材料现代分析方法重点笔记

《材料现代分析方法》（材料科学研究方法）期末复习《材料现代分析方法》期末复习第1页共9页《材料现代分析方法》重点笔记（简答题）《材料现代分析方法》重点笔记（简答题）《材料现代分析方法》重点笔记（简答题）《材料现代分析方法》重点笔记（简答题）1．““““一束一束一束一束XXXX射线照射一个原子列（一维晶体射线照射一个原子列（一维晶体射线照射一个原子列（一维晶体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，只有镜面反射方向上才有可能，只有镜面反射方向上才有可能，只有镜面反射方向上才有可能产生衍射线产生衍射线产生衍射线产生衍射线””””，此种说法是否正确？，此种说法是否正确？，此种说法是否正确？，此种说法是否正确？答：不正确，因为一束X射线照射一个原子列上，原子列上每个原子受迫都会形成新的X射线源向四周发射与入射光波长一致的新的X射线，只要符合光的干涉三个条件（光程差是波长的整数倍），不同点光源间发出的X射线都可产生干涉和衍射。镜面反射，其光程差为零，是特殊情况。3333····实验中选择实验中选择实验中选择实验中选择XXXX射线管以及滤波片的原则是什么射线管以及滤波片的原则是什么射线管以及滤波片的原则是什么射线管以及滤波片的原则是什么？？？？已知一个以已知一个以已知一个以已知一个以FeFeFeFe为主要成分为主要成分为主要成分为主要成分的样品的样品的样品的样品，，，，试选择合适的试选择合适的试选择合适的试选择合适的XXXX射线管和合适的滤波片射线管和合适的滤波片射线管和合适的滤波片射线管和合适的滤波片。。。。答：实验中选择X射线管的原则是为避免或减少产生荧光辐射，应当避免使用比样品中主元素的原子序数大2~6尤其是2的材料作靶材的X射线管。选择滤波片的原则是X射线分析中，在X射线管与样品之间一个滤波片，以滤掉Kβ线。滤波片的材料依靶的材料而定。一般采用比靶材的原子序数小1或2的材料。以分析以铁为主的样品，应该选用Co或Fe靶的X射线管，同时选用Fe和Mn为滤波片。4444····试述获取衍射花样的三种基本方法及其用途试述获取衍射花样的三种基本方法及其用途试述获取衍射花样的三种基本方法及其用途试述获取衍射花样的三种基本方法及其用途答：获取衍射花样的三种基本方法是劳埃法、旋转晶体法和粉末法。劳埃法主要用于分析晶体的对称性和进行晶体定向。旋转晶体法主要用于研究晶体结构。粉末法主要用于物相分析。5555····衍射线在空间的方位取决于什么？而衍射线的强度又取决于什么？衍射线在空间的方位取决于什么？而衍射线的强度又取决于什么？衍射线在空间的方位取决于什么？而衍射线的强度又取决于什么？衍射线在空间的方位取决于什么？而衍射线的强度又取决于什么？答：衍射线束的方向由晶胞的形状、大小决定衍射线束的强度由晶胞中原子的位置和种类决定，衍射线束的形状大小与晶体的形状大小相关。（衍射线在空间的方位主要取决于晶体的面网间距，或者晶胞的大小。衍射线的强度主要取决于晶体中原子的种类和它们在晶胞中的相对位置。）《材料现代分析方法》（材料科学研究方法）期末复习《材料现代分析方法》期末复习第2页共9页6666．磁透镜的像差是怎样产生的．磁透镜的像差是怎样产生的．磁透镜的像差是怎样产生的．磁透镜的像差是怎样产生的????如何来消除和减少像差如何来消除和减少像差如何来消除和减少像差如何来消除和减少像差????答：像差分为球差,像散,色差.球差是磁透镜中心区和边沿区对电子的折射能力不同引起的.增大透镜的激磁电流可减小球差.像散是由于电磁透镜的周向磁场不非旋转对称引起的.可以通过引入一强度和方位都可以调节的矫正磁场来进行补偿.色差是电子波的波长或能量发生一定幅度的改变而造成的.稳定加速电压和透镜电流可减小色差.7777．别从原理、衍射特点及应用方面比较．别从原理、衍射特点及应用方面比较．别从原理、衍射特点及应用方面比较．