材料现代分析测试方法1

《材料现代分析测试方法》习题及思考题一、名词术语波数、原子基态、原子激发、激发态、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）、干涉指数、倒易点阵、瑞利散射、拉曼散射、反斯托克斯线、斯托克斯线、 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、光电子能谱、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、弛豫、K系特征辐射、L系特征辐射、Kα射线、Kβ、短波限、吸收限、线吸收系数、质量吸收系数、散射角（2θ）、二次电子、俄歇电子、连续X射线、特征X射线、点阵消光、结构消光、衍射花样的指数化、连续扫描法、步进扫描法、生色团、助色团、反助色团、蓝移、红移、电荷转移光谱、运动自由度、振动自由度、倍频峰（或称泛音峰）、组频峰、振动耦合、特征振动频率、特征振动吸收带、内振动、外振动（晶格振动）、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）、程序控制温度、（热分析曲线）外推始点、核磁共振。

二、填空1.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。

2.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。

3.多原子分子振动可分为( )振动与( )振动两类。

4.伸缩振动可分为( )和( )。

变形振动可分为( )和( )。

5.干涉指数是对晶面( )与晶面( )的标识。

6.晶面间距分别为d110／2，d110/3的晶面，其干涉指数分别为( )和( ).7. 倒易矢量r*HKL的基本性质为：r*HKL垂直于正点阵中相应的（HKL）晶面，其长度|r*HKL|等于(HKL)之晶面间距dHKL的( )。

第一章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。

8. 特征X 射线与荧光X 射线的产生机理有何异同？某物质的K 系荧光X 射线波长是否等于它的K 系特征X 射线波长？9. 连续谱是怎样产生的？其短波限V eV hc 301024.1⨯==λ与某物质的吸收限kk k V eV hc 31024.1⨯==λ有何不同（V 和V K 以kv 为单位）？ 10. Ⅹ射线与物质有哪些相互作用？规律如何？对x 射线分析有何影响？反冲电子、光电子和俄歇电子有何不同？11. 试计算当管压为50kv 时，Ⅹ射线管中电子击靶时的速度和动能，以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大能量是多少？12.为什么会出现吸收限？K吸收限为什么只有一个而L吸收限有三个？当激发X系荧光Ⅹ射线时，能否伴生L系？当L系激发时能否伴生K系？13.已知钼的λKα＝0.71Å，铁的λKα＝1.93Å及钴的λKα＝1.79Å，试求光子的频率和能量。

试计算钼的K激发电压，已知钼的λK＝0.619Å。

已知钴的K激发电压V K＝7.71kv，试求其λK。

14.X射线实验室用防护铅屏厚度通常至少为lmm，试计算这种铅屏对CuKα、MoKα辐射的透射系数各为多少？15.如果用1mm厚的铅作防护屏，试求Cr Kα和Mo Kα的穿透系数。

材料现代分析方法深圳大学材料学院主讲:李均钦材料现代分析方法主要参考书:1. 周玉主编，材料分析方法，哈工大出版社2007年版。

2. 黄新民、解挺编，材料分析测试方法，国防工业出版社2006年版。

3. 王富耻主编材料现代分析测试方法，北京理工大学出版社2006年版。

4. 梁敬魁编，粉末衍射法测定晶体结构，科学出版社2003年版。

绪论能源人类文明的三大支柱｛｛信息材料结构材料功能材料材料：用以制造有用构件、器件或其它物品的物质结构材料: 耐高温、耐高压、高强度材料等功能材料: 磁性材料、半导体材料、超导体材料化学成分材料的性能主要取决于｛结构组织形态为了了解所获材料的化学组成、物相组成、结构、组织形态及各种研究技术对材料性能的影响，需要采用相应的分析表征方法。

材料现代分析方法是一门技术性实验方法性的课程。

绪论材料现代分析测试方法的含义：广义：技术路线、实验技术、数据分析狭义：测试组成和结构的仪器方法如：X射线衍射分析电子显微分析表面分析热分析光谱分析（光谱和色谱－高分子方向单独开）绪论化学成分材料的性能主要取决于｛结构组织形态本课程主要介绍研究材料化学组成、物相组成、结构、组织形态的现代分析方法。

