材料研究与测试方法复习题答案版

大功率转靶衍射仪与普通衍射仪相比，在哪两方面有其优越性？答：①提高X射线强度：②缩短了试验时间2、何为特征X射线谱？特征X射线的波长与（管电压）、（管电流）无关，只与（阳极材料）有关。

答：由若干条特定波长的谱线构成。

当管电压超过一定的数值（激发电压V激）时产生。

不同元素的阳极材料发出不同波长的X射线。

因此叫特征X射线。

什么是Ka射线？在X射线衍射仪中使用的是什么类型的X射线？答：L壳层中的电子跳入K层空位时发出的X射线，称之为Ka射线。

Ka射线的强度大约是K 6射线强度的5倍，因此，在实验中均采用Ka射线。

Ka谱线又可分为Kal和Ka 2, K a 1的强度是K a 2强度的2倍，且Kal和Ka 2射•线的波长非常接近，仅相差0.004A左右，通常无法分辨，因此，一般用Ka来表示。

但在实际实验中有可能会出现两者分开的情况。

AI是面心立方点阵，点阵常数a=4.049A,试求（111）和（200）晶面的面间距。

计算公式为:dhkl=a （h2+k2+l2）-l/2答：dlll=4.049/（12+12+12）-l/2=2.338A：d200=4.049/（22）-l/2=2.0245A说说不相干散射对于衍射分析是否有利？为什么？答：有利。

不相干散射线由于波长各不相同，因此不会互相干涉形成衍射，所以它们散布于各个方向，强度一般很低，它们在衍射工作中只形成连续的背景。

不相干散射的强度随sin 0/'的增大而增强，而且原子序数越小的物质，其不相干散射愈大，造成对衍射分析工作的不利影响。

6、在X射线衍射分析中，为何要选用滤波片滤掉KB射线？说说滤波片材料的选取原则。

实验中，分别用Cu靶和M。

靶，若请你选滤波片，分别选什么材料？答：（1）许多X射线工作都要求应用单色X射线，由于Ka谱线的强度高，因此当要用单色X 射线时，一般总是选用Ka谱线。

但从X射线管发出的X射线中，当有Ka线时，必定伴有KB 谱线及连续光谱，这对衍射工作是不利的，必须设法除去或减弱之，通常使用滤波片来达到这一目的。

期末考试卷：材料现代测试分析方法和答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 下列哪一项不是材料现代测试分析方法？A. 扫描电子显微镜（SEM）B. 光学显微镜（OM）C. 质谱仪（MS）D. 能谱仪（EDS）2. 在材料现代测试分析中，哪种技术可以用于测量材料的晶体结构？A. X射线衍射（XRD）B. 原子力显微镜（AFM）C. 扫描隧道显微镜（STM）D. 透射电子显微镜（TEM）3. 下列哪种测试方法主要用于分析材料的表面形貌？A. 扫描电子显微镜（SEM）B. 透射电子显微镜（TEM）C. 原子力显微镜（AFM）D. 光学显微镜（OM）4. 在材料现代测试分析中，哪种技术可以用于测量材料的磁性？A. 振动样品磁强计（VSM）B. 核磁共振（NMR）C. 红外光谱（IR）D. 紫外可见光谱（UV-Vis）5. 下列哪种测试方法可以同时提供材料表面形貌和成分信息？A. 扫描电子显微镜（SEM）B. 原子力显微镜（AFM）C. 能谱仪（EDS）D. 质谱仪（MS）二、填空题（每题2分，共20分）1. 扫描电子显微镜（SEM）是一种利用_____________来扫描样品表面，并通过_____________来获取样品信息的测试方法。

2. 透射电子显微镜（TEM）是一种利用_____________穿过样品，并通过_____________来观察样品内部结构的测试方法。

3. 原子力显微镜（AFM）是一种利用_____________与样品表面相互作用，并通过_____________来获取表面形貌和力学性质的测试方法。

4. 能谱仪（EDS）是一种利用_____________与样品相互作用，并通过_____________来分析样品成分的测试方法。

5. 振动样品磁强计（VSM）是一种利用_____________来测量样品磁性的测试方法。

三、简答题（每题10分，共30分）1. 请简要介绍扫描电子显微镜（SEM）的工作原理及其在材料测试中的应用。

材料研究方法试卷A答案The document was finally revised on 2021一、名词解释（每题5分，共20分）1、短波限各种管电压下的连续X射线谱都具有一个最短的波长值，该波长值称为短波限。

2、光电效应光电效应是入射X射线的光量子与物质原子中电子相互碰撞时产生的物理效应。

当入射光量子的能量足够大时，可以从被照射物质的原子内部（例如K壳层）击出一个电子，同时外层高能态电子要向内层的K空位跃迁，辐射出波长一定的特征X射线。

这种以光子激发原子所发生的激发和辐射过程称为光电效应。

3、相干散射当入射线与原子内受核束缚较紧的电子相遇，光量子不足以使原子电离，但电子可在X射线交变电场作用下发生受迫振动，这样的电子就成为一个电磁波的发射源，向周围辐射电磁波，这些散射波之间符合波长相等、频率相同、位相差相同的光的干涉条件，故称相干散射。

