材料分析测试方法复习题

第1页共4页一、选择题：（每题2分，共30分）1..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，多余能量将另一个L层电子打出核外，这整个过程将产生（D）。A.光电子；B.二次荧光；C.俄歇电子；D.（A+C）2.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3.最常用的X射线衍射方法是（B）。A.劳厄法；B.粉末多晶法；C.周转晶体法；D.德拜法。4.有一倒易矢量为g*=2a*+2b*+c*，与它对应的正空间晶面是（C）。A.（210）；B.（220）；C.（221）；D.（110）；。5.透射电子显微镜中不可以消除的像差是（A）。A．球差；B.像散；C.色差；D球差和像散6.面心立方晶体（111）晶面族的多重性因素是（B）。A．4；B．8；C．6；D．12。7.下面分析方法中分辨率最高的是（C）。A.SEMB.TEMC.STMDAFM8.仅仅反映固体样品表面形貌信息的物理信号是（B）。A.背散射电子；B.二次电子；C.吸收电子；D.透射电子。9．透射电镜的两种主要功能：（B）A．表面形貌和晶体结构B.内部组织和晶体结构C.表面形貌和成分价键D.内部组织和成分价键10．M层电子回迁到K层后，多余的能量放出的特征X射线称（B）A.Kα；B.Kβ；C.Kγ；D.Lα。11.德拜法中有利于提高测量精度的底片安装方法是（C）。A.正装法；B.反装法；C.偏装法；D.A+B。12.衍射仪法中的试样形状是（B）。A.丝状粉末多晶；B.块状粉末多晶；C.块状单晶；D.任意形状。13.选区光栏在TEM镜筒中的位置是（B）。A.物镜的物平面；B.物镜的像平面C.物镜的背焦面；D.物镜的前焦面。14.单晶体电子衍射花样是（A）。A.规则的平行四边形斑点；B.同心圆环；C.晕环；D.不规则斑点。15.在扫描电子显微镜中，下列二次电子像衬度最亮的区域是（D）。A.和电子束垂直的表面；B.和电子束成30º的表面；C.和电子束成45º的表面；D.和电子束成60º的表面。二、填空题：（每空1分，共10分）1.电子衍射产生的复杂衍射花样是高阶劳厄斑、超结构斑点、二次衍射、孪晶斑点和菊池花样。2.德拜照相法中的底片安装方法有：正装、反装和偏装三种。3.产生衍射的必要条件是满足布拉格方程，充分条件是衍射强度不等于0。4.当X射线管电压超过临界电压就可以产生连续谱X射线和特征谱X射线。5.运动学理论的两个基本假设是双光束近似和柱体近似。6.电子探针包括波谱仪和能谱仪两种仪器。7.今天复型技术主要应用于萃取复型方法来揭取第二相微小颗粒进行分析。第2页共4页三、判断题：（10分）1.晶体中只要有缺陷，用透射电镜就可以观察到这个缺陷。（×）2.实际电镜样品的厚度很小时,能近似满足衍衬运动学理论的条件,这时运动学理论能很好地解释衬度像。（√）3.电子衍射和X射线衍射一样必须严格符合布拉格方程。（×）4.透镜的数值孔径与折射率有关。（√）5.倒易矢量能唯一地代表对应的正空间晶面。（√）6.产生特征X射线的前提是原子内层电子被打出核外，原子处于激发状态。（√）7.TEM的分辨率既受衍射效应影响，也受透镜的像差影响。（√）8.放大倍数是判断显微镜性能的根本指标。（×）9.透射电镜图像的衬度与样品成分无关。（×）10.德拜法比衍射仪法测量衍射强度更精确。（×）四、计算题：（10分）CuKα辐射（λ=0.154nm）照射Ag（f.c.c）样品，测得第一衍射峰位置2θ=38°，试求Ag的点阵常数。答：由sin2=λ2（H2+K2+L2）/4a2（3分）可得sin2)(222LKHasin19=0.32556（2分）查表由Ag面心立方得第一衍射峰为（111），（h2+k2+l2）=3，（3分）所以代入数据2θ=38°，解得点阵常数a=0.41nm。