材料现代分析方法试题

桂林电子科技大学试卷2011-2012学年第1学期课号1111160课程名称材料现代分析方法（B卷，闭卷）适用班级（或年级、专业）2专业考试时间120分钟班级学号姓名题号一二三四五六七八九十成绩满分10126018得分评卷人一、选择题（包括单选题和多选题）：（每小题1分，共10分）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；D.其它2.让透射束通过物镜光阑，而把衍射束挡掉得到图像衬度的方法，这是（A）。A.明场像；B.暗场像；C.中心暗场像；D.弱束暗场像。3．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，多余能量以X射线释放，这整个过程将产生（AC）A.光电子；B.荧光X射线；C.俄歇电子；D.特征X射线4.透射电子显微镜放大成像时是将（）。A.中间镜的物平面与与物镜的背焦面重合；B.中间镜的物平面与物镜的像平面重合；C.关闭中间镜；D.关闭物镜。5．有一倒易矢量为cbag22，与它对应的正空间晶面是（C）。A.（210）；B.（220）；C.（221）；D.（110）。6.多晶体电子衍射花样是（B）。A.规则的平行四边形斑点；B.同心圆环；C.晕环；D.整齐排列的斑点。7.薄片状晶体的倒易点形状是（C）。A.尺寸很小的倒易点；B.尺寸很大的球；C.有一定长度的倒易杆；D.倒易圆盘。8．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9．一束X射线照射到晶体上能否产生衍射取决于（A）。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。10．最常用的X射线衍射方法是（B）。A.劳厄法；B.多晶体粉末法；C.周转晶体法；D.德拜法。二、名词解释（每小题3分，共12分）1．倒易点阵:将空间点阵（真点阵或实点阵)经过倒易变换，就得到倒易点阵.倒易点阵的外形也很象点阵，但其上的节点是对应着真点阵的一组晶面。倒易点阵的空间称为倒易空间.2．偏离矢量:偏离θ时，倒易杆中心至爱瓦尔德球面交截点的距离3．二次电子:指被入射电子轰击出来的核外电子4．衍射衬度:由于晶体薄膜的不同部位满足布拉格衍射条件的程度有差异而引起的衬度；三、简答题：（每小题5分，共60分）1．影响晶体消光距离的主要物性参数和外界条件是什么?影响因素:晶胞体积,结构因子,Bragg角,电子波长。2．当X射线在原子面上发射时，相邻原子散射线在某个方向上的波程差若不为波长的整数倍，则此方向上必然不存在衍射，为什么？答：因为X射线在原子上发射的强度非常弱，需通过波程差为波长的整数倍而产生干涉加强后才可能有反射线存在，而干涉加强的条件之一必须存在波程差，且波程差需等于其波长的整数倍，不为波长的整数倍方向上必然不存在反射.3．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？答：物相定性分析的原理是根据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，它们的特征可以用各个反射晶面的晶面间距值d和反射线的强度来表征。其中晶面网间距值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。这些衍射花样有两个用途：一是可以用来测定晶体的结构，这是比较复杂的。二是用来测定物相，所以，任何一种结晶物质的衍射数据d和I是其晶体结构的必然反映，因而可以根据它们来鉴别结晶物质的物相，这个过程比较简单。分析的思路将样品的衍射花样与已知标准物质的衍射花样进行比较从中找出与其相同者即可。对食盐进行化学分析与物相定性分析，前者获得食盐化学组成，后者能获得物相组成及晶体结构。4．罗伦兹因数是表示什么对衍射强度的影响？其表达式是综合了哪几方面考虑而得出的？答：罗仑兹因数是三种几何因子对衍射强度的影响，第一种几何因子表示衍射的晶粒大小对衍射强度的影响，罗仑兹第二种几何因子表示晶粒数目对衍射强度的影响，罗仑兹第三种几何因子表示衍射线位置对衍射强度的影响。5．判别下列哪些晶面属于[111]晶带：（110），（133），（112），（132），（011），（212）。答：（110）、（112）、（011）晶面属于[111]晶带，因为它们符合晶带定律：hu+kv+lw=0。