本课程的内容主要有：1、X射线粉末衍射分析（XRD：X-ray diffraction）主要用于物相分析和晶体结构的测定。

它所获取的所有信息都基于材料的结构。

绪论本课程的内容主要有：1、X射线粉末衍射分析（XRD：X-ray diffraction）主要用于物相分析和晶体结构的测定。

它所获取的所有信息都基于材料的结构。

绪论本课程的内容主要有：2、透射电子显微镜（TEM）（transition electron microscope）电子束透过薄膜样品，用于观察样品的形态，通过电子衍射测定材料的结构，从而确定材料的物相。

分辨率：0.34nm● 加速电压：75kV－200kV；放大倍数：25万倍● 能谱仪：EDAX －9100；扫描附件：S7010 透射电镜绪论本课程的内容主要有：3）扫描电子显微镜（SEM）电子束在样品表面扫描，用于观察样品的形貌（具有立体感）；通过电子束激发样品的特征X射线获取样品的成分信息。

材料现代分析测试方法材料的现代分析测试方法是为了研究材料的组成、结构、性质以及相应的测试手段。

通过分析测试方法，我们可以深入了解材料的特点，进而为材料的研发、优化和应用提供有效的数据支持。

下面将介绍几种常用的材料现代分析测试方法。

一、质谱分析法质谱分析法是一种通过测量样品中不同质荷比（m/z）的离子的相对丰度来确定样品组成和结构的分析方法。

质谱分析法适用于分析有机物和无机物。

其优点是能快速分析出物质组成，提供准确的质量数据，对于结构复杂的样品仍能有效分析。

二、核磁共振（NMR）谱学核磁共振谱学是一种通过测量样品中核自旋与磁场相互作用的现象来分析样品结构和组成的方法。

不同核的共振频率和强度可以提供关于样品分子结构和组成的信息。

核磁共振谱学适用于有机物和无机物的分析。

由于从核磁共振谱图中可以获得丰富的结构信息，所以核磁共振谱学被广泛应用于有机化学、药物研发和材料科学等领域。

三、红外光谱学红外光谱学是一种通过测量样品对不同波长的红外辐射的吸收情况来分析样品结构和组成的方法。

不同官能团在红外区域会有特定的吸收峰位，因此红外光谱能提供有关样品中化学键和官能团的信息。

红外光谱学适用于有机物和无机物的分析。

它具有非破坏性、快速、易于操作等特点，在化学、生物和材料科学领域得到了广泛应用。

四、X射线衍射（XRD）X射线衍射是一种通过测量样品对入射X射线的衍射现象来研究样品结构和晶体结构的方法。

不同物质的晶格结构具有不同的衍射图样，通过分析衍射图样可以获得样品的晶体结构信息。

X射线衍射适用于分析有晶体结构的材料，如金属、陶瓷、单晶等。

它能提供关于晶体结构、晶粒尺寸和应力等信息，被广泛应用于材料科学、地质学和能源领域。

五、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）扫描电子显微镜和透射电子显微镜是一种通过聚焦电子束对材料进行观察和分析的方法。

扫描电子显微镜主要用于获得材料的表面形貌、颗粒分布和成分分析。

透射电子显微镜则能提供材料的内部结构和界面微观结构的信息。

材料现代分析方法：（基于电磁辐射及运动粒子束与物质相互作用的各类性质建立）光谱分析、衍射分析、电子能谱分析、电子显微分析；（基于物理性质、电化学性质与材料的特征关系）色谱分析、质谱分析、电化学分析、热分析。

X射线产生的条件：1.以某种方式得到一定量的自由电子2.在高真空中，在高压电场作用下迫使这些电子作定向高速运动3.在电子运动路径上设障碍物，以急剧改变电子的运动速度连续谱的变化规律的产生机理：当X射线管两级间加高压时，大量电子在高压电场的作用下，以极高的速度向阳极轰击，由于阳极的阻碍作用，电子将产生极大的负加速度。

