材料现代分析技术
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现代材料分析方法现代材料分析方法包括物理、化学、电子、光学、表面和结构等多个方面的技术手段,具有快速、准确、非破坏性的特点。
下面将针对常用的材料分析技术进行详细介绍。
一、物理分析方法1. 微观结构分析:包括金相显微镜分析、扫描电镜、透射电镜等技术。
通过观察材料的显微结构、晶粒尺寸、相组成等参数,揭示材料的内在性质和形貌特征。
2. 热分析:如热重分析、差示扫描量热仪等。
利用材料在高温下的重量、热容变化,分析材料的热行为和热稳定性。
3. 电学性能测试:包括电导率、介电常数、介电损耗等测试,用于了解材料的电导性和电介质性能。
4. 磁性测试:如霍尔效应测试、磁滞回线测试等,用于研究材料的磁性行为和磁性特性。
二、化学分析方法1. 光谱分析:包括紫外可见光谱、红外光谱、核磁共振等。
通过检测材料对不同波长的光谱的吸收、散射等现象,分析材料的组分和结构。
2. 质谱分析:如质子质谱、电喷雾质谱等。
通过挥发、电离和分离等过程,分析材料中不同元素的存在及其相对含量。
3. 电化学分析:包括电化学阻抗谱、循环伏安法等。
通过测量材料在电场作用下的电流、电压响应,研究材料的电化学性能和反应过程。
4. 色谱分析:如气相色谱、高效液相色谱等。
利用材料在色谱柱上的分离和吸附效果,分析材料中组分的种类、含量和分布。
三、电子分析方法1. 扫描电子显微镜(SEM):通过照射电子束,利用电子和物质的相互作用,获得样品表面的详细形貌和成分信息。
2. 透射电子显微镜(TEM):通过透射电子束,观察材料的细观结构,揭示原子尺度的微观细节。
3. 能谱分析:如能量色散X射线谱(EDX)、电子能量损失谱(EELS)等。
通过分析材料与电子束相互作用时,产生的X射线和能量损失,来确定样品的元素组成和化学状态。
四、光学分析方法1. X射线衍射:通过物质对入射的X射线束的衍射现象,分析材料的晶体结构和晶格参数。
2. 红外光谱:通过对材料在红外辐射下的吸收和散射特性进行分析,确定材料的分子结构和化学键。
材料现代分析方法现代分析方法是指在化学、物理、生物等科学领域中广泛应用的一种分析技术。
它通过使用先进的仪器设备和相关的算法,能够快速、准确地对物质的成分、结构以及性质进行分析和表征。
本文将介绍几种常见的材料现代分析方法。
一、质谱分析法质谱分析法是一种非常重要的现代分析方法,广泛应用于有机化学、生物化学和环境科学等领域。
它通过将物质分子离子化,并在一个磁场中进行偏转,最后将其质量进行测定,从而确定物质的分子组成和结构。
质谱分析法具有高灵敏度、高分辨率、多组分分析的能力,可以用于确定物质的组成、确认化合物的结构、鉴定杂质等。
二、红外光谱分析法红外光谱分析法是一种基于不同分子振动产生的红外吸收谱谱图,进行物质分析和表征的方法。
该方法的原理是物质在特定波长的红外光照射下,吸收特定的波长,产生特定的振动谱带。
通过对红外光谱的测定和比对,可以确定物质的功能基团、官能团以及化学键的类型和位置,从而研究物质的组成、结构和化学性质。
三、扫描电子显微镜(SEM)扫描电子显微镜(SEM)是一种基于电子束显微技术的分析仪器。
其工作原理是在真空环境中,用电子束扫描样品表面,通过检测扫描电子的反射、散射或透射等信号,来获取样品表面的形貌、成分以及晶体结构等信息。
与光学显微镜相比,SEM具有更高的放大倍数、更高的分辨率和更大的深度。
