2013年无机材料测试技术A卷

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。

材料分析测试技术A卷一、选择题（每题1分，共15分）1、X射线衍射方法中，最常用的是（）A．劳厄法 B.粉末多晶法 C.转晶法2、已知X射线定性分析中有三种索引，已知物质名称可以采用（）A.哈式无机相数值索引B.无机相字母索引C.芬克无机数值索引3、电子束与固体样品相互作用产生的物理信号中能用于测试1nm厚度表层成分分析的信号是（）A. 背散射电子B.俄歇电子C.特征X射线4、测定钢中的奥氏体含量，若采用定量X射线物相分析，常用的方法是（）A.外标法B.内标法C.直接比较法D.K值法5、下列分析方法中分辨率最高的是（）A.SEMB.TEMC. 特征X射线6、表面形貌分析的手段包括（）A.SEMB.TEMC.WDSD. DSC7、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（）A.光电子B.二次电子C.俄歇电子D.背散射电子8、透射电镜的两种主要功能（）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9、已知X射线光管是铜靶，应选择的滤波片材料是（）A.CoB.NiC.FeD.Zn10、采用复型技术测得材料表面组织结构的式样为（）A.非晶体样品B.金属样品C.粉末样品D.陶瓷样品11、在电子探针分析方法中，把X射线谱仪固定在某一波长，使电子束在样品表面扫描得到样品的形貌相和元素的成分分布像，这种分析方法是（）A.点分析B.线分析C.面分析12、下列分析测试方法中，能够进行结构分析的测试方法是（）A.XRDB.TEMC.SEMD.A+B13、在X射线定量分析中，不需要做标准曲线的分析方法是（）A.外标法B. 内标法C. K值法14、热分析技术不能测试的样品是（）A.固体B.液体C.气体15、下列热分析技术中，（）是对样品池及参比池分别加热的测试方法A.DTAB.DSCC.TGA二、填空题（每空1分，共20分）1、由X射线管发射出来的X射线可以分为两种类型，即和。

无机材料测试技术习题库第一章X射线物理学基础一、名词解释1、特征X射线2、连续X射线3、吸收限（λk）4、光电效应5、俄歇电子6、质量吸收系数7、相干散射8、非相干散射9、荧光X射线10、X射线强度11、AES二、填空1、产生X射线的基本条件、、。

2、X射线的强度是指内通过垂直于X射线方向的单位面积上的。

3、探测X射线的工具是：。

4、影响X射线强度的因素是：。

5、检测X射线的方法主要有：。

6、X射线谱是的关系。

7、吸收限的应用主要是、、。

8、当X射线的或吸收体的愈大时X射线愈容易被吸收。

9、一束X射线通过物质时，它的能量可分为三部分：、和。

10、X射线与物质相互作，产生两种散射现象，即和。

11、物质对X射线的吸收主要是由引起的。

三、判断1、入射X射线光子与外层电子或自由电子碰撞时产生相干散射。

2、由X射线产生X射线的过程叫做光电效应。

3、X射线与物质作用，有足够能量的X射线光子激发原子K层的电子，外层电子跃迁填补，多余的能量使L2、L3、M、N等层的电子逸出，这个过程叫做光电效应。

4、由X射线产生X射线的过程叫俄歇效应。

5、连续谱中，随V增大，短波极限值增大。

6、当X射线的波长愈短，或者穿过原子序数愈小的物质时，其吸收就愈大。

7、具有短波极限值的X射线强度最大。

8、具有短波极限值的X射线能量最大。

9、X射线成分分析的理论基础是同种原子发出相同波长的连续X射线。

10、当高速电子的能量全部转换为X射线光子的能量时产生λ0，此时强度最大，能量最高。

11、当高速电子的能量全部转换为X射线光子的能量时产生λ0，此时强度最大。

四、简答及计算：1、什么是莫赛莱定律，莫赛莱定律的物理意义是什么？2、简述特征X射线产生的机理。

3、简述衍射定性物相鉴定的程序。

4、X射线定量分析的基础是什么？5、X射线物相分析有哪些特点？6、试计算空气对CrKα辐射的质量吸收系数和线吸收系数。

假定空气中含有80％（重量）的氮和20％（重量）的氧，空气密度ρ＝0.0013g/cm3。

2013年同济大学《材料研究方法》真题
一．名词解释
1.特征X射线
2.二次电子
3.质后衬度
4.振转光谱
5.基团频率
二．简答题
1.写出Bragg方程，解释其中个参数的物理意义，并说明该方程在材料研究中的应用。

2.阐述SEM图像的衬度原理。

3.写出四种热分析技术名称，以及它们各自主要的应用领域。

4.写出胡克定律的数学表达式，并根据该表达式举例解释IR基团频率变化规律。

5.请阐述核磁共振谱图中化学位移产生的原因。

6.对未知材料进行剖析的大致步骤。

三．谱图题
1.画出一幅X射线衍射谱示意图，指出峰位表示方法，并说明通过该谱图可以得到材料哪些信息。

2.画出某一元素的波成色散示意图，并说明该图中各峰的物理意义。

3.画出某一材料的DTA曲线，并指出曲线中各个峰或台阶代表的物理意义。

4.画出一幅核磁共振示意谱图，并指出从中能获得哪些材料的信息。

材料现代分析与测试技术考试大纲一、课程性质本课程是材料类专业的专业基础课，必修课程。

二、适用专业无机非金属材料工程材料化学材料物理电子科学与技术新能源材料与器件三、课程学分3.75学分四、试卷结构平时：10%，实验：10% ，期末考试：80%五、参考书目王晓春张希艳主编.材料现代分析与测试技术[M].北京：国防工业出版社2012六、考试内容与基本要求第一章X射线衍射分析[考试要求]本章要求考生掌握X射线物理基础、X射线衍射几何条件、单晶、多晶体的研究方法、衍射仪法及X射线物相分析。