4、球差球差即球面像差，是由于电磁透镜的中心区域和边缘区域对电子的折射能力不符合预定的规律而造成的像差。

二、简答题（每题10分，共40分）1、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。

分析以铁为主的样品，应该选用Co或Fe靶的X射线管，它们的分别相应选择Fe和Mn为滤波片。

2、比较物相定量分析的外标法、内标法、K值法、直接比较法和全谱拟合法的优缺点？答：外标法就是待测物相的纯物质作为标样以不同的质量比例另外进行标定，并作曲线图。

外标法适合于特定两相混合物的定量分析，尤其是同质多相（同素异构体）混合物的定量分析。

内标法是在待测试样中掺入一定量试样中没有的纯物质作为标准进行定量分析，其目的是为了消除基体效应。

复习题一、名词解释=0而使衍射线有规律消失的现象称为系统消光。

1、系统消光: 把由于FHKL2、X射线衍射方向: 是两种相干波的光程差是波长整数倍的方向。

3、Moseley定律：对于一定线性系的某条谱线而言其波长与原子序数平方近似成反比关系。

4、相对强度：同一衍射图中各个衍射线的绝对强度的比值。

5、积分强度：扣除背影强度后衍射峰下的累积强度。

6、明场像暗场像：用物镜光栏挡去衍射束，让透射束成像，有衍射的为暗像，无衍射的为明像，这样形成的为明场像；用物镜光栏挡去透射束和及其余衍射束，让一束强衍射束成像，则无衍射的为暗像，有衍射的为明像，这样形成的为暗场像。

7、透射电镜点分辨率、线分辨率：点分辨率表示电镜所能分辨的两个点之间的最小距离；线分辨率表示电镜所能分辨的两条线之间的最小距离。

8、厚度衬度:由于试样各部分的密度(或原子序数)和厚度不同形成的透射强度的差异；9、衍射衬度：由于晶体薄膜内各部分满足衍射条件的程度不同形成的衍射强度的差异；10相位衬度：入射电子收到试样原子散射，得到透射波和散射波，两者振幅接近，强度差很小，两者之间引入相位差，使得透射波和合成波振幅产生较大差异，从而产生衬度。

11像差：从物面上一点散射出的电子束，不一定全部聚焦在一点，或者物面上的各点并不按比例成像于同一平面，结果图像模糊不清，或者原物的几何形状不完全相似，这种现象称为像差球差：由于电磁透镜磁场的近轴区和远轴区对电子束的汇聚能力不同造成的像散：由于透镜磁场不是理想的旋转对称磁场而引起的像差色差：由于成像电子的波长（或能量）不同而引起的一种像差12、透镜景深：在不影响透镜成像分辨本领的前提下，物平面可沿透镜轴移动的距离13、透镜焦深：在不影响透镜成像分辨本领的前提下，像平面可沿透镜轴移动的距离14、电子衍射：电子衍射是指当一定能量的电子束落到晶体上时，被晶体中原子散射，各散射电子波之间产生互相干涉现象。

它满足劳厄方程或布拉格方程，并满足电子衍射的基本公式Lλ=Rd L是相机长度，λ为入射电子束波长，R是透射斑点与衍射斑点间的距离。

材料分析测试方法课后习题答案1.X射线学有几个分支？每个分支的研究对象是什么？答：X射线学分为三大分支：X射线透射学、X射线衍射学、X射线光谱学。

X射线透射学的研究对象有人体，工件等，用它的强透射性为人体诊断伤病、用于探测工件内部的缺陷等。

X射线衍射学是根据衍射花样，在波长已知的情况下测定晶体结构，研究与结构和结构变化的相关的各种问题。

X射线光谱学是根据衍射花样，在分光晶体结构已知的情况下，测定各种物质发出的X射线的波长和强度，从而研究物质的原子结构和成分。

2.分析下列荧光辐射产生的可能性，为什么？（1）用CuKαX射线激发CuKα荧光辐射；（2）用CuKβX射线激发CuKα荧光辐射；（3）用CuKαX射线激发CuLα荧光辐射。

答：根据经典原子模型，原子内的电子分布在一系列量子化的壳层上，在稳定状态下，每个壳层有一定数量的电子，他们有一定的能量。

最内层能量最低，向外能量依次增加。

根据能量关系，M、K层之间的能量差大于L、K成之间的能量差，K、L层之间的能量差大于M、L层能量差。

由于释放的特征谱线的能量等于壳层间的能量差，所以Kß的能量大于Ka的能量，Ka能量大于La的能量。

因此在不考虑能量损失的情况下：（1）CuKa能激发CuKa荧光辐射；（能量相同）（2）CuKß能激发CuKa荧光辐射；（Kß>Ka）（3）CuKa能激发CuLa荧光辐射；（Ka>la）3.什么叫“相干散射”、“非相干散射”、“荧光辐射”、“吸收限”、“俄歇效应”？答：⑴当χ射线通过物质时，物质原子的电子在电磁场的作用下将产生受迫振动，受迫振动产生交变电磁场，其频率与入射线的频率相同，这种由于散射线与入射线的波长和频率一致，位相固定，在相同方向上各散射波符合相干条件，故称为相干散射。

⑵当χ射线经束缚力不大的电子或自由电子散射后，可以得到波长比入射χ射线长的χ射线，且波长随散射方向不同而改变，这种散射现象称为非相干散射。

材料研究方法课后习题答案第一章绪论1. 材料时如何分类的？材料的结构层次有哪些？答：材料按化学组成和结构分：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料材料的结构层次有：微观结构、亚微观结构、显微结构、宏观结构。

2.材料研究的主要任务和对象是什么？有哪些相应的研究方法？答：任务：研究、制造和合理使用各类材料。

研究对象：材料的组成、结构和性能。

研究方法：图像分析法、非图形分析法：衍射法、成分谱分析。

成分谱分析法：光谱、色谱、热谱等；光谱包括：紫外、红外、拉曼、荧光；色谱包括：气相、液相、凝胶色谱等；热谱包括：DSC、DTA等。

3.材料研究方法是如何分类的？如何理解现代研究方法的重要性？答：按研究仪器测试的信息形式分为图像分析法和非图形分析法；按工作原理，前者为显微术，后者为衍射法和成分谱分析。