四、X射线衍射(XRD)X射线衍射(XRD)是一种非常常用的材料分析技术,主要用于分析固体材料的结晶结构和晶体学性质。
该方法的原理是通过将物质置于X射线束中,当X射线与样品中的晶体结构相互作用时,会发生衍射现象。
通过测量样品衍射的位置、强度和形状等信息,可以确定样品的晶体结构、晶格参数和晶体定向等。
五、核磁共振(NMR)核磁共振(NMR)是一种通过检测原子核在磁场中的共振信号来进行物质分析的方法。
其工作原理是利用样品中特定原子核的性质,将其置于强大的磁场中,然后通过外加的射频电磁场来激发核自旋共振。
现代材料分析技术及应用现代材料分析技术是指利用现代科学技术手段对材料进行全面、准确、细致的研究和分析的方法。
它是材料科学领域研究的基础和支撑,广泛应用于材料的研发、生产和质量控制等方面。
现代材料分析技术包括物理性质测试、化学分析、显微成像、表面分析、光谱分析、电子显微镜等多个方面。
下面将介绍几种常见的现代材料分析技术及其应用。
一、物理性质测试技术物理性质测试技术是对材料的物理性能进行测试和分析的方法。
常见的测试技术有强度测试、硬度测试、韧性测试、热膨胀系数测量等。
这些测试技术可以用于评估材料的强度、硬度、韧性、热稳定性等性能。
例如,在金属材料的研发过程中,可以通过硬度测试来评估其抗拉强度和延展性,进而确定最佳的工艺参数。
二、化学分析技术化学分析技术是对材料中化学成分进行定性和定量分析的方法。
常见的化学分析技术包括光谱分析、质谱分析、原子吸收光谱分析等。
这些技术可以确定材料中元素的种类、含量以及化学结构。
化学分析技术在材料研发过程中起到了重要作用,可以选择最佳的原材料组合,提高材料的性能。
三、显微成像技术显微成像技术是观察和研究材料的微观形貌和结构的方法。
常见的显微成像技术有光学显微镜、电子显微镜和原子力显微镜等。
这些技术可以提供高分辨率的图像,揭示材料的表面形貌、内部结构和缺陷等信息。
显微成像技术广泛应用于材料的质量检测、缺陷分析和外观评估等方面。
四、表面分析技术表面分析技术是研究材料表面性质和表面结构的方法。
常见的表面分析技术有扫描电子显微镜、表面拉曼光谱、X射线光电子能谱等。
这些技术可以提供材料表面的化学组成、成分分布、晶体结构等信息。
表面分析技术对于材料的表面改性、涂层质量控制等有重要意义。
五、光谱分析技术光谱分析技术是研究物质的光学特性和结构的方法。
常见的光谱分析技术有红外光谱、紫外-可见吸收光谱、核磁共振光谱等。
这些技术可以通过分析物质与光的相互作用来判断其分子结构、化学键信息等。
光谱分析技术广泛应用于材料的组分分析、质量控制和性能评估等方面。
1、下图为金属镁粉的X射线衍射图谱(注:X射线源为Kα辐射,其平均波长为 1.5418 埃)。
查衍射卡片得知镁的(112)晶面间距为1.3663埃,问图中哪个峰是镁(112)晶面的衍射峰,计算过程。
图中高角度衍射峰有劈裂,为何?Kα辐射的波长为λ=1.5418 埃。
根据布拉格方程2d θ = λ知道:晶面间距 1.3663埃; 所以:θ=λ/20.4057; 所以θ=34.346; 所以2θ=68.69,可以知道2θ=68.7对应的衍射峰是(112)晶面的衍射峰。
劈裂是因为波长包含两个所致。
2、比较X射线光电子、特征X射线与俄歇电子的概念。
X射线光电子是电子吸收X光子能量后逸出样品所形成的光电子。
特征X射线是处于激发态的电子跃迁到低能级释放出的能量以X射线形式释放。
俄歇电子是激发态电子跳到基态释放的能量传递给相邻电子,导致相邻同能级电子逸出样品形成俄歇电子。