别从原理、衍射特点及应用方面比较XXXX射线衍射和透射电镜中的电子衍射线衍射和透射电镜中的电子衍射线衍射和透射电镜中的电子衍射线衍射和透射电镜中的电子衍射在材料结构分析中的异同点。射在材料结构分析中的异同点。射在材料结构分析中的异同点。射在材料结构分析中的异同点。答：原理:X射线照射晶体，电子受迫振动产生相干散射；同一原子内各电子散射波相互干涉形成原子散射波；晶体内原子呈周期排列，因而各原子散射波间也存在固定的位相关系而产生干涉作用，在某些方向上发生相长干涉，即形成衍射。特点:1）电子波的波长比X射线短得多2）电子衍射产生斑点大致分布在一个二维倒易截面内3）电子衍射中略偏离布拉格条件的电子束也能发生衍射4）电子衍射束的强度较大，拍摄衍射花样时间短。应用：硬X射线适用于金属部件的无损探伤及金属物相分析，软X射线可用于非金属的分析。透射电镜主要用于形貌分析和电子衍射分析（确定微区的晶体结构或晶体学性质）8888....什么是什么是什么是什么是波谱仪和能谱仪？说明其工作的三种基本方式，并比较波谱仪和能谱波谱仪和能谱仪？说明其工作的三种基本方式，并比较波谱仪和能谱波谱仪和能谱仪？说明其工作的三种基本方式，并比较波谱仪和能谱波谱仪和能谱仪？说明其工作的三种基本方式，并比较波谱仪和能谱仪的优缺点。仪的优缺点。仪的优缺点。仪的优缺点。答：波谱仪：用来检测X射线的特征波长的仪器能谱仪：用来检测X射线的特征能量的仪器优点:1）能谱仪探测X射线的效率高。在同一时间对分析点内所有元素X射线光子的能量进行测定和计数，在几分钟内可得到定性分析结果，而波谱仪只能逐个测量每种元素特征波长。2）结构简单，稳定性和重现性都很好3）不必聚焦，对样品表面无特殊要求，适于粗糙表面分析。缺点：1）分辨率低.能谱仪只能分析原子序数大于11的元素；而波谱仪可测定原子序数从4到92间的所有元素。3）能谱仪的Si(Li)探头必须保持在低温态，因此必须时时用液氮冷却。9999．．．．电电电电子束入射固体样品表面会激发哪些信号子束入射固体样品表面会激发哪些信号子束入射固体样品表面会激发哪些信号子束入射固体样品表面会激发哪些信号????它们有哪些特点和用途它们有哪些特点和用途它们有哪些特点和用途它们有哪些特点和用途????答：主要有六种：1)背散射电子:能量高；来自样品表面几百nm深度范围；其产额随原子序数增大而增多.用作形貌分析、成分分析以及结构分析。2)二次电子:能量较低；来自表层5—10nm深度范围；对样品表面化状态十分敏《材料现代分析方法》（材料科学研究方法）期末复习《材料现代分析方法》期末复习第3页共9页感。不能进行成分分析.主要用于分析样品表面形貌。3)吸收电子:其衬度恰好和SE或BE信号调制图像衬度相反;与背散射电子的衬度互补。吸收电子能产生原子序数衬度，即可用来进行定性的微区成分分析.4)透射电子：透射电子信号由微区的厚度、成分和晶体结构决定.可进行微区成分分析。5)特征X射线:用特征值进行成分分析，来自样品较深的区域6)俄歇电子:各元素的俄歇电子能量值很低；来自样品表面1—2nm范围。它适合做表面分析。10.10.10.10.叙述叙述叙述叙述XXXX射线物相分析的基本原理，试比较衍射仪法与德拜法的优缺点？射线物相分析的基本原理，试比较衍射仪法与德拜法的优缺点？射线物相分析的基本原理，试比较衍射仪法与德拜法的优缺点？射线物相分析的基本原理，试比较衍射仪法与德拜法的优缺点？答：：X射线物相分析的基本原理是每一种结晶物质都有自己独特的晶体结构，即特定点阵类型、晶胞大小、原子的数目和原子在晶胞中的排列等。因此，从布拉格公式和强度公式知道，当X射线通过晶体时，每一种结晶物质都有自己独特的衍射花样，衍射花样的特征可以用各个反射晶面的晶面间距值d和反射线的强度I来表征。其中晶面间距值d与晶胞的形状和大小有关，相对强度I则与质点的种类及其在晶胞中的位置有关。通过与衍射分析标准数据比较鉴定物相。（粉末照相法的优点是所需试样极少(1mg)，设备简单，价格便宜；缺点是摄照时间长，准确度不高。