重要性：1）理论：新材料的结构鉴定分析；2）实际应用需要：配方剖析、质量控制、事故分析等。

第二章光学显微分析1.区分晶体的颜色、多色性及吸收性，为何非均质体矿物晶体具有多色性？答：颜色：晶体对白光中七色光波选择吸收的结果。

多色性：由于光波和晶体中的振动方向不同，使晶体颜色发生改变的现象。

吸收性：颜色深浅发生改变的现象称为吸收性。

光波射入非均质矿物晶体时，振动方向是不同的，折射率也是不同的，因此体现了多色性。

2.什么是贝克线？其移动规律如何？有什么作用？答：在两个折射率不同的物质接触处，可以看到比较黑暗的边缘，称为晶体的轮廓。

在轮廓附近可以看到一条比较明亮的细线，当升降镜筒时，亮线发生移动，这条较亮的细线称为贝克线。

移动规律：提升镜筒，贝克线向折射率答的介质移动。

作用：根据贝克线的移动规律，比较相邻两晶体折射率的相对大小。

3.什么是晶体的糙面、突起、闪突起？决定晶体糙面和突起等级的因素是什么？答：糙面：在单偏光镜下观察晶体表面时，可发现某些晶体表面较为光滑，某些晶体表面显得粗糙呈麻点状，好像粗糙皮革一样这种现象称为糙面。

第］章1、 材'料是如何分类的？材料的结构层次有哪些？答：材料按化学组成和结构分为：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料：按性能特征分为：结构材料、功能材料；按川途分为：建筑材料、航空材料、电子材料、半导体材料、生物材料、医川材料。

材料的结构层次有：微观结构、亚微观结构、显微结构、宏观结构。

2、 材料研究的主要任务和对象是什么，有哪些相应的研究方法？答：任务：材料研究应着垂于探索制备过程前后和使川过程中的物质变化规律，也就是在此基础上探明材料的 组成（结构）、合成（工艺过程）、性能和效能及其Z 间的相互关系，或者说找出经一定工艺流程获得的材料的组 成（结构）对于材料性能与川途的影响规律，以达到对材料优化设计的口的，从而将经验性工艺逐步纳入材料科 学与工程的轨道.研究对象和相应方法见书第三页表格。

3、 材料研究方法是如何分类的？如何理解现代研究方法的重要性？答：按研究仪器测试的信息形式分为图像分析法和非图像分析法；按工作原理，前者为显微术，后者为衍 射法和成分谱分析。

第2章1、简述现代材料研究的主X 射线实验方法在材料研究屮有那些主要应川？ 答：现代材料研究的主X 射线实验方法在材料研究中主要佇以下儿种应丿山（1） X 射线物相定性分析：用于确定物质中的物相组成（2） X 射线物相定量分析：用于测定某物相在物质中的含量（3） X 射线晶体结构分析：用于推断测定晶体的结构 2、试推导Bragg 方程，并对方程中的主要参数的范围确定进行讨论. 答：见书第97页。

1 X 射线衍射试'验主要有那些方法，他们各有哪些应用，方法及研究对象.答:方法及样晶的制备简单，所以，在科学研究和实际生产中的应川不可缺少；而劳厄法和转晶法主要应川于单晶 体的研究，特别是在晶体结构的分析中必不可少，在某种场合下是无法替代的。

第3章1、如何提高显微镜分辨本领，电子透镜的分辨本领受哪些条件的限制？答：分辨木领：指显微镜能分辨的样需上两点间的最小距离；以物镜的分辨木领来定义显微镜的分辨木领。

第一章一、选择题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. 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。

3. 当X射线发生装置是Cu靶，滤波片应选（ C ）A．Cu；B. Fe；C. Ni；D. Mo。

4. 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5.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）（多选题）A.光电子；B. 二次荧光；C. 俄歇电子；D. （A+C）二、正误题1. 随X射线管的电压升高，λ0和λk都随之减小。

（）2. 激发限与吸收限是一回事，只是从不同角度看问题。

（）3. 经滤波后的X射线是相对的单色光。

（）4. 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。

（）5. 选择滤波片只要根据吸收曲线选择材料，而不需要考虑厚度。

（）三、填空题1. 当X射线管电压超过临界电压就可以产生连续X射线和特征X射线。

2. X射线与物质相互作用可以产生俄歇电子、透射X射线、散射X 射线、荧光X射线、光电子、热、、。

3. 经过厚度为H的物质后，X射线的强度为。

4. X射线的本质既是波长极短的电磁波也是光子束，具有波粒二象性性。

5. 短波长的X射线称，常用于；长波长的X射线称，常用于。

习题1. X 射线学有几个分支？每个分支的研究对象是什么？2. 分析下列荧光辐射产生的可能性，为什么？（1）用CuK αX 射线激发CuK α荧光辐射；（2）用CuK βX 射线激发CuK α荧光辐射；（3）用CuK αX 射线激发CuL α荧光辐射。

3. 什么叫“相干散射”、“非相干散射”、“荧光辐射”、“吸收限”、“俄歇效应”、“发射谱”、“吸收谱”？4. X 射线的本质是什么？它与可见光、紫外线等电磁波的主要区别何在？用哪些物理量描述它？5. 产生X 射线需具备什么条件？6. Ⅹ射线具有波粒二象性，其微粒性和波动性分别表现在哪些现象中？7. 计算当管电压为50 kv 时，电子在与靶碰撞时的速度与动能以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大动能。