3、在透射电镜中,电子束的波长主要取决于什么?多晶电子衍射花样与单晶电子衍射花样有何不同?多晶电子衍射花样是如何形成的,有何应用?明场像和暗场像有何不同?简述透射电镜样品制备方法。
电子束的波长主要取决于电子加速电压或电子能量。
单晶电子衍射花样由规则排列的衍射斑点构成。
多晶衍射花样由不同半径的衍射环组成。
多晶中晶粒随机排列取向,相当于倒易点阵在空间绕某点旋转,而在倒易空间形成一组圆球,圆球的一定截面形成圆环。
应用可用于确定晶格常数。
明场像是直射电子形成的像;暗场像是散射电子形成的像。
间接样品的制备:将样品表面的浮凸复制于某种薄膜而获得的。
直接样品的制备:(1)初减薄-制备厚度约100-200的薄片;(2)、从薄片上切取直径3的圆片;(3)预减薄—从圆片的一侧或两侧将圆片中心区域减薄至数;(4)终减薄。
4、简述用于扫描电镜成像的常用信号电子种类。
波、能谱仪的工作原理是什么?比较两种谱仪进行微区成分分析时的优缺点。
1、背散射电子;是指被固体样品中的原子核反弹回来的一部分入射电子。
材料现代分析方法材料现代分析方法是指利用现代科学技术手段对材料进行分析和研究的方法。
随着科学技术的不断发展,材料分析方法也在不断更新和完善。
现代材料分析方法的发展,为材料科学研究提供了更加精准、快速和全面的手段,对于材料的研究和应用具有重要的意义。
首先,光谱分析是材料现代分析方法中的重要手段之一。
光谱分析是利用物质对电磁波的吸收、发射、散射等现象进行分析的方法。
常见的光谱分析方法包括紫外可见吸收光谱、红外光谱、拉曼光谱等。
通过光谱分析,可以对材料的结构、成分、性质等进行研究和分析,为材料的研究和应用提供重要的信息。
其次,电子显微镜分析也是材料现代分析方法中的重要手段之一。
电子显微镜是利用电子束来照射样品,通过电子与样品相互作用产生的信号来获取样品的显微结构和成分信息的一种显微镜。
通过电子显微镜分析,可以对材料的微观形貌、晶体结构、成分分布等进行研究和分析,为材料的结构性能和应用提供重要的参考。
此外,质谱分析也是材料现代分析方法中的重要手段之一。
质谱分析是利用质谱仪对物质进行分析的方法,通过对物质中离子的质量和相对丰度进行检测和分析,来确定物质的分子结构和成分。
质谱分析可以对材料的组成、纯度、分子量等进行研究和分析,为材料的质量控制和应用提供重要的支持。
综上所述,材料现代分析方法是利用现代科学技术手段对材料进行分析和研究的方法。
光谱分析、电子显微镜分析、质谱分析等都是材料现代分析方法中的重要手段,通过这些方法可以对材料的结构、成分、性能等进行全面的研究和分析,为材料的研究和应用提供重要的支持。
随着科学技术的不断发展,相信材料现代分析方法将会更加完善和精准,为材料科学研究和应用带来更多的新突破。
材料现代分析方法一.绪论1.材料现代分析方法:是关于材料成分、结构、微观形貌与缺陷等的现代分析,测试技术及其有关理论基础的科学。
2.基于电磁辐射及运动粒子束与物质相互作用的各种性质建立的各种分析方法已成为材料现代分析方法的重要组成部分,大体可分为光谱分析、电子能谱分析、衍射分析与电子显微分析等四大类方法。
3.各种方法的分析、检测过程均可大体分为信号发生器、检测器、信号处理器与读出装置等几部分组成。
二.核磁共振1.核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR):无线电波照射样品时,使特定化学结构环境中的原子核发生的共振跃迁(核自旋能级跃迁)。