根据经典物理学的理论，一个带负电荷的电子作加速运动时，电子周围的电磁场将发生急剧变化，此时必然要产生一个电磁波，或至少一个电磁脉冲。

由于极大数量的电子射到阳极上的时间和条件不可能相同，因而得到的电磁波将具有连续的各种波长，形成连续Ⅹ射线谱。

量子理论认为，当能量为eV的电子与阳极靶的原子碰撞时，电子损失自已的能量，其动能的一部份以x射线光子的形式辐射出来，其余部份转变为热能。

在与阳极把相碰的众多电子中，有的辐射一个光子，有的则多次碰撞辐射多个能量各异的光子，它们的总和就构成连续谱。

激发电压：当管电压超过某临界值时，特征谱才会出现，该临界电压称激发电压。

特征X射线谱的频率只与阳极靶物质的原子结构有关，而与其他外界因素无关，是物质的固有特性。

1913-1914年莫塞莱发现物质发出的特征波长与它本身的原子序数存在下列关系：1/λ=K(Z−σ),式中，K和σ为常数。

该式称莫塞莱定律，它是X射线光谱分析的基本依据，是X射线光谱学的重要公式。

根据莫塞莱定律，将实验结果所得到的未知元素的特征X射线谱线波长，与已知的元素波长相比较，可以确定它是何种元素。

X射线与物质的相互作用：一束X射线通过物体后，其强度将被衰减，它是被散射和吸收的结果，并且吸收是造成强度衰减的主要原因。

X射线的散射（相干散射、不相干散射），X射线的吸收（光电效应、俄歇效应）俄歇效应：俄歇在1925年发现，原子中K层的一个电子被打出后，它就处于K激发状态，其能量为E K。

