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《材料现代分析方法C》试卷第1页共6页班级：姓名：学号：题号一二三四总分评分一、判断对错（具体要求:每小题2分，共10分）1.透射电镜的分辨率由物镜决定，而扫描电镜的分辨率由所收集信号的分辨率决定。（）2.当干涉指数为任意整数时，干涉面都代表了一族真实的晶面。（）3.X射线衍射具有“选择反射”特性。即只有当λ、θ、d三者之间满足布拉格方程时才能发生反射，而可见光可以在任何入射角反射。（）4.衡量一个原子对入射X射线的散射采用原子散射因子，而衡量一个结构对入射X射线的散射采用结构因子。（）5.单晶体电子衍射花样由排列得十分整齐的许多斑点组成；多晶体电子衍射花样是一系列不同半径的同心圆环；非晶体电子衍射花样是一个漫散的中心斑点。（）二、填空题（具体要求：每小题1分，共30分）1、爱因斯坦称赞劳厄的实验为“物理学最美的实验”，该实验肯定了_____________________________；证实了_______________________；_____________________在同一数量级。得分评卷人得分评卷人《材料现代分析方法C》试卷第2页共6页2、X射线的本质为电磁波，具有波粒二相性--既具有_____________，又具有_____________。3、_________是描述X射线性质的物理量；而_________则是描述X射线数量的物理量。4、产生特征X射线的最低管电压为_____________，而产生荧光X射线所需要的最长X射线波长为_____________。5、据入射的X射线波是否有能量损失，散射分为_____________和_____________。6、X射线在晶体中的衍射现象，实质上是________________________的结果；而X射线衍射理论所要解决的中心问题则是在衍射现象与晶体结构之间建立起_____________的关系。7、布拉格方程既可用于____________________的分析，又可用于____________________分析。8、采用德拜相机照相时，底片的安装常采用_____________法，因为它可以消除因底片收缩、相机半径不准等而产生的误差。9、材料或物质的组成包括两部分，一是____________________；二是________________________________________。10、X射线物相分析是以____________________为基础，通过比较______________________________来进行分析。11、电磁透镜的分辨率由_____________决定，而像散则可用_____________进行补偿，减小色差则通过_____________实现。12、透射电子显微镜一般都采用双聚光镜系统，其第一聚光镜是_____________，将电子枪第一交叉点束斑缩小为φ1μm～5μm；第二聚光镜是_____________，适焦时放大倍数为2倍左右。13、电子衍射的原理和X射线衍射相似，是以满足（或基本满足）《材料现代分析方法C》试卷第3页共6页_____________作为产生衍射的必要条件。14、二次电子对试样表面状态非常敏感，能非常有效地显示试样表面的微观形貌，可用于样品表面的___________分析。二次电子的产额和原子序数间没有明显的依赖关系，不能进行___________分析。15、用来测定X射线特征波长的谱仪叫做_____________谱仪，用来测定X射线特征能量的谱仪叫做_____________谱仪。三、简答题（具体要求：本题共6道小题，共40分）1、讨论下列各组概念中二者之间的关系？⑴同一物质的发射谱和吸收谱；⑵X射线管靶材的发射谱和与其配用的滤波片的吸收谱。（6分）(1）同一物质的吸收谱和发射谱；答：λk吸收〈λkβ发射〈λkα发射(2）X射线管靶材的发射谱与其配用的滤波片的吸收谱。答：λkβ发射（靶）〈λk吸收(滤波片)〈λkα发射（靶）。任何材料对X射线的吸收都有一个Kα线和Kβ线。如Ni的吸收限为0.14869nm。也就是说它对0.14869nm波长及稍短波长的X射线有强烈的吸收。而对比0.14869稍长的X射线吸收很小。Cu靶X射线:Kα=0.15418nmKβ=0.13922nm。(3）X射线管靶材的发射谱与被照射试样的吸收谱。答：Z靶≤Z样品+1或Z靶Z样品X射线管靶材的发射谱稍大于被照射试样的吸收谱，或X射线管靶材的发射谱大大小于被照射试样的吸收谱。在进行衍射分析时，总希望试样对X射线应尽可能少被吸收，获得高的衍射强度和低的背底。答案之二1）同一物质的吸收谱和发射谱；答：当构成物质的分子或原子受到激发而发光，产生的光谱称为发射光谱，发射光谱的谱线与组成物质的元素及其外围电子的结构有关。吸收光谱是指光通过物质被吸收后的光谱，吸收光谱则决定于物质的化学结构，与分子中的双键有关。得分评卷人《材料现代分析方法C》试卷第4页共6页2）X射线管靶材的发射谱与其配用的滤波片的吸收谱。答：可以选择λK刚好位于辐射源的Kα和Kβ之间的金属薄片作为滤光片，放在X射线源和试样之间。