2.拉摩尔进动:外磁场与核自旋磁场的相互作用,导致核自旋轴绕磁场方向发生回旋,称为拉摩尔进动。
3.核磁共振现象的产生机理:主要是由核的自旋运动引起的,核的自旋产生了不同的核自旋能级,当某种频率的电磁辐射与核自旋能级差相同时,原子核从低自旋能级跃迁到高自旋能级,产生了核磁共振现象。
4.描述核自旋运动的量子数I与原子核的质子数和中子数有关,有下列三种情况:(1)偶-偶核,I=0;(2)奇-偶核,I为半整数;(3)奇-奇核,I为整数。
5.核磁共振的条件:(1)原子核有自旋现象(I﹥0);(2)在外磁场中发生能级裂分;(2π)。
(3)照射频率与外磁场的比值υB=γIB。
6.1H核磁共振条件:υO=γI2π7.化学位移:某一质子吸收峰出现的位置,与标准物质质子吸收峰出现的位置之间的差异,称为该质子的化学位移δ。
8.化学位移现象:同一种类原子核,但处在不同的化合物中,或是虽在同一种化合物中,但所处的化学环境不同,其共振频率也稍有不同,这就是所谓的化学位移现象。
9.影响化学位移的因素:诱导效应、共轭效应、磁各向异性效应、氢键效应和溶剂效应。
质子周围电子云密度↑,屏蔽效应↑,在较高磁场强度处(高场)发生核磁共振,δ小;电子云密度↓,屏蔽效应↓,在较低磁场强度处(低场)发生核磁共振,δ大。
现代材料分析方法现代材料分析方法是指利用现代科学技术手段对材料进行深入的分析和研究的方法。
随着科学技术的不断发展,材料分析方法也在不断更新和完善,为材料科学研究提供了更加丰富和精准的手段。
本文将介绍几种常见的现代材料分析方法,以及它们在材料科学研究中的应用。
首先,光学显微镜是一种常见的材料分析工具。
通过光学显微镜可以对材料的表面形貌进行观察和分析,了解材料的表面特征和微观结构。
光学显微镜具有成本低、操作简便等优点,广泛应用于材料科学研究中。
其次,扫描电子显微镜(SEM)是一种能够对材料进行高分辨率表面成像的工具。
SEM可以对材料的表面形貌进行观察,同时还可以通过能谱分析等手段对材料的成分进行分析。
SEM具有成像清晰、分辨率高等优点,广泛应用于材料的微观结构表征和分析。
X射线衍射(XRD)是一种常用的材料晶体结构分析方法。
通过X射线衍射可以确定材料的晶体结构、晶格常数等信息,对材料的结晶性质进行分析。
X射线衍射具有高分辨率、非破坏性等优点,广泛应用于材料的晶体结构分析和研究。
核磁共振(NMR)是一种能够对材料的分子结构和动力学性质进行分析的方法。
通过核磁共振可以确定材料中原子核的位置、化学环境等信息,对材料的分子结构进行分析。
核磁共振具有高灵敏度、高分辨率等优点,广泛应用于材料的分子结构表征和分析。
电子顺磁共振(EPR)是一种能够对材料中未成对电子进行分析的方法。
通过电子顺磁共振可以确定材料中未成对电子的数量、种类、环境等信息,对材料的电子结构进行分析。
电子顺磁共振具有高灵敏度、非破坏性等优点,广泛应用于材料的电子结构表征和分析。
综上所述,现代材料分析方法为材料科学研究提供了丰富的手段和工具,为我们深入了解材料的微观结构和性质提供了重要的支持。
随着科学技术的不断发展,相信会有更多更先进的材料分析方法出现,为材料科学研究带来更大的突破和进步。
现代材料分析方法现代材料分析方法是科学家们为了研究材料的性质和结构而开发的一系列技术和手段。
随着科学技术的进步,越来越多的先进分析方法被开发出来,使得人们能够更加深入地了解材料的特性和行为。
以下将介绍一些常见的现代材料分析方法。