衍射仪速度快，衍射线强度测量精确，信息量大，精度高，分析简便，试样制备简单，但所需试样量大（＞0.5g），用平板状试样。）与照相法相比，衍射仪法在一些方面具有明显不同的特点，也正好是它的优缺点。（1）简便快速，此外，衍射仪还可以根据需要有选择地扫描某个小范围，可大大缩短扫描时间。（2）分辨能力强（3）直接获得强度数据（4）低角度区的2θ测量范围大（5）样品用量大（6）设备较复杂，成本高。显然，与照相法相比，衍射仪有较多的优点，突出的是简便快速和精确度高，而且随着电子计算机配合衍射仪自动处理结果的技术日益普及，这方面的优点将更为突出。所以衍射仪技术目前已为国内外所广泛使用。但是它并不能完全取代照相法。特别是它所需样品的数量很少，这是一般的衍射仪法远不能及的。11111111．扫描电镜的分辨率受哪些因素影响．扫描电镜的分辨率受哪些因素影响．扫描电镜的分辨率受哪些因素影响．扫描电镜的分辨率受哪些因素影响????用不同的信号成像时，其分辨率有何用不同的信号成像时，其分辨率有何用不同的信号成像时，其分辨率有何用不同的信号成像时，其分辨率有何不同不同不同不同????所谓扫描电镜的分辨率是指用何种信号成像时的分辨率所谓扫描电镜的分辨率是指用何种信号成像时的分辨率所谓扫描电镜的分辨率是指用何种信号成像时的分辨率所谓扫描电镜的分辨率是指用何种信号成像时的分辨率????答：影响因素:电子束束斑大小,检测信号类型,检测部位原子序数.SE和HE信号的分辨率最高,BE其次,X射线的最低.扫描电镜的分辨率是指用SE和HE信号成像时的分辨率.12.12.12.12.什么叫干涉面？当波长为什么叫干涉面？当波长为什么叫干涉面？当波长为什么叫干涉面？当波长为λλλλ的的的的XXXX射线在晶体上发生衍射时，相邻两个（射线在晶体上发生衍射时，相邻两个（射线在晶体上发生衍射时，相邻两个（射线在晶体上发生衍射时，相邻两个（hklhklhklhkl））））晶面衍射线的波程差是多少？相邻两个晶面衍射线的波程差是多少？相邻两个晶面衍射线的波程差是多少？相邻两个晶面衍射线的波程差是多少？相邻两个HKLHKLHKLHKL干涉面的波程差又是多少？干涉面的波程差又是多少？干涉面的波程差又是多少？干涉面的波程差又是多少？答：晶面间距为d’/n、干涉指数为nh、nk、nl的假想晶面称为干涉面。当波《材料现代分析方法》（材料科学研究方法）期末复习《材料现代分析方法》期末复习第4页共9页长为λ的X射线照射到晶体上发生衍射，相邻两个（hkl）晶面的波程差是nλ，相邻两个（HKL）晶面的波程差是λ。13．什么是光电效应？光电效应在材料分析中有哪些用途？什么是光电效应？光电效应在材料分析中有哪些用途？什么是光电效应？光电效应在材料分析中有哪些用途？什么是光电效应？光电效应在材料分析中有哪些用途？答：光电效应是指：当用X射线轰击物质时，若X射线的能量大于物质原子对其内层电子的束缚力时，入射X射线光子的能量就会被吸收，从而导致其内层电子被激发，产生光电子。材料分析中应用光电效应原理研制了光电子能谱仪和荧光光谱仪，对材料物质的元素组成等进行分析。14141414．二次电子像和背散射电子像在显示表面形貌衬度时有何相同与不同之处．二次电子像和背散射电子像在显示表面形貌衬度时有何相同与不同之处．二次电子像和背散射电子像在显示表面形貌衬度时有何相同与不同之处．二次电子像和背散射电子像在显示表面形貌衬度时有何相同与不同之处????答：二次电子像：1）凸出的尖棱，小粒子以及比较陡的斜面处SE产额较多，在荧光屏上这部分的亮度较大。2）平面上的SE产额较小，亮度较低。3）在深凹槽底部尽管能产生较多二次电子，使其不易被控制到，因此相应衬度也较暗。背散射电子像：1）用BE进行形貌分析时，其分辨率远比SE像低。2）BE能量高，以直线轨迹逸出样品表面，对于背向检测器的样品表面，因检测器无法收集到BE而变成一片阴影，因此，其图象衬度很强，衬度太大会失去细节的层次，不利于分析。因此，BE形貌分析效果远