（2分）五、简答题(4分+6分+4分+4分，共18分)1.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。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；（2分）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。（2分）2.透射电镜中如何获得明场像、暗场像和中心暗场像？答：如果让透射束进入物镜光阑，而将衍射束挡掉，在成像模式下，就得到明场象。（2分）；如果把物镜光阑孔套住一个衍射斑，而把透射束挡掉，就得到暗场像；（2分）将入射束倾斜，让某一衍射束与透射电镜的中心轴平行，且通过物镜光阑就得到中心暗场像。（2分）3.测角仪在采集衍射图时，如果试样表面转到与入射线成30°角，则计数管与人射线所成角度为多少？能产生衍射的晶面，与试样的自由表面呈何种几何关系？第3页共4页答：60度。因为计数管的转速是试样的2倍。辐射探测器接收的衍射是那些与试样表面平行的晶面产生的衍射。晶面若不平行于试样表面，尽管也产生衍射，但衍射线进不了探测器，不能被接收。4.在一块冷轧钢板中可能存在哪几种内应力？它们的衍射谱有什么特点？答：在一块冷轧钢板中可能存在三种内应力，它们是：第一类内应力是在物体较大范围内或许多晶粒范围内存在并保持平衡的应力。称之为宏观应力。它能使衍射线产生位移。(1分)第二类应力是在一个或少数晶粒范围内存在并保持平衡的内应力。它一般能使衍射峰宽化。(1分)第三类应力是在若干原子范围存在并保持平衡的内应力。它能使衍射线减弱。(2分)六、问答题（10分+12分，共22分）1.什么是缺陷的不可见性判据？如何用不可见性判据来确定位错的布氏矢量？已知一位错线在选择操作反射如果g1=（110）和g2=（111）时，位错不可见，那么它的布氏矢量是多少？(10分)答：所谓缺陷的不可见性判据是指当晶体缺陷位移矢量所引起的附加相位角正好是π的整数倍时，有缺陷部分和没有缺陷部分的样品下表面衍射强度相同，因此没有衬度差别，故而看不见缺陷。（4分）利用缺陷的不可见性判据可以来确定位错的布氏矢量。具体做法是先看到位错，然后转动样品，选择一个操作反射g1，使得位错不可见。这说明g1和位错布氏矢量垂直；再选择另一个操作反射g2，使得位错不可见；那么g1×g2就等于位错布氏矢量b。（4分）g1×g2=(110)×（111）=(1-10)2．2．面心立方结构的结构因子和消光规律是什么？（要求写出推导过程）（6分）如果电子束沿面心立方的【100】晶带轴入射，可能的衍射花样是什么，并对每个衍射斑点予以标注？（6分）答：在这种晶体结构中，每个晶胞中有4个同类原子，其坐标为（000）、（0,21,21)、（21，0,21)和（21,21，0)其各原子的散射因子相同，为fn。（1分）222432243212)](cos)(cos)(cos1[)]22(2sin)22(2sin)22(2sin)0(2sin[)]22(2cos)22(2cos)22(2cos)0(2cos[LHKHLKfLHfKHfLKffLHfKHfLKffFsHKL第4页共4页（2分）当H、K、L全为奇数或全为偶数（全奇全偶）时，H+K、H+L、K+L全为偶数。所以有衍射产生。（2分）当H、K、L中有两个偶数或两个奇数（奇偶混杂）时，H+K、H+L、K+L中必有两个为奇数，一个为偶数，故无衍射产生。（1分）根据晶带轴定理面心立方的【100】晶带轴包含的晶面有{001}{011}{002}{022}等晶面，但根据以上消光规律，只有{002}{022}全为偶数的晶面才能产生衍射，（3分）因此，衍射花样应为（3分）222216)1111(ffFHKL0)1111(222fFHKL