1.X射线衍射(XRD):X射线衍射是一种用于确定晶体结构的分析方法。
通过照射材料并观察衍射的X射线图案,可以推导出材料的晶格常数、晶胞结构以及晶体的取向和纯度等信息。
2.扫描电子显微镜(SEM):SEM使用电子束来扫描样品表面,并通过捕获和放大反射的电子来产生高分辨率的图像。
SEM可以提供有关材料表面形貌、尺寸分布和化学成分等信息。
3.透射电子显微镜(TEM):TEM使用电子束透射样品,并通过捕获透射的电子来产生高分辨率的图像。
TEM可以提供有关材料内部结构、晶体缺陷和晶界等信息。
4.能谱仪(EDS):能谱仪是一种与SEM和TEM配套使用的分析设备,用于确定材料的元素组成。
EDS通过测量样品散射的X射线能量来识别和定量分析元素。
5.红外光谱(IR):红外光谱是一种用于确定材料分子结构和化学键的分析方法。
通过测量材料对不同频率的红外辐射的吸收,可以确定样品的功能基团和化学结构。
6.核磁共振(NMR):核磁共振是一种用于研究材料中原子核的分析方法。
通过利用材料中原子核的磁性质,可以确定样品的化学环境、分子结构和动力学信息。
7.质谱(MS):质谱是一种用于确定材料中化合物和元素的分析方法。
通过测量材料中离子生成的质量-电荷比,可以确定样品的分子量、结构和组成。
8.热分析(TA):热分析是一种通过测量材料对温度的响应来研究其热性质和热行为的方法。
常见的热分析技术包括差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)和热膨胀分析(TMA)等。
9.表面分析(SA):表面分析是一种研究材料表面化学成分和结构的方法。
常用的表面分析技术包括X射线光电子能谱(XPS)、扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)等。
材料现代分析方法
现代分析方法是指在分析过程中所采用的一系列科学技术和方法,以获得对于材料组成、结构、性质以及处理质量等方面的准确评估和分析。
现代分析方法是材料科学和工程技术领域中的一个重要研究方向,其涉及的技术和方法包括光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射、电子能谱、紫外-可见光谱、
红外光谱、质谱等。
光学显微镜是一种常用的现代分析方法,通过观察和记录材料样本的显微结构,可以了解材料的组成、形貌以及微观缺陷等信息。
扫描电子显微镜能够以非常高的分辨率观察到材料表面的微观形貌,通过扫描电子显微镜还可以进行能谱分析,得到材料的元素组成信息。
X射线衍射是一种常用的结构表征方法,通过射线在材料中的衍射现象,可以确定材料的晶体结构和晶格常数。
通过X射
线衍射还可以对材料的晶体缺陷和残余应力进行表征。
电子能谱是用来分析材料表面化学元素和化学结构的方法,通过测量材料在电子束照射下,产生的电子能量损失的谱线,可以获取材料的元素组成和化学结构信息。
紫外-可见光谱和红外光谱是用来分析材料的光学性质的方法,通过测量材料对于不同波长的紫外-可见光和红外光的吸收和
反射,可以了解材料的能带结构、能级布局以及化学键的类型和强度等。
质谱是分析材料中存在的各种离子和分子的方法,通过将材料样品分子或离子化,然后用质谱仪测量其质量-荷质比,可以确定材料中存在的化合物的分子量和组成。
综上所述,现代分析方法为材料科学的发展和应用提供了强大的工具和技术支持。
通过这些方法,科学家们可以深入了解材料的组成、结构和性质,为新材料的合成和应用提供指导和参考,并促进材料科学的发展和创新。