这时滤光片对Kβ射线强烈吸收，而对Kα吸收却少。2、试计算113及231的共同晶带轴？（8分）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？（6分）4、多重性因数的物理意义是什么？某立方第晶体，其{100}的多重性因数是多少？如该晶体转变为四方系，这个晶体的多重性因数会发生什么变化？为什么？答：（1）表示某晶面的等同晶面的数目。多重性因数越大，该晶面参加衍射的几率越大，相应衍射强度将增加。（2）其{100}的多重性因子是6；（3）如该晶体转变为四方晶系多重性因子是4；（4）这个晶面族的多重性因子会随对称性不同而改变。《材料现代分析方法C》试卷第5页共6页4、分别说明成像操作与衍射操作时各级透射电子显微镜之间的相对位置关系？（7分）（解答之一）4、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。答：如果把中间镜的物平面和物镜的像平面重合，则在荧光屏上得到一幅放大像，这就是电子显微镜中的成像操作，如图（a）所示。如果把中间镜的物平面和物镜的后焦面重合，则在荧光屏上得到一幅电子衍射花样，这就是电子显微镜中的电子衍射操作，如图（b）所示。（解答之二）4.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。答：成像操作时中间镜是以物镜的像作为物成像，然后由投影镜进一步放大投到荧光屏上，即中间镜的物平面与物镜的像平面重合；衍射操作是以物镜的背焦点作为物成像，然后由投影镜进一步放大投到荧光屏上，即中间镜的物平面与物镜的背焦面重合。《材料现代分析方法C》试卷第6页共6页5、用爱瓦尔德图解法证明布拉格定律？（7分）13、用爱瓦尔德团解法证明布拉格定律解：在倒易空间中,画出衍射晶体的倒易点阵,以倒易原点0*为端点做入射波的波矢量k(00*),该矢量平行于入射束的方向,长度等于波长的倒数,即K=1/入以0为中心,1/入为半径做一个球(爱瓦尔德球),根据倒易矢量的定义0*G=g,于是k’-k=g.由0向0*G作垂线,垂足为D,因为g平行于(hkl)晶面的法向Nhkl,所以OD就是正空间中(hkl)晶面的方面,若它与入射束方向夹角为斯塔,则O*D=OO*sin(斯塔)即g/2=ksin(斯塔);g=1/dk=1/入所以2dsin(斯塔)=入图为163上的14.用爱瓦尔德图解法证明布拉格定律。答：作一个长度等于1/λ的矢量K0，使它平行于入射光束，并取该矢量的端点O作为倒点阵的原点。然后用与矢量K0相同的比例尺作倒点阵。以矢量K0的起始点C为圆心，以1/λ为半径作一球，则从（HKL）面上产生衍射的条件是对应的倒结点HKL（图中的P点）必须处于此球面上，而衍射线束的方向即是C至P点的联接线方向，即图中的矢量K的方向。当上述条件满足时，矢量（K-K0）就是倒点阵原点O至倒结点P（HKL）的联结矢量OP，即倒格失R*HKL.于是衍射方程K-K0=R*HKL得到了满足。即倒易点阵空间的衍射条件方程成立。又由g*=R*HK2sinθ1/λ=g*2sinθ1/λ=1/d2dsinθ=λ证毕。《材料现代分析方法C》试卷第7页共6页（类似解释：首先作晶体的倒易点阵，O为倒易原点。入射线沿O’O方向入射，且令O’O=S0/λ。以0’为球心，以1/λ为半径画一球，称反射球。若球面与倒易点B相交，连O’B则有O’B-S0/λ=OB，这里OB为一倒易矢量。因O’O=OB=1/λ，故△O’OB为与等腰三角形等效，O’B是一衍射线方向。由此可见，当x射线沿O’O方向入射的情况下，所有能发生反射的晶面，其倒易点都应落在以O’为球心。以1/λ为半径的球面上，从球心O’指向倒易点的方向是相应晶面反射线的方向。)6、扫面电子显微镜的成像原理与透射电子显微镜有何不同？（6分）四、综合题（具体要求：本题共2道小题，每小题10分，计20分）1、试用所学知识解释下图？（10分）得分评卷人《材料现代分析方法C》试卷第8页共6页2、试据结构因数的计算公式，推导体心立方点阵电子衍射发生消光的晶面指数规律？注，该体心立方点阵中只有一种原子。（10分）18、画图说明衍射成像的原理并说明什么是明场像，暗场像与中心暗场像答：190页图13.3明场像：让透射束透过物镜光阑而把衍射束当掉的图像。暗场像：移动物镜光阑的位置，使其光阑孔套住hkl斑点把透射束当掉得到的图像。中心暗场像：当晶粒的hkl衍射束正好通过光阑孔而投射束被当掉所得到的图像。14.画图说明衍衬成象原理，并说明什么是明场象，暗场象和中心暗场象。答：在透射电子显微镜下观察晶体薄膜样品所获得的图像，其衬度特征与该晶体材料同入射电子束交互作用产生的电子衍射现象直接有关，此种衬度被称为衍射衬度，简称“衍衬”•利用单一光束的成像方式可以简单地通过在物镜背焦平面上插入一个孔径足够小的光阑（光阑孔半径小于r）来实现。•明场:•光栏孔只让透射束通过,荧光屏上亮的区域是透射区•暗场:•光栏孔只让衍射束通过,荧光屏上亮的区域是产生衍射的晶体区njjjjjjjnjjjHKLLqHpHmfLqKpHmfF12212)}(2sin{)}(2cos{《材料现代分析方法C》试卷第9页共6页