期末考试：材料现代测试分析法及答案一、考试说明本次期末考试主要考察学生对材料现代测试分析法的理解和掌握程度。

考试内容涵盖各种现代测试分析方法的基本原理、测试步骤、数据处理及结果分析等方面。

二、考试内容1. X射线衍射分析法（XRD）基本原理： XRD是一种利用X射线在晶体中的衍射效应来分析晶体结构的方法。

测试步骤：样品准备、X射线发生与检测、数据收集与处理。

答案： XRD主要用于分析材料的晶体结构、相组成、晶粒大小等。

2. 扫描电子显微镜（SEM）基本原理： SEM利用电子束扫描样品表面，通过探测器收集信号，从而获得样品的形貌和成分信息。

测试步骤：样品制备、电子束聚焦与扫描、信号采集与处理。

答案： SEM适用于观察材料的微观形貌、表面成分和晶体结构等。

3. 透射电子显微镜（TEM）基本原理： TEM利用电子束透过样品，通过电磁透镜聚焦和放大，观察样品内部的微观结构。

测试步骤：样品制备、电子束聚焦与传输、图像采集与处理。

答案：TEM适用于研究材料内部的晶体结构、界面、缺陷等。

4. 能谱分析法（EDS）基本原理： EDS利用高能电子束激发样品，产生二次电子、特征X射线等，通过能量色散分析这些信号，获取样品成分信息。

测试步骤：样品制备、电子束激发、信号检测与分析。

答案： EDS用于分析材料的元素组成和化学成分。

5. 原子力显微镜（AFM）基本原理： AFM利用原子力探针扫描样品表面，通过检测探针与样品间的相互作用力，获得样品表面的形貌和力学信息。

测试步骤：样品准备、原子力探针扫描、信号采集与处理。

答案： AFM适用于观察材料表面的形貌、粗糙度、力学性质等。

三、考试要求1. 掌握各种现代测试分析方法的基本原理。

2. 熟悉相关测试设备的操作步骤和注意事项。

3. 能够对测试数据进行处理和结果分析。

四、考试形式本次考试采用闭卷形式，包括选择题、填空题、简答题和计算题。

五、考试时间120分钟。

六、答案解析1. XRD主要用于分析材料的晶体结构、相组成、晶粒大小等。

材料现代分析测试方法材料现代分析测试方法是指利用现代科学技术手段对材料进行分析和测试的方法。

随着科学技术的不断发展，材料分析测试方法也在不断更新和完善。

现代材料分析测试方法的发展，为材料科学研究和工程应用提供了更加精准、高效的手段，对于提高材料性能、改善材料品质、保障产品质量具有重要意义。

一、光学显微镜分析。

光学显微镜是一种常用的材料分析测试仪器，通过观察材料的微观形貌和结构特征，可以对材料的晶体结构、晶粒大小、晶界分布等进行分析。

通过光学显微镜观察，可以直观地了解材料的表面形貌、断口形貌等信息，为进一步的分析提供基础数据。

二、扫描电子显微镜分析。

扫描电子显微镜是一种高分辨率的显微镜，可以对材料进行高清晰度的表面形貌观察和微区分析。

通过扫描电子显微镜，可以观察到材料的微观形貌、晶粒形貌、晶界形貌等细节特征，对于材料的微观结构分析具有重要意义。

三、X射线衍射分析。

X射线衍射是一种常用的材料结构分析方法，通过测定材料对X射线的衍射图样，可以得到材料的晶体结构信息。

X射线衍射可以确定材料的晶格常数、晶体结构类型、晶面取向等重要参数，对于材料的结构表征具有重要意义。

四、质谱分析。

质谱分析是一种对材料进行成分分析的方法，通过质谱仪对材料进行分子离子的质量分析，可以确定材料的成分组成和相对含量。

质谱分析可以对材料的有机成分、无机成分、杂质成分等进行准确的定性和定量分析，为材料的成分表征提供重要依据。

五、热分析。

热分析是一种通过对材料在不同温度下的热性能进行测试和分析的方法，包括热重分析、差热分析、热膨胀分析等。

通过热分析，可以了解材料的热稳定性、热分解特性、热膨胀性能等重要参数，为材料的热性能评价提供重要依据。

六、表面分析。

表面分析是一种对材料表面成分、结构和性能进行分析的方法，包括X射线光电子能谱分析、原子力显微镜分析、电子探针分析等。

通过表面分析，可以了解材料表面的成分分布、表面形貌、表面粗糙度等重要信息，为材料的表面性能评价提供重要依据。

期末考试：现代材料测试分析方法及答案一、引言本文旨在介绍现代材料测试分析方法，并提供相关。

现代材料测试分析方法是材料科学与工程领域的重要内容之一，它帮助我们了解材料的性质和特性，为材料的设计和应用提供依据。

本文将首先介绍几种常见的现代材料测试分析方法，然后给出相应的。

二、现代材料测试分析方法1. 机械性能测试方法机械性能是材料的重要指标之一，它包括材料的强度、硬度、韧性等方面。

