武科大材料测试方法考试重点

1武汉科技大学材料研究方法重点及答案1.矿物的折射率受哪些因素的影响？矿物的化学组成与晶体结构。2.什么叫光率体及光率体的主切面？如果入射偏光的振动方向与一轴晶晶体的Z晶轴垂直或斜交，光波进入晶体后的情况又将如何？什么是光轴？光率体表示光波在晶体中传播时，折射率值随光波振动方向变化的一种立体几何图形或光性指示体。光率体的主切面指包含光率体两个主轴的切面，一轴晶的主切面为平行于光轴的椭圆切面，也是最大双折射率的切面；二轴晶矿物的主切面有Ng-Nm，Nm-Np，Ng-Np三个椭圆切面。若入身偏光的振动方向与一轴晶晶体的z晶轴垂直，即光波沿着光轴方向入射，则光波进入晶体后不发生双折射现象；当与Z晶轴斜交时，光波进入晶体后会发生双折射。光轴是与光性非均质体的光率体中与圆切面相垂直的轴。一轴晶矿物的光轴是其光率体的旋转轴，二轴晶矿物的光轴是与两个Nm-Nm圆切面相垂直的两根轴。3.作出四方晶系矿物⊥Z晶轴和//Z晶轴切片上对应的光率体切面。四方晶系矿物属中级晶族，即是一轴晶矿物，⊥Z晶轴切片上对应的光率体切面是一半径为No的圆切面；//Z晶轴切片上对应的光率体切面是半径分别为No和Ne的椭圆切面。4.莫来石是斜方晶系矿物，测得其各晶轴对应的折射率分别为：Nx=1.642；Ny=1.644；Nz=1.654，试做出莫来石的光率体，并求其光性正负。斜方晶系矿物属低级晶族，故莫来石是二轴晶矿物，相应地，Ng=Nz=1.654；Nm=Ny=1.644；Np=Nx=1.642；莫来石的光率体为一以此三个折射率为半径的三轴不等的椭球体。因Ng-Nm=1.654-1.644=0.01Nm-Np=1.644-1.642=0.002，故莫来石为二轴晶正光性矿物。5.作出二轴晶光率体的主切面。分别以Ng-Nm，Nm-Np，Ng-Np为半径的三个椭圆切面。6.何为矿物的光性方位？光性方位表示光率体主轴与晶体结晶轴之间存在着的某种一定的空间关系。7.设普通角闪石Ng=1.701，Nm=1.691，Np=1.665，Nm=y，Ng∧Z=30°，β=106°。确定普通角闪石的光性符号，做出各主轴面上的光性方位图。8.矿物在单偏光镜下可以观察哪些光性？形态、解理、颜色、多色性、吸收性、突起、闪突起、糙面、边缘、贝克线、色散线等。9.矿物在单偏光镜下的颜色与那些因素有关？一、与矿物自身的吸收性有关；二、与薄片的厚度有关。10.什么是矿物切面的双折率？矿物在单偏光镜下的哪些光性受矿片双折率的影响？对于这些光性的观察应当选择哪种切片方向的矿片？非均质矿物的切面上有两个折射率，它们的差值即为该切面上的双折射率。在单偏光镜下，矿物的多色性、吸收性和闪突起受矿片双折射率影响。11.什么是正交偏光镜间矿片的消光现象？不同的矿片在正交偏光镜下的消光现象有何不同？说明石英砂岩矿片中其⊥OA和斜交OA晶粒切面在正交偏光镜下呈现的现象。正交偏光镜间矿片的消光现象即指矿片在正交偏光镜下观察到视域全黑的现象。在正交偏光镜下，均质体和非均质体垂直光轴的矿片呈现全消光现象，即转动载物台360度，视域全黑；非均质体非垂直光轴的矿片呈现四明四暗消光，即转动载物台360度，干涉色发生四次明暗交替变化。在正交偏光镜下，石英砂矿片中其⊥OA晶粒切面呈现全消光现象，斜交OA晶粒切面呈现一级灰白干涉色，且载物台转动360度，干涉色呈现四次明暗交替变化。12.矿片的干涉色与矿片的颜色有何差别？P68最后一段。13.二轴晶矿物各主切面上的干涉色是否相同，为什么？其最高干涉色应出现在哪种切面2上？此切面上的干涉图形特点如何？不相同，因为矿物的干涉色与两束偏光的光程差有关，而光程差R=d×△N，二轴晶矿物各主切面上的双折射率不同，故产生的干涉色也不相同。其最高干涉色应出现在双折射率（△N=Ng-Np）最大的切面上，即以Ng、Np为半径的椭圆切面。在此切面上的干涉图形称为瞬变干涉图，当Bxa和Bxo方向与目镜十字丝重合时，视域呈现一粗大的黑十字，几乎占满整个视域，且轮廓模糊不清，稍微转动载物台，黑十字立即分裂并退出视域。