《材料测试方法》习题及习题解答盐城工学院材料工程学院第一部分X-射线衍射物相分析1-1 计算0.071nm(MoKα)和0.154nm(CuKα)的X-射线的振动频率和能量。

ν=c/λ=3*108/(0.071*10-9)=4.23*1018S-1E=hν=6.63*10-34*4.23*1018=2.8*10-15 Jν=c/λ=3*108/(0. 154*10-9)=1.95*1018S-1E=hν=6.63*10-34*2.8*1018=1.29*10-15 J1-2 计算当管电压为50kV时，电子在与靶碰撞时的速度与动能以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大动能.c=3*108m/s, E=eV=1.602*10-19*50*103=8.01*10-15 Jλ=1.24/50=0.0248 nm E=8.01*10-15 J(全部转化为光子的能量)1-3 分析下列荧光辐射产生的可能性，为什么？用CuKαX射线激发CuKα荧光辐射；不可能用CuKβX射线激发CuKα荧光辐射；可能用CuKβX射线激发CuLα荧光辐射；不可能1-4 计算空气对CuKα的质量吸收系数和线吸收系数（假定空气中只有质量数为80％的氮、质量分数20％的氧，空气的密度为1.29＊10-3g/cm3）。

N2对CuKα的质量吸收系数=8.51O2对CuKα的质量吸收系数=12.7空气的对CuKα的质量吸收系数=0.8*8.51+12.7*0.2=9.34 cm2/g空气的对CuKα的线吸收系数μ1=9.34*1.29*10-3 g/cm3=1.204*10-2g.cm-11-5 为使CuKα线的强度衰减50%，需要多厚的Ni滤波片？（Ni的密度为8.9 g/cm3 ）由I=I0exp(-μ1x)μ1=49.3,ρ=8.90g/cm30.5=exp(-49.3*8.90x)=exp(-438.77x)x=0.00158cm1-6 试计算Cu的K系激发电压。

复习题一．名词解释1.系统消光2.X射线衍射方向3.二次电子4.差热分析5.差示扫描量热法6.外推始点温度7.拉曼效应8.Moseley定律9.化学位移 10.光电效应 11.衍射衬度像 12.质厚衬度像 13.相位衬度像二．简答题1. X射线谱有哪两种基本类型？各自的含义是什么？2.X射线是怎么产生的？连续X射线谱有何特点？3.何谓Kα射线/何谓Kβ射线？这两种射线中哪种射线强度大？哪种射线的波长短？4.什么方向是晶体对X射线的衍射的衍射方向？6. 布拉格方程的由来、表达、阐明的问题及所讨论的问题?7. 晶体使X射线产生衍射的充分条件是什么？何谓系统消光？8.粉晶X射线衍射卡片（JCPDF卡）检索手册的基本类型有哪三种？每种手册如何编排？每种物相在手册上的形式？9.在进行混合物相的X射线衍射线定性分析鉴定时，应特别注意优先考虑的问题有哪些？10.电子束与物质相互作用可以获得哪些信息？12.简述电子透镜缺陷的种类及产生的原因? 如何提高它的分辨率？13.透射电子显微图象包括哪几种类型？14.散射衬度与什么因素有关？这种图象主要用来做什么？15.衍射衬度与什么因素有关？这种图象主要用来做什么？16.何谓明场象？何谓暗场象？17.何谓二次电子？扫描电镜中二次电子象的衬度与什么因素？为什么？最适宜研究什么？18.何背散射电子？扫描电镜中背散射电子象的衬度与什么因素有关？为什么？最适宜研究什么？19.什么是X射线的能谱分析和波谱分析？X射线显微分析方法有哪三种？20.何为差热分析？差热分析的基本原理是什么21.何为差示扫描量热?差示扫描量热分析的基本原理是什么？22.DTA和DSC的主要区别是什么?23.如何确定外推始点温度?24. 影响差热曲线主要因素有哪些?25.分子振动吸收红外辐射必须满足哪些条件?26.简述拉曼光谱的原理及特点。

27. 红外光谱与拉曼光谱的比较？28. X射线光电子能谱是一种什么分析方法？它的基本原理是什么？29. 何为化学位移? 化学位移规律？30. XPS伴线有哪些？并简明说明之?31. X射线光电子能谱的分析应注意哪些问题？三.综合题就具体的测试项目，根据你所学过的现代测试技术挑选最佳的测试方法(是否能测试，是否是最精确、最快速、最经济等)：（1）.尺寸小于5µ的矿物的形貌观察分析；（2）.有机材料中化学键的分析鉴定；（3）.多晶材料的物相分析鉴定；（4）.热稳定性和相变温度的测定；（5）.矿物中包裹体或玻璃气泡中物质的鉴定分析；（6）.表面或界面元素化学状态分析；（7）.晶界上杂质的化学成分定量分析；（8）.晶界条纹或晶体缺陷（如位错、层错等）的观察分析；（9）.粉晶物相的定量分析；（10）.纳米材料的形貌观察四.计算题1. Lu2O3，立方晶系，已知a=1.0390 nm，问用Co靶的K1=0.17980nm照射，(400)面网组能产生几条衍射线？五.分析题正交晶系YBa2Cu3O7晶体的X射线衍射数据d（面间距）、I/I（相对强度）、hkl(衍射指数)如下：衍射线编号d(Å)I/I0hkl 衍射线编号d(Å)I/Ihkl1 3.71 15 200 16 2.095 5 1232 3.67 60 121 17 2.020 20 3303 3.60 15 002 18 2.009 15 312,1504 3.14 100 211,1319 1.999 15 0515 3.12 75 031 20 1.982 2 2136 3.09 70 112 21 1.975 15 0337 3.02 20 220 22 1.866 10 4008 2.958 15 022 23 1.835 30 2429 2.590 10 040,20224 1.805 2 00410 2.391 10 231 25 1.780 2 41111 2.365 5 132 26 1.727 2 11412 2.340 2 013 27 1.675 5 40213 2.140 5 321 28 1.642 10 161,32314 2.131 5 204 29 1.623 2 20415 2.108 2 042 30 1.602 2 431 1．将其中的衍射数据整理成一套Hanawalt索引查找物相的形式.2. 根据衍射线出现的规律,判断YBa2Cu3O7晶体空间格子的类型，简述系统消光规律3. 在进行混合物相的X射线衍射线定性分析鉴定时，应特别注意优先考虑的问题有哪些？。