填空题(每空1分)1.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。
2. 点阵常数测定过程中需要确定峰位,确定峰位的常用方法有峰顶法 、 切线法 、半高宽法, 和抛物线拟合法 。
3. 经过厚度为H 的物质后,X 射线的强度为 H H m e I I ρμ-=0 。
4. X 射线扫描仪中的常规测量中的实验参数包括狭缝宽度、扫描速度和 时间常数 。
5. 磁透镜的物距L 1,相距L 2和焦距f 三者之间的关系为 。
6. 透射电镜样品制备各方法主要有复型法、和薄膜法,其中复型样品制备中塑料-碳二的复型优于碳一的复型是由于 其制备过程不损坏金相试样表面,重复性好,供观察的第二级复型一碳膜导电导热性好,在电子束照射下较为稳定 。
7. 差热分析曲线总的峰高表示 试样和 参比物 之间的最大温差,即从封顶到该峰所在基线碱的垂直距离。
8. 第一类应力导致X 射线衍射线位移,第二类应力导致X 射线衍射线线形变化,第三类应力导 致X 射线衍射线 强度降低 。
9. 红外光谱法定量分析的具体方法主要有 标准法 、吸光度比法 和 补偿法 共同组成。
10.单晶体电子衍射花样是规则的衍射斑点组成。
11. 大量实验证明,X 射线具有波动性和微粒性 的双重性,即波粒二象性。
12. 布拉格方程式衍射分析中最基本的公式,其应用主要集中在 结构分析 和X 射线谱分析两个方面。
13.由于X 射线的发展,相继产生了X 射线透射学、X 射线衍射学 和 X 射线光谱学 等三个学科。
14.提高透镜分辨率的本领 波长 , 介质 和 孔径半角 。
15. 电磁透镜的几何像差包括 球差和 像散,而电子束波长的稳定性决定的像差为色差 。
16. 透射电镜主要有电子光学系统、电源控制系统和 真空系统构成。
17. 非弹性散射机制主要有 单电子激发 、 等离子激发 、和 声子激发 。
18. 透射电镜的主要性能指标分辨率、 放大倍数 、和 加速电压 。
19. 热分析测试过程中,粉体试样中粉体 粒度 与粉体 堆积密度 对热分析结果影响较大。
20. 用来进行晶体结构分析的X 射线学分支是 X 射线衍射学 。
21. M 层电子回迁到K 层后,多余的能量放出的特征X 射线称 K β。
22. X 射线衍射中,只有晶面间距大于 波长的一半的晶面才能产生衍射。
23.布拉格方程解决了X 射线衍射方向问题,即满足布拉格方程的晶面将参与衍射,但能否产 生衍射花样还取决于 衍射强度 。
24. 电子对X 射线散射分为两种情况, 一种是受原子核束缚较紧的电子,X 射线作用后,该 电子发生振动,向空间辐射与入射波频率相同的电磁波,由于波长、频率相同,会发生相干散 射 和 另一种X 射线作用在束缚电子上,产生康普顿效应---非相干散射,产生背底。
25. X 射线线扫描仪中的扫描方式主要有 光栅扫描 和 角光栅扫描。
26. 根据量子力学计算,L 壳层的能级实际上是由 3 个子能级构成,M 壳层的能级由 5 个能级 构成,N 层由 7 个子能级构成。
27.劳厄方程是确定 X 射线衍射方向的基本方程,常用与晶体 取向测定和晶体对称性的研究。
28. 影响多晶体衍射强度的其他因数主要有 多重因数P 、 吸收因子A(θ) 和 温度因子e-2M 。
29. X 射线定量分析的方法有 外标法 和 内标法 两大类。
30.有一体心立方晶体的晶格常数是0.286nm ,用铁靶K α(λK α=0.194nm )照射该晶体能产生 四 条衍射线。