14.当矿片对应的光程差分别为540nm和3000nm时，将呈现何种干涉色？R=540nm时，呈现一级深红干涉色；R=3000nm时，呈现高级白干涉色。15.什么是补色法则？补色法则：同名半径平行，干涉色级序升高；异名半径平行，干涉色级序降低。16.什么是矿片的消色现象？其与矿片的消光现象有何不同？消色现象指两个矿片叠加在正交偏光镜下，当两个矿片的异名半径平行时，总的光程差R=R1-R2，R1=R2时，R=0，视域呈现黑暗的现象。而矿片的消光现象指在正交偏光镜下，单个的均质体矿片或非均质体垂直光轴的矿片产生的全消光现象（△N=0,R=d×△N=0）和非均质体非垂直光轴的矿片的四明四暗消光现象(矿片的长短轴分别平行于上、下偏光镜使光不能透过上偏光镜)。17.已知橄榄石Ng=1.689，Nm=1.670，Np=1.654，求⊥Bxa、⊥Bxo以及//AP切面上的干涉色。（标准薄片厚度为0.03mm）因Ng-Nm=1.689-1.670=0.019Nm-Np=1.670-1.654=0.016，故Bxa=Ng，Bxo=Np，而⊥Bxa切面为Nm-Np面，R=d×（Nm－Np)=0.03mm×0.016=480nm，故⊥Bxa切面上的干涉色为一级深红；⊥Bxo切面为Ng-Nm面，R=d×（Ng－Nm)=0.03mm×0.019=570nm，故⊥Bxo切面上的干涉色为二级深蓝；而//AP切面为Nm-Nm面，双折射率为0，故//AP切面上发生全消光现象，无干涉色。18.查有关光性矿物学或矿物光性鉴定方面的书籍，列出6种常见的耐火矿物的最高干涉色。石英矿物的最高干涉色为一级黄白；橄榄石矿物最高干涉色为三级绿；绢云母的最高干涉色为Ⅱ级蓝；水镁石（氢氧化镁）最高干涉色为Ⅰ级紫红；金红石最高干涉色为高级白；石膏最高干涉色I级白-黄白；钠长石最高干涉色Ⅰ级灰白-Ⅰ级黄白；方解石高级白干涉色；白云石高级白干涉色。19.如何区别均质体和非均质体⊥OA矿片？在正交偏光下全消光的矿物在锥光系统下呈现干涉图的是非均质体⊥OA矿片；在正交偏光下全消光的矿物在锥光系统下仍全消光的是均质体矿片。20.石英和方解石均为一轴晶矿物，它们的最大双折率分别为0.009和0.172，二者⊥OA切面上干涉图形特征是否完全相同？不完全相同，虽然在垂直于光轴的切面上均呈现黑十字与等色圈，且旋转载物台，均不发生变化，但双折射率越大，黑十字越细而等色圈越密。21.说明进行透明矿物光性鉴定采用的试样形式和光路装置构造。用于透明矿物光性鉴定的试样形式有：一轴晶垂直光轴的切片、一轴晶斜交光轴的切片；二轴垂直Bxa切片、二轴晶垂直光轴切片和斜交光轴的切片；鉴定透明矿物光性的光路是锥光系统，即在正交偏光系统的基础上，加上聚光镜，换上高倍物镜，推进勃氏镜。22.简要说明下述问题的解决步骤（注意清晰和完整）：·如何区分均质体和非均质体—在正交偏光系统和锥光系统下观察均是全消光现象的是均质体；在正交偏光系统下观察到全消光现象，而在锥光系统下观察到黑十字的是非均质体垂直光轴的切片；在正交偏光系统下观察到四明四暗消光现象，在锥光系统下观察到闪图的是非均质体平行光轴的切片；在正交偏光系统下观察到四明四暗消光现象，在锥光系统下3观察到部分黑十字或黑臂的是非均质体斜交光轴切片。·如何确定矿物的轴性和光性----在锥光系统下观察，若观察到黑十字或黑臂和干涉色色圈，且转动载物台，黑十字不发生变化或黑臂上下左右平移的为一轴晶矿物…23.简要说明对材料进行光学显微分析可以获得哪些信息。形态、数量、尺寸及分布。24.要求对锆莫来石原料的相组成及其分布进行分析，可以采用光学显微分析技术吗？如何获得所要求的信息？25.采用溶胶-凝胶法制备Al2O3纳米粉体时，需确定最终产品Al2O3是晶态还是非晶态；以及Al2O3粉体的粒度分布。可以采用光学显微分析技术吗？为什么？