材料研究与测试方法复习题复习题一、名词解释1、系统消光2、某射线衍射方向3、Moeley定律4、相对强度5、积分强度6、明场像暗场像7、透射电镜点分辨率、线分辨率8、厚度衬度9、衍射衬度10相位衬度11球差、像散、色差12、透镜景深13、透镜焦长14、电子衍射15、二次电子16、背散射电子17、差热分析18、差示扫描量热法19、热重分析20综合热分析21、外推始点温度22、拉曼效应23、拉曼位移24、瑞利散射25、化学位移26、光电效应27、荷电效应二、简答题1、某射线谱有哪两种基本类型？各自的含义是什么？2、某射线是怎么产生的？连续某射线谱有何特点？3、何谓Ka射线/何谓Kβ射线？这两种射线中哪种射线强度大？哪种射线的波长短？4、晶体对某射线的散射包括哪两类？四种基本类型的空间点阵是什么？5、结构因子的概念6、布拉格方程的表达式、阐明的问题及所讨论的问题？7、晶体使某射线产生衍射的充分条件是什么？何谓系统消光？8、粉晶某射线衍射卡片（JCPDF卡）检索手册的基本类型有哪三种？每种手册如何编排？每种物相在手册上的形式？9、在进行混合物相的某射线衍射线定性分析鉴定时，应特别注意优先考虑的问题有哪些？衍射仪用粉末试样的粒度是多少？10、电子束与物质相互作用可以获得哪些信息？11、扫描电镜的原理？扫描电镜的放大倍数是如何定义的？12、简述电子透镜像差及产生的原因？13、透射电子显微图象包括哪几种类型？14、散射衬度与什么因素有关？这种图象主要用来观察什么？15、衍射衬度与什么因素有关？这种图象主要用来观察什么？16、何谓明场象？何谓暗场象？中心暗场像与偏心暗场像哪个分辨率高？17、何谓二次电子？扫描电镜中二次电子象的衬度与什么因素有关？最适宜研究什么？18、何背散射电子？扫描电镜中背散射电子象的衬度与什么因素有关？最适宜研究什么？19、什么是某射线的能谱分析和波谱分析？其方法有几种？20、何为差热分析？差热分析的基本原理是什么？21、何为差示扫描量热？示差扫描量热分析的基本原理是什么？22、在差热分析曲线上一个峰谷的温度主要用什么来表征？23、如何确定外推始点温度？24、影响差热曲线主要因素有哪些？25、分子振动吸收红外辐射必须满足哪些条件？拉曼散射产生的条件？26、红外吸收光谱的产生，主要是由于分子中什么能级的跃迁？27、H2O和CO2分子中有几种振动形式？红外光谱分析步骤及石膏红外谱图分析？28、红外光谱与拉曼光谱的比较？29、某射线光电子能谱是一种什么分析方法？采取剥离技术分析方法还可以进行什么分析？30、何为化学位移？化学位移规律？31、某PS伴线有哪些？并简明说明之？32、某射线光电子能谱分析常用的扣静电（荷电效应）方法是什么？三、综合题就具体的测试项目，根据你所学过的现代测试技术挑选最佳的测试方法（是否能测试，是否是最精确、最快速、最经济等）；（1）尺寸小于5μ的矿物的形貌观察分析；（2）有机材料中化学键的分析鉴定；（3）多晶材料的物相分析鉴定；（4）物质的热稳定性的测定；（5）矿物中包裹体或玻璃气泡中物质的鉴定分析；（6）表面或界面元素化学状态分析；（7）晶界上增强相的成分分析；（8）晶界条纹或晶体缺陷（如位错、层错等）的观察分析；（9）纳米材料的微结构分析；（10材料的断口形貌观察四、计算题1、Lu2O3，立方晶系，已知a=1.0390nm，问用Co靶的Kα=0.17980nm照射，（400）面网组能产生几条衍射线？2、某立方晶系晶体的某一面网的二级衍射对应的d200=0.1760nm，对应的衍射角为60°，求该晶体的d100一级衍射面网能产生几条衍射线以及该晶体的晶胞参数。