31. 电子显微分析方法以材料 微区形貌 、 晶体结构 和 化学组成 为基本目的。
三.名词解释1. 非相干散射: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。
2. 结构消光:当阵点不是一个单原子,而是一个原子集团时基元内原子散射波间相互干涉也可能会导致消光,此外布拉菲点阵通过套构后形成的复式点阵,出现了布拉菲点阵本身没有的消光规律,称21111LL f +=这种复加的消光为结构消光。
3. 物相的定性分析:指确定材料有哪些相组成的分析过程。
4. 特征X射线:在连续谱的某些特定位置上出现一系列强度和高,波长很窄的线,称为特征X射线。
或特征X射线是原子的内层电子受到激发以后,在能级跃迁过程中直接释放的具有特征能量和波长的一种电磁波辐射。
5.光阑:光具组件中光学元件的边缘,框架或特别设置的带孔屏障成为光阑是为挡掉发散电子,保证电子束的相干性和电子束照射所选区域而设计的带孔小片。
6. 蓝移效应:当有机化合物的结构发生变化时,其吸收带的最大吸收峰波长或位置( 最大)向短波方向移动,这种现象称为蓝移(或紫移,或“向蓝”)7. 拉曼位移:指入射线光子与分子发生非弹性碰撞作用,在光子运动方向改变的同时有能量增加或损失的散射。
8. 相干散射: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。
9. 干涉指数:虚拟晶面(HKL)为干涉面,(HKL)为干涉面指数,简称干涉指数。
10.DTA曲线峰宽:差热曲线偏离基线的始点与返回基线的终点间的距离。
11.电子散射:指电子受固体物质作用后,物质院子的库仑场使其运动方向发生改变的现象。
12.晶格分辨率:又称线分辨率,是让电子束作用标准样品后形成的透射束和衍射束同时进入透镜的成像系统,因而电子束存在相位差,造成干涉,在像平面上形成反映晶面间距大小和晶面方向的干涉条纹像,在保证条纹清晰的前提条件下,最小晶面间距即为电镜的晶格分辨率。
13.背散射电子:入射电子作用样品后被反射回来的部分入射电子。
14.热分析:在程序控温和一定气氛下,测量试样的物理性质虽温度或时间变化的一种技术。
15. 光电子:被击出去的电子或辐射均是入射X射线所为,故称被击出去的电子为光电子。
16.俄歇效应:当原子中K层的一个电子被打出后,它就处于K激发状态,其能量为Ek。
如果一个L 层电子来填充这个空位,K电离就变成了L电离,其能由Ek变成El,此时将释Ek-El的能量,可能产生荧光χ射线,也可能给予L层的电子,使其脱离原子产生二次电离。
即K层的一个空位被L层的两个空位所替代,这种现象称俄歇效应。
17. 宏观应力:在较大范围内存在并保持平衡着的应力,释放该应力时使物体的体积或形状发生变化,这类应力称为宏观应力。
18. 弹性散射:电子能量不变的散射成为弹性散射。
19. 背散射电子:入射电子与固体作用后又离开固体的电子。
20. 基线:21. 热重分析:在程序温度下,测量物质的质量随温度变化的关系。
四.简答题1.简述特征X射线产生的物理机制。
答:当外来电子动能足够大时,可将原子内层(K壳层)中某个电子击出去,于是在原来的位置出现空位,原子系统的能量因此而升高,处于激发态,为使系统能量趋于稳定,由外层电子向内层跃迁。
由于外层电子能量高于内层电子能量,在跃迁过程中,其剩余能量就释放出来,形成特征X射线。