6．布拉格方程2dsinθ=λ中的d、θ、λ分别表示什么？布拉格方程式有何用途？答：dHKL表示HKL晶面的面网间距，θ角表示掠过角或布拉格角，即入射X射线或衍射线与面网间的夹角，λ表示入射X射线的波长。该公式有二个方面用途：（1）已知晶体的d值。通过测量θ，求特征X射线的λ，并通过λ判断产生特征X射线的元素。这主要应用于X射线荧光光谱仪和电子探针中。（2）已知入射X射线的波长，通过测量θ，求晶面间距。并通过晶面间距，测定晶体结构或进行物相分析。7．SEM照片可获得材料的哪些信息？电子探针分析可获得材料的哪些信息?8．下面是某立方晶系物质的几个晶面，试将它们的面间距从大到小按次序重新排列：（100），（121），（111），（220），（130），（030），（221），（110）。答：它们的面间距从大到小按次序是：（100）、（110）、（111）、（121）、（220）、（221）、（030）、（130）9．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。10.实验中选择X射线管以及滤波片的原则是什么？已知一个以Fe为主要成分的样品，试选择合适的X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。11．二次电子像在显示表面形貌衬度时有何特征?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）在深的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。12.简述简单点阵和面心点阵衍射线的系统消光规律。答：简单点阵不存在系统消光，体心点阵衍射线的系统消光规律是(h+k+l)偶数时出现反射，(h+k+l)奇数时消光。面心点阵衍射线的系统消光规律是h,k,l全奇或全偶出现反射，h,k,l有奇有偶时消光。四、综合分析题：（18分,每小题9分）1.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]。试用布拉格方程、系统消光规律判断下列晶面有无可能参与衍射：（111），（220），（311），（331）。个晶面都满足了hkl全齐全偶的条件。根据艾瓦尔德图解法在周转晶体法中只要满足sinØ1Sin2Ø=λ2(h2+k2+l2)/4a2hklsin2Ø=0.195842624------------------------------(111);sin2Ø=0.522246997-------------------------------(220);sin2Ø=0.718089621--------------------------------(311);sin2Ø=1.240376619---------------------------------(331);有以上可知331sinØ1。所以着两个晶面不能发生衍射其他的都有可能。2.阐述倒易点阵与电子衍射图之间有何对应关系?解释为何对称入射(B//[uvw])时，即只有倒易点阵原点在爱瓦尔德球面上，也能得到除中心斑点以外的一系列衍射斑点?以薄晶体电子衍射为例说明。（1）由以下的电子衍射图可见3.3.6倒易点阵与电子衍射图的关系1.电子衍射装置与电子衍射基本公式推导右图是导出电子衍射基本公式的普通电子衍射装置示意图。•电子束波长为•样品晶体置于O处，•离样品距离为L置底版•假定面间距为d的（hkl）面满足Bragg条件，则发生衍射，透射束和衍射束将和底片分别交于0’和P’。O’为衍射花样的中心斑，P’为（hkl）面的衍射斑。2tgLR∵2θ很小，一般为1~20∴sin22tg（2coscossin22cos2sin2tg）由sin2d代入上式dlLRsin2即LRd，L为相机裘度这就是电子衍射的基本公式。令kl一定义为电子衍射相机常数kgdkR（2）、在0*附近的低指数倒易阵点附近范围，反射球面十分接近一个平面，且衍射角度非常小10，这样反射球与倒易阵点相截是一个二维倒易平面。这些低指数倒易阵点落在反射球面上，产生相应的衍射束。因此，电子衍射图是二维倒易截面在平面上的投影。（3）这是因为实际的样品晶体都有确定的形状和有限的尺寸，因而，它的倒易点不是一个几何意义上的点，而是沿着晶体尺寸较小的方向发生扩展，扩展量为该方向实际尺寸的倒数的2倍。