《材料科学研究与测试方法》习题及思考题一、名词解释电磁辐射（电磁波或光）、激发电位、电子跃迁（能级跃迁）、辐射跃迁、无辐射跃迁、分子振动、伸缩振动、变形振动（变角振动或弯曲振动）、倒易点阵、晶带、X射线相干散射（弹性散射、经典散射或汤姆逊散射）、X射线非相干散射（非弹性散射、康普顿-吴有训效应、康普顿散射、量子散射）、光电效应、共振线、灵敏线、原子线，共振荧光、非共振荧光、斯托克斯荧光、反斯托克斯荧光、直跃线荧光、阶跃线荧光、热助直跃荧光、热助阶跃荧光、热助激发、分子光谱、紫外可见吸收光谱（电子光谱）、红外吸收光谱、红外活性与红外非活性、K系特征辐射、L系特征辐射、Kα射线、Kβ、Kα1射线、Kα2射线、短波限、吸收限、二次电子、俄歇电子、连续X射线、特征X射线、背散射电子、吸收电流（电子）、透射电子、系统消光、点阵消光、结构消光、电磁透镜、明场像、暗场像、中心暗场像、质厚衬度、衍射衬度、d-d跃迁、f-f跃迁、生色团、助色团、蓝移、红移、振动自由度、倍频峰（或称泛音峰）、组频峰、振动耦合、费米共振、热分析、热重法、差热分析、差示扫描量热法、微商热重（DTG）曲线、参比物（或基准物、中性体）（下划线部分为重点要求的名词术语）二、填空1．电磁波谱可分为3个部分：①长波部分，包括( )与( )，有时习惯上称此部分为( )。

②中间部分，包括( )、( )和( )，统称为( )。

③短波部分，包括( )和( )（以及宇宙射线），此部分可称( )。

2．原子中电子受激向高能级跃迁或由高能级向低能级跃迁均称为( )跃迁或( )跃迁。

3．电子由高能级向低能级的跃迁可分为两种方式：跃迁过程中多余的能量即跃迁前后能量差以电磁辐射的方式放出，称之为( )跃迁；若多余的能量转化为热能等形式，则称之为( )跃迁。

4．分子的运动很复杂，一般可近似认为分子总能量（E）由分子中各( )，( )及( )组成。

5．多原子分子振动可分为( )振动与( )振动两类。

材料分析测试技术复习题【第一至第六章】1.X射线的波粒二象性波动性表现为：－以波动的形式传播，具有一定的频率和波长－波动性特征反映在物质运动的连续性和在传播过程中发生的干涉、衍射现象粒子性突出表现为：－在与物质相互作用和交换能量的时候－X射线由大量的粒子流(能量E、动量P、质量m)构成，粒子流称为光子－当X射线与物质相互作用时，光子只能整个被原子或电子吸收或散射2.连续x射线谱的特点，连续谱的短波限定义：波长在一定范围连续分布的X射线，I和λ构成连续X射线谱开始直到波长无穷大λ∞，•当管压很低（小于20KV 时），由某一短波限λ波长连续分布处)向短•随管压增高，X射线强度增高，连续谱峰值所对应的波长（1.5 λ0波端移动•λ正比于1/V, 与靶元素无关•强度I：由单位时间内通过与X射线传播方向垂直的单位面积上的光量子数的能量总和决定（粒子性观点描述）•单位时间通过垂直于传播方向的单位截面上的能量大小，与A2成正比（波动性观点描述）短波限:对X射线管施加不同电压时，在X射线的强度I 随波长λ变化的关系，称为短波限。

曲线中，在各种管压下的连续谱都存在一个最短的波长值λ3.连续x射线谱产生机理【a】.经典电动力学概念解释：一个高速运动电子到达靶面时，因突然减速产生很大的负加速度，负加速度引起周围电磁场的急剧变化，产生电磁波，且具有不同波长，形成连续X射线谱。

【b】.量子理论解释：* 电子与靶经过多次碰撞，逐步把能量释放到零，同时产生一系列能量为hυi的光子序列，形成连续谱* 存在 ev=hυmax，υmax=hc/ λ0, λ0为短波限，从而推出λ0＝1.24/ V （nm) （V 为电子通过两极时的电压降，与管压有关）。

* 一般 ev ≥ h υ,在极限情况下，极少数电子在一次碰撞中将全部能量一次性转化为一个光量子4.特征x 射线谱的特点对于一定元素的靶，当管压小于某一限度时，只激发连续谱，管压增高，射线谱曲线只向短波方向移动，总强度增高，本质上无变化。

现代材料分析测试方法：期末考试卷和答案第一部分：选择题1. 下列哪种测试方法适用于材料的表面粗糙度测量？- A. X射线衍射- B. 扫描电子显微镜- C. 热分析- D. 红外光谱分析- 答案：B2. 以下哪种测试方法可以用于检测材料的化学成分？- A. 红外光谱分析- B. 电子显微镜- C. 热分析- D. X射线衍射- 答案：A3. 哪种测试方法适用于材料的力学性能评估？- A. 电子显微镜- B. 热分析- C. X射线衍射- D. 拉伸试验- 答案：D4. 材料的晶体结构可以通过以下哪种测试方法进行分析？- A. 红外光谱分析- B. 扫描电子显微镜- C. X射线衍射- D. 热分析- 答案：C5. 下列哪种测试方法适用于材料的热性能分析？- A. X射线衍射- B. 扫描电子显微镜- C. 热分析- D. 红外光谱分析- 答案：C第二部分：问答题1. 请简要描述扫描电子显微镜的工作原理和应用。