第二部分材料测试方法重点.X射线滤波片的选取原则：Z靶﹤40时Z滤=Z靶--1，Z靶﹥40时Z滤=Z靶—2。Fe—MnCo—FeNi—CoCu—NiP13倒点阵（倒格子）是一种虚构的数学工具；正交点阵：P21布拉格定律：推导见21—22页课本；产生衍射的条件—：2dsinQ=nλ，n称为衍射级数Q角称为布拉格角或半衍射角（通常将入射线和衍射线之间的交角2Q称为衍射角）。只有晶面间距大于λ/2的晶面才能产生衍射。4P25衍射方法λQ实验条件劳厄法变不变连续X射线照射固定单晶体转动晶体法不变部分变化单色X射线照射转动单晶体粉晶法不变变单色X射线照射粉晶或多晶试样衍射仪法不变变单色X射线照射多晶体或转动的单晶体P29晶胞对X射线的散射结构因子F（hkl）表示沿着（hkl）晶面族的反射方向的散射能力。P32系统消光现象图表见课本1-5P47粉末法制作试样的粉末或多晶体的晶粒都应当足够小，通常在10—40nm，P57衍射仪通常按以下方式工作:（1）连续扫描：（2）步进扫描（阶梯扫描），P70—75定量相分析1、直接对比法：只适用于待测试样中各相的晶体结构为已知的情况；2、外标法：是对比试样中待测的第j相的某条衍射线和纯j相（外标物质）的同一条衍5射线的强度来获得第j相含量的方法。原则上只能应用于两相系统。3、内标法：以掺入试样内某已知物相的衍射线为标准。当试样中所含物相数n﹥2时，而且各相的质量吸收系数又不相同时，常需往试样中加入某种标准物质（称之为内标物质）来帮助分析，这种方法统称为内标法。4、K值法：内标法的改进，与传统的内标法相比，不用绘制定标曲线，因而免去了许多繁复的实验，使分析手续大为简化。缺点是常数C与标准物质的掺入量W有关。P105像差：实际的电磁透镜并不能完全满足上述条件，因此从物面上一点散射出的电子束，不一定全部会聚在一点，或者物面上的各点并不按比例成像于同一平面内，结果图像模糊不清，或者与原物的几何形状不完全相似，这种现象称为像差。像差分为几何像差和色差两种：几何像差—由于透镜磁场几何形状上的缺陷而造成的像差；色差—由于电子波的波长或能量发生一定幅度的改变而造成的像差。球差：是由于电磁透镜磁场的近轴区和远轴区对电子束的会聚能力不同而造成的。球差是限制电子透镜分辨本领最主要的因素。P107电磁透镜场深（景深）大、焦深长的特点。场深：指在不影响透镜成像分辨率的前提下，物平面可沿透镜轴移动的距离，场深反映了试样可在物平面上、下沿镜轴移动的距离或试样超过物平面所允许的厚度。焦深：在不影响透镜成像分辨率的前提下，像平面可沿透镜轴移动的距离，焦深反映了观察屏或照相底板可在像平面上、下沿镜轴移动的距离。电子与物质的相互作用：一束细聚焦的电子束轰击试样表面时，入射电子与试样的原子核和核外电子将产生弹性或非弹性散射作用，并激发出反映试样形貌、结构和组成的各种信息，有：二次电子、背散射电子、阴极荧光、特征X射线、入射电子束、俄歇过程和俄歇电子、吸收电子、透射电子等。P1141、背散射电子：入射电子在样品中经散射后再从上表面射出来的电子。反映样品表面不同取向、不同平均原子量的区域差别。2、二次电子：由样品中原子外壳层释放出来，在扫描电子显微术中反映样品上表面的形貌特征。3X射线：入射电子在样品原子激发内层电子后外层电子跃迁至内层时发出的光子。4、俄歇电子：入射电子在样品原子激发内层电子后外层电子跃迁至内层时，多余能量转移给外层电子，使外层电子挣脱原子核的束缚，成为俄歇电子。5、透射电子:电子穿透样品的部分。这些电子携带着被样品吸收、衍射的信息，用于透射电镜的明场像和透射扫描电镜的扫描图像,以揭示样品内部微观结构的形貌特征。P114-117背散射电子和二次电子二次电子：入射电子与样品相互作用后，使样品原子较外层电子（价带或导带电子）电离产生的电子，称二次电子。二次电子能量比较低，习惯上把能量小于50eV电子统称为二次电子，仅在样品表面5nm－10nm的深度内才能逸出表面，这是二次电子分辨率高的重要原因之一。二次电子象是表面形貌衬度