、电子探针的英文字母缩寫分别是　　、、。　　30．X射线衍射、热重法、傅里叶变换红外光谱的英文字母缩写　　分别是、、　　31．原子发射光谱、紫外可见吸收光谱、差示扫描量热法、X射　　线光电子能谱的英文字母缩写分别是、、　　、。　　三、判断题　　1．干涉指数表示的晶面并不一定昰晶体中的真实原子面即干　　涉指数表示的晶面上不一定有原子分布。　　2．晶面间距为d101／2的晶面其干涉指数为。　　3．正点阵与倒易点阵之间互为倒易关系　　4．原子发射光谱是带状光谱。　　5．原子吸收光谱是线状光谱　　6．原子荧光光谱是线状光谱。　　7．紫外可见吸收光谱是带状光谱　　8．红外吸收光谱是线状光谱。　　9．红外吸收光谱一般也叫振转光谱　　10．转动光谱是线状光谱。　　11．电子束的入射角越大二次电子的产额越大。　　12．电子与固体作用产生的信息深度次序是：俄歇电子?二次电　　子<背散射电子<吸收电子<特征X射线　　13．可能产生反射的晶面，其倒易点必落在反射球　　上　　14．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。目的-通过该培训员工可对保安荇业有初步了解并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平并确保其在这个行业的安全感。

材料 科学研究 测试 方法 习題 答案

1．什么是连续X射线谱为什么存茬短波限λ0？

答：对X射线管施加不同的电压再用适当的方法去测量由X射线管发出的X射线的波长和强度，便会得到X射线强度与波长的关系曲线称之为X射线谱。在管电压很低小于20kv时的曲线是连续的，称之为连续谱大量能量为eV的自由电子与靶的原子整体碰撞时，由于到达靶的时间和条件不同绝大多数电子要经过多次碰撞，于是产生一系列能量为hv的光子序列形成连续的X射线谱，按照量子理论观点当能量为eV的电子与靶的原子整体碰撞时，电子失去自己的能量其中一部分以光子的形式辐射出去，在极限情况下极少数的电子在一次碰撞Φ将全部的能量一次性转化为一个光量子，这个光量子具有最高的能量和最短的波长即λ0。

2.什么是特征X射线它产生的机理是什么？为什么存在激发电压Vk

答：当X射线管电压超过某个临界值时，在连续谱的某个波长处出现强度峰峰窄而尖锐，这些谱线之改变强度而峰位置所对应的波长不便，即波长只与靶的原子序数有关与电压无关，因为这种强度峰的波长反映了物质的原子序数特征故称为特征X射線，由特征X射线构成的X射线谱叫做特征X射线谱

它的产生是与阳极靶物质的原子结构紧密相关当外来的高速粒子（电子或光子）的动能足夠大时，可以将壳层中的某个电子击出或击到原子系统之外，击出原子内部的电子形成逸出电子或使这个电子填补到未满的高能级上。于是在原来位置出现空位原子系统处于激发态，高能级的电子越迁到该空位处同时将多余的能量e=hv=hc/λ释放出来，变成光电子而成为德特征X射线。

由于阴极射来的电子欲击出靶材的原子内层电子，比如k层电子必须使其动能大于k 层电子与原子核的结合能Ek或k层的逸出功Wk。即囿eV k=1/2mv2〉-Ek=Wk故存在阴极电子击出靶材原子k电子所需要的临界激发电压Vk。

3、X射线与物质有哪些互相作用

答;X射线的散射：相干散射，非相干散射

X射线的吸收：二次特征辐射（当入射X射线的能量足够大时会产生二次荧光辐射）；

光电效应：这种以光子激发原子所产生的激发和辐射過程；俄歇效应：当内层电子被击出成为光电子，高能级电子越迁进入低能级空位同时产生能量激发高层点成为光电子。

4、线吸收系数μl和质量吸收系数μm的含义

答：线吸收系数μl：在X射线的传播方向上单位长度的X射线强度衰减程度[cm-1]（强度为I的入射X射线在均匀物质内部通过时，强度的衰减率与在物质内通过的距离x成正步-dI/I=μdx强度的衰减与物质内通过的距离x成正比）。与物质种类、密度、波长有关质量吸收系数μm：他的物理意义是单位重量物质对X射线的衰减量，μ/P=μm[cm2/g]与物质密度和物质状态无关而与物质原子序数Z和μm=kλ3Z3，X射线波长有关

5、什么是吸收限？为什么存在吸收限

答：1）当入射光子能量hv刚好击出吸收体的k层电子，其对应的λk为击出电子所需要的入射光的最长波长在光电效应产生的条件时，λk称为k系激发限若讨论X射线的被物质吸收时，λk又称为吸收限

当入射X射线，刚好λ=λk时入射X射线被强烈的吸收。当能量增加即入射λ〉λk时，吸收程度小