- 答案：扫描电子显微镜（SEM）通过扫描样品表面并检测电子信号的强度和反射来生成高分辨率的图像。

它使用电子束而不是光束，因此可以获得更高的放大倍数和更详细的表面形貌信息。

SEM广泛应用于材料科学领域，用于表面形貌观察、粒径分析、元素分析等。

2. 什么是红外光谱分析？它可以用于哪些材料分析？- 答案：红外光谱分析是一种通过测量物质与红外辐射的相互作用来分析材料的方法。

它可以用于检测材料的化学成分、分析材料的有机物含量、鉴定材料中的功能基团等。

红外光谱分析在有机化学、聚合物科学、药物研究等领域广泛应用。

3. X射线衍射在材料分析中的作用是什么？它可以提供哪些信息？- 答案：X射线衍射是一种通过测量物质对X射线的衍射模式来分析材料结构的方法。

它可以提供材料的晶体结构信息，包括晶格参数、晶胞结构、晶体取向等。

X射线衍射广泛应用于材料科学、固态物理、无机化学等领域。

4. 请简要介绍热分析方法及其在材料分析中的应用。

2020智慧树，知到《材料研究方法》章节测试完整答案智慧树知到《材料研究方法》章节测试答案第一章1、由于透镜的中心区域和边缘区域对光的折射能力不符合预定规律而造成的图像模糊现象称为()A.像差B.球差C.像散D.色差答案:球差2、光学透镜的像差主要有()A.像场弯曲B.球差C.像散D.色差答案:像场弯曲,球差,色差3、光学显微镜具有()放大功能。

A.一级B.二级C.三级答案:二级4、光学透镜要能区分开两个成像物点，则此两物点形成的埃利斑之间的最小距离应A.小于埃利斑半径B.等于埃利斑半径C.大于埃利斑半径答案:大于埃利斑半径5、光学显微镜的极限分辨能力为()A.400nmB.400μmC.200nmD.200μm答案:200nm6、光学透镜成像的基础是光可以()A.散射B.反射C.折射D.衍射答案:折射7、光学透镜的像差主要有()A.像场弯曲B.球差C.像散D.色差答案:像场弯曲,球差,色差8、由于照明光源波长不统一形成的图像模糊称为()A.像差B.球差C.像散D.色差答案:色差9、成像物体上能分辨出来的两物点间的最小距离称为()A.分辨率B.有效放大倍数C.景深答案:分辨率10、要提高显微镜的分辨率，关键是要()A.减小光源波长B.增大光源波长C.稳定光源波长答案:减小光源波长11、干镜的有效放大倍数一般为()倍A.200~400B.500~1000C.1000~1800答案:500~100012、为获得大景深，可以考虑()A.减小数值孔径B.降低放大倍数C.镜头靠近样品答案:减小数值孔径,降低放大倍数13、金相砂纸后标号越大，说明砂纸上的磨削颗粒越()A.大B.小C.无关答案:小14、抛光平面样品时，可以选择()A.机械抛光B.化学抛光C.电解抛光D.复合抛光答案:机械抛光,化学抛光,电解抛光,复合抛光15、砂纸背面的防水标志是()A.SILICONCARBIDEB.ABRASIVEPAPERC.WATERPROOFD.ELECTROCOATED答案:WATERPROOF16、透镜的像差是由于本身几何光学条件的限制造成的，和光源波长无关()A.对B.错答案:错17、逆光拍照时，明暗对比强烈的地方出现的彩色边缘就是色差()A.对B.错答案:对18、最小散焦斑是点光源成像质量最好的情况()A.对B.错答案:对19、衬度是指图像上相邻部分间的黑白对比度或颜色差()A.对B.错答案:对20、油镜的最大数值孔径小于干镜的最大数值孔径()A.对B.错答案:错21、明场照明时光线损失很少()A.对B.错答案:错22、只要聚焦准确，点光源的像可以是一个清晰的亮点()A.对B.错答案:错23、从衍射效应来看，透镜分辨的最小距离和数值孔径成反比()A.对B.错答案:对24、有效放大倍数和人眼的分辨能力无关()A.对B.错答案:错25、只要是导电材料，都可以用电火花线切割切取样品()A.对B.错答案:错第二章1、发现X射线的是A.布拉格B.劳厄C.伦琴D.爱瓦尔德答案:伦琴2、进行第一次晶体衍射实验的是A.布拉格B.劳厄C.伦琴D.爱瓦尔德答案:劳厄3、X射线衍射时，首先出现的衍射峰必定是()的晶面。

答案均为同学整理，仅供参考材料分析测试方法复习题第一部分简答题：1.X射线产生的基本条件答：①产生自由电子；②使电子做定向高速运动；③在电子运动的路径上设置使其突然减速的障碍物。

2.连续X射线产生实质答：假设管电流为10mA则每秒到达阳极靶上的电子数可达 6.25x10 （16）个，如此之多的电子到达靶上的时间和条件不会相同，并且绝大多数达到靶上的电子要经过多次碰撞，逐步把能量释放到零，同时产生一系列能量为hv（i ）的光子序列，这样就形成了连续X射线。

3.特征X射线产生的物理机制答：原子系统中的电子遵从刨利不相容原理不连续的分布在K、L、M N等不同能级的壳层上，而且按能量最低原理从里到外逐层填充。

当外来的高速度的粒子动能足够大时，可以将壳层中某个电子击岀去，于是在原来的位置岀现空位，原子系统的能量升高，处于激发态，这时原子系统就要向低能态转化，即向低能级上的空位跃迁，在跃迁时会有一能量产生，这一能量以光子的形式辐射岀来，即特征X射线。