常见的机械性能测试方法包括拉伸试验、压缩试验、冲击试验等。

这些测试方法通过施加外力或载荷，测量材料在不同条件下的变形和破坏行为，从而评估材料的机械性能。

2. 热性能测试方法热性能是材料在高温或低温条件下的表现，它包括热膨胀性、热导率、热稳定性等方面。

常见的热性能测试方法包括热膨胀试验、热导率测试、热分析等。

这些测试方法通过加热或冷却材料，测量其在不同温度下的性能变化，从而评估材料的热性能。

3. 化学性能测试方法化学性能是材料在不同化学环境中的表现，它包括耐腐蚀性、化学稳定性等方面。

常见的化学性能测试方法包括腐蚀试验、酸碱浸泡试验等。

这些测试方法通过将材料置于不同的化学介质中，观察其在化学环境下的变化，从而评估材料的化学性能。

三、1. 机械性能测试方法的应用机械性能测试方法广泛应用于材料工程领域。

例如，在汽车工业中，拉伸试验可以评估材料的抗拉强度和延伸性，从而选择合适的材料制造汽车零部件。

在建筑工程中，压缩试验可以评估材料的抗压强度，确保建筑结构的稳定性和安全性。

在航空航天领域，冲击试验可以评估材料的抗冲击性能，确保飞机在遭受外力冲击时不会破坏。

2. 热性能测试方法的意义热性能测试方法对于材料的设计和应用非常重要。

通过热膨胀试验，我们可以了解材料在高温条件下的膨胀性，从而避免热膨胀引起的构件变形和破坏。

通过热导率测试，我们可以评估材料的导热性能，为热传导设备的设计提供依据。

通过热分析，我们可以了解材料在不同温度下的热行为，为材料的热稳定性评估提供依据。

一 电化学技术1 1 电导分析法：电导分析法：电导分析法：根据溶液的电导性质来进行分析的方法称为电导分析法。

根据溶液的电导性质来进行分析的方法称为电导分析法。

根据溶液的电导性质来进行分析的方法称为电导分析法。

它包括电导法和电导滴定法两它包括电导法和电导滴定法两种，电导法是直接根据溶液的电导或电阻与被测离子浓度的关系进行分析的方法；电导滴定法是根据溶液电导的变化来确定滴定终点（滴定时，滴定剂与溶液中被测离子生成水、沉淀或其他难解离的化合物，从而使溶液中的电导发生变化，利用化学计量点时出现的转折来指示滴定终点）。

2 2 电位分析法：电位分析法：根据电池电动势或指示电极电位的变化来进行分析的方法。

它包括电位法和电位滴定法。

电位法是直接根据指示电极的电位与被测物质浓度关系来进行分析的方法；电位滴定法是根据滴定过程中指示电极电位的变化来确定终点（滴定时，在化学计量点附近，由于被测物质的浓度产生突变，使指示电极电位发生突越，从而确定终点）。

3 3 电解分析：电解分析：以电子为沉淀剂使被测物质在电解条件下析出或和其他物质分离，以电子为沉淀剂使被测物质在电解条件下析出或和其他物质分离，直接称量析出的被测物直接称量析出的被测物质的质量来进行分析。

质的质量来进行分析。

4 4 库仑分析法：库仑分析法：库仑分析法：根据电解过程消耗的电荷量来进行分析。

根据电解过程消耗的电荷量来进行分析。

根据电解过程消耗的电荷量来进行分析。

它包括控制电流库仑分析法和控制电位库仑分它包括控制电流库仑分析法和控制电位库仑分析法。

析法。

5 5 伏安法（极谱法）伏安法（极谱法）：根据被测物质在电解过程中其电流—电压变化曲线来进行分析的方法。

二 光分析技术1 1 原子发射光谱：是根据每种化学元素的原子或离子在热激发或电激发下，发射特征的电磁辐射，进行原子发射光谱：是根据每种化学元素的原子或离子在热激发或电激发下，发射特征的电磁辐射，进行元素的定性、半定量和定量分析的方法。

材料现代分析测试方法北京理工大学课后答案
1.水溶液滴定实验：
问题：滴定实验用来测定溶液中其中一种离子或其他物质的浓度。

滴
定分析的思路是，先将溶液中参与滴定反应的一种物质（用试剂）滴入溶
液中，直到发生滴定的终点，终点发生时需要用到特定的指示剂（也称指
示器），以这时候物质的浓度令指示剂有一定的变色反应，以此来判断终
点位置。

答案：滴定实验可以用来测定溶液中其中一种离子或其他物质的浓度。

在滴定实验中，将参与滴定反应的物质（用试剂）滴入溶液中，直到发生
滴定的终点，利用指示剂（指示器）的变色反应判断终点位置，以测定溶
液中其中一种物质的浓度。

2.色谱分析：
问题：色谱分析是一种用于分离和测定微量物质的分析技术，其原理
是利用物质在不同立体环境下的溶解性及其与其中一物质的相互作用，在
特定的溶剂中溶解物质，然后将其注入色谱仪中，利用仪器检测溶液的物
质组成及浓度，从而实现物质的分离和测定。

答案：色谱分析是一种用于分离和测定微量物质的分析技术。