2.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系荧光与其对应的X射线波长有何关系答:特征X射线与荧光X射线都是由激发态原子中的高能级电子向低能级跃迁时,多余能量以X射线的形式放出而形成的。
不同的是:高能电子轰击使原子处于激发态,高能级电子回迁释放的是特征X 射线;以 X射线轰击,使原子处于激发态,高能级电子回迁释放的是荧光X射线。
某物质的K系特征X射线与其K系荧光X射线具有相同波长3.影响光学显微镜和电磁透镜分辨率的关键因素是什么?如何提高电磁透镜的分辨率?答:前者影响因素:衍射效应,后者影响因素:衍射效应加像差。
若只考虑衍射效应,在照明光源和介质一定的条件下,孔径角越大,透镜的分辨率越高。
若考虑到衍射效应和像差,两者必须兼顾。
4.简述透射电镜成像系统主要构成及其特点?(一)物镜物镜是用来形成第一幅高分辨率电子显微图像或电子衍射花样的透镜。
透射电子显微镜分辨本领的高低主要取决于物镜。
物镜是一个强激磁短焦距的透镜(f=1~3mm),它的放大倍数较高,一般为100—300倍。
目前,高质量的物镜其分辨率可达0.1nm左右。
物镜的分辨率主要决定子极靴的形状和加工精度。
一船来说,极靴的内孔和上下极靴之间的距离越小,物镜的分辨率就越高。
为了减小物镜的球差,往往在物镜的后焦面上安放一个物镜光阑。
物镜光阑不仅具有减小球差、像散和色差的作用,而月.可以提高图像的衬度。
此外,我们在以后的讨论中还可以看到,物镜光阑位于后焦面位置上时,可以方便地进行暗场及衍树成像操作。
(二)中间镜中间镜是一个弱激磁的长焦距变倍透镜,可在0-20倍范围调节。
>1时,用来进一步放大物镜像;当放大倍数小于1时,用来缩小物镜像。
在电镜操作过程中,主要是利用中间镜的可变倍率来控制电镜的总放大倍数。
如果把中间镜的物平面和物镜的像平面重合,则在荧光屏上得到一幅放大像,这就是电子显微镜中的成像操作;如果把中间镜的物平面和物镜的背焦而重合,则在荧光屏上得到一幅电子衍射花样,这就是透射电子显微镜中的电子衍射操作。
(三)投影镜投影镜的作用是把经中间镜放大(或缩小)的像(或电子衍射花样)进一步放大,并投影到荧光屏上,它和物镜一样,是一个短焦距的强磁透镜。
投影镜的激磁电流是固定的,因为成像电子束进入投影镜时孔径角很小,因此它的景深和焦长都非常大,即使改变中间镜的放大倍数,使显微镜的总放大倍数有很大的变化,也不会影响图像的清晰度。
5.简述分子能级跃迁的类型,比较紫外可见光谱与红外光谱的特点答:分子能级跃迁的类型主要有分子电子能级的跃迁、振动能级的跃迁和转动能级的跃迁。
紫外可见光谱是基于分子外层电子能级的跃迁而产生的吸收光谱,由于电子能级间隔比较大,在产生电子能级跃迁的同时,伴随着振动和转动能级的跃迁,因此它是带状光谱,吸收谱带(峰)宽缓。
而红外光谱是基于分子振动和转动能级跃迁产生的吸收光谱。
一般的中红外光谱是振-转光谱,是带状光谱,而纯的转动光谱处于远红外区,是线状光谱。
6. 电子探针仪与扫描电镜有何异同?电子探针仪如何与扫拖电镜和透射电镜配合进行组织结构与微区化学成分的同位分析。
答:相同点:(1)两者镜筒和样品室无本质区别。
(2)都是利用电子束轰击固体样本产生的信号进行分析。
不同点:1.电子探针检测的是特征X射线;扫描电镜可以检测多种信号,一般利用二次电子信号进行外貌分析。
2.电子探针得到的是元素分布的图像,用于成分分析;扫描电镜得到的是表面形貌的图像。
电子探针用来成分分析;透射电镜成像操作用来组织形貌分析;衍射操作用来晶体结构分析;扫描电镜用来表面形貌分析。