4.短波限、吸收限答：短波限：X射线管不同管电压下的连续谱存在的一个最短波长值。

吸收限：把一特定壳层的电子击岀所需要的入射光最长波长。

5.X射线相干散射与非相干散射现象答：相干散射：当X射线与原子中束缚较紧的内层电子相撞时，电子振动时向四周发射电磁波的散射过程。

非相干散射：当X射线光子与束缚不大的外层电子或价电子或金属晶体中的自由电子相撞时的散射过程。

6.光电子、荧光X射线以及俄歇电子的含义答：光电子：光电效应中由光子激发所产生的电子（或入射光量子与物质原子中电子相互碰撞时被激发的电子）。

荧光X射线：由X射线激发所产生的特征X射线。

俄歇电子：原子外层电子跃迁填补内层空位后释放能量并产生新的空位，这些能量被包括空位层在内的临近原子或较外层电子吸收，受激发逸岀原子的电子叫做俄歇电子。

7.X射线吸收规律、线吸收系数答：X射线吸收规律：强度为I的特征X射线在均匀物质内部通过时，强度的衰减与在物质内通过的距离x成比例，即-dl/l=卩dx 。

材料科学测试方法的期末考试卷及解答考试卷:1. 请解释材料科学测试方法的基本概念。

2. 描述材料硬度测试的常用方法和原理。

3. 解释材料疲劳测试的目的和方法。

4. 阐述材料拉伸测试的原理和应用。

5. 讨论材料冲击测试的实验方法和结果分析。

6. 比较材料弯曲测试和压缩测试的异同。

7. 解释材料磨损测试的原理和影响因素。

8. 描述材料腐蚀测试的方法和评价指标。

9. 阐述材料热分析测试的原理和应用。

10. 讨论材料光学显微镜测试的实验方法和结果分析。

解答:1. 材料科学测试方法是指利用各种实验手段和仪器设备对材料进行性能测试和分析的方法。

这些方法可以帮助我们了解材料的力学、物理、化学等性质，从而为材料的研发、生产和应用提供依据。

2. 材料硬度测试是用来衡量材料硬度的方法，常用的测试方法有布氏硬度测试、维氏硬度测试和划痕硬度测试等。

这些方法的基本原理是通过施加一定的力，测量材料表面的硬度，从而得到材料的硬度值。

3. 材料疲劳测试是为了研究材料在循环载荷作用下的疲劳性能和疲劳寿命。

常用的测试方法有拉伸疲劳测试、压缩疲劳测试和弯曲疲劳测试等。

通过疲劳测试，可以得到材料的疲劳强度、疲劳寿命和疲劳裂纹扩展速率等参数。

4. 材料拉伸测试是用来测量材料在拉伸载荷作用下的应力-应变关系和断裂强度等性能的方法。

常用的测试方法有拉伸试验机测试和万能试验机测试等。

拉伸测试的结果可以用来计算材料的弹性模量、屈服强度、断裂强度等参数。

5. 材料冲击测试是为了评估材料在冲击载荷作用下的韧性和脆性。

常用的测试方法有摆锤冲击测试和球摆冲击测试等。

冲击测试的结果可以通过测量冲击功、冲击吸收能量等指标来评价材料的冲击性能。

6. 材料弯曲测试和压缩测试是两种不同的力学测试方法。

弯曲测试是用来测量材料在弯曲载荷作用下的弯曲强度和弯曲模量等性能，常用的测试方法有弯曲试验机测试。

压缩测试是用来测量材料在压缩载荷作用下的压缩强度和压缩模量等性能，常用的测试方法有压缩试验机测试。

武汉理工大学考试答案（B卷）2011-2012学年1学期材料研究与测试方法时间120分钟一、选择题（共10题，每题2分）1、在透射电镜中称为衬度光阑的是（）。

①聚光镜光阑②物镜光阑③选区光阑2、X射线连续谱中存在一个短波极限，其波长入＝（）①1.24/V(千伏) nm ②12.4/V(千伏) nm ③12.4/伏 nm3、宏观内应力对X射线衍射花样的影响是：（）①衍射线加宽②衍射线角位移③衍射线强度减弱④衍射增多4、连续X射线产生的机理是：（）①高速电子受阻②原子内层电子跃迁③外层电子被打掉。

5、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，叫做（）。

①明场成像②暗场成像③中心暗场成像6、入射电子波在样品中振荡的深度周期叫做（）。

①衍射衬度②消光距离③偏离矢量7、下面哪种信号不是扫描电镜所采用的（）。

①二次电子②背散射电子③特征X射线8、把透镜像平面允许的轴向偏差定义为（）。

①球差②景深③焦长9、多重性因子表示下面哪种因素对X射线衍射强度的影响（）。

①晶粒大小②等同晶面数目③温度10、二次电子的产额随样品的倾斜度成变化，倾斜度最小，二次电子产额（）。

①最少②最多③中等二、填空题（共20空，每题2分）1、透射电镜成像的原理有质厚衬度和衍射衬度；扫描电镜成像的原理有表面形貌衬度和原子序数衬度。

2、电磁透镜激磁电流增大时，焦距减小，放大倍数增大。

3、电磁透镜的分辨本领主要取决于电子波的波长和由焦距与后焦面上光阑孔直径确定的孔径角大小。

4、在物相定性分析中，检索ASTM卡片时，有两种索引，分别是数字所引和字母索引。

5、当波长为λ的X射线在晶体上发生衍射时，相邻两个(hkl)晶面衍射线的波程差为 nλ，相邻两个(HKL)干涉面衍射线的波程差为λ。

6、德拜相机中，底片的安装方式有：正装法、反装法、偏装法（不对称装法）三种。

7、复型样品在透射电镜下成像是以质量厚度衬度为衬度，限制复型样品分辩率的主要因素是复型材料的粒子尺寸。