[考试内容]1. X射线物理基础（1）X射线的性质（2）X射线的获得（3）X射线谱（4）X射线与物质的相互作用（5）X射线的吸收及应用2.X射线衍射几何条件3.单晶的研究方法4.多晶体的研究方法5.衍射仪法（1）粉末衍射仪的构造及衍射几何（2）衍射图分析处理6. X射线物相分析7.测定晶粒尺寸第二章电子显微分析[考试要求]本章要求学生掌握电子光学基础, 电子与固体物质的相互作用，透射电子显微镜分析,扫描电子显微镜分析,电子探针X射线显微分析,分析电子显微镜及电子显微分析在材料科学中的应用。

[考试内容]1. 电子光学基础（1）电子的波长和波性（2）电子在电磁场中的运动和电磁透镜（3）电磁透镜的像差和理论分辨率（4）电磁透镜的场深和焦深2. 电子与固体物质的相互作用（2）内层电子激发后的驰豫过程（3）自由载流子（4）各种电子信号（5）相互作用体积与信号产生的深度和广度3. 透射电子显微分析（1）透射电子显微镜（2）透射电镜样品制备（3）电子衍射（4）透射电子显微像及衬度（5）透射电子显微分析的应用4. 扫描电子显微分析（1）扫描电子显微镜（2）扫描电镜图像及衬度（3）扫描电镜样品制备5. 电子探针X射线显微分析（1）电子探针仪的构造和工作原理（2）X射线谱仪的类型及比较（3）电子探针分析方法及其应用6. 扫描探针显微分析（1）扫描隧道显微镜（2）原子力显微镜第三章热分析[考试要求]本章要求学生掌握热分析概念，差热分析,热重分析, 热膨胀法。

实验一 测定无机非金属材料的介电常数一、实验目的1、掌握测定无机非金属材料介电常数的操作过程二、实验原理相对介电常数通常是通过测量试样与电极组成的电容、试样厚度和电极尺寸求得。

相对介电常数(εr )测试可用三电极或二电极系统。

对于二电极试样，由于方形电容C x 的计算公式是：dYX C ⋅⋅⋅=0r x εε （1）因此，待测材料的介电常数可以表示为：YX dC ⋅⋅⋅=0x r εε （2）式2中C x 为试样电容(法)，X 为电极长度(米)，Y 为电极宽度(米)，d 为电极板之间的距离(米)，ε0=8.854 187 818× 10-12法拉/米(F/m)。

图1 电容法测量材料介电常数示意图测试中，选择电极极为重要。

常用的是接触式电极。

可用粘贴铝箔、烧银、真空镀铝等方法制作电极，但后者不能在高频下使用。

低频测量时，试样与电极应屏蔽。

在高频下可用测微电极以减小引线影响。

在某些特殊场合，可用不接触电极，例如薄膜介电性能测试和频率高于30兆赫时介电性能的测量。

无机材料物理性能课程实验指导书三、实验仪器PGM—2型数字小电容测试仪、玻璃刀、玻璃板、游标卡尺、铝质平板电极、连接导线四、实验步骤1、采取边长为100×100mm的正方型玻璃板，记录电极板的长X、宽Y以及实际玻璃板的厚度d。

2、按照图1连接仪器。

3、开启数字电容仪。

4、松开电极板紧定螺丝，将上电容板台到适当高度，在中间放入一块测量好的玻璃，使上下电容板与玻璃板相接触，然后旋紧固定螺丝。

5、读取电容数字。

6、然后重复4、5步骤，将玻璃板换成2-5块，分别测出其电容值。

7、结束实验，关闭仪器。

实验数据五、思考题1.介电常数与介电材料的厚度有什么样的关系？2.介电现象是如何产生的？实验二 热电效应实验一、实验目的1、了解热电材料的赛贝克(seeback)定律，珀耳帖(Peltier)效应，汤姆孙效应等热电材料的特性。

2、熟练的使用万用表来测量热电效应产生的电势差。

模块一建筑材料与检测基础知识习题知识与技能综合训练一、名词和符号解释1、有效数字;2、表观密度;3、比强度;4、含水率;5、软化系数.二、填空1、取样是按照有关技术标准、规范的规定，从检验（）对象中抽取（）的过程。

送检，是指取样后将样品从现场移交有（）资格的单位承检的过程。

2、检测机构从事检测工作时，必须遵循（）取样送检制度。

3、某材料在干燥状态下的抗压强度是268 MPa；吸水饱和后的抗压强度是249 Mpa。

此材料（）用于潮湿环境的重要结构。

4、耐火性是指材料在火焰和高温作用下，保持其不破坏、性能不明显下降的能力，用耐火（）表示。

5、将26.4843修约成三位有效数字，修约结果为（）。

三、多选题1、检测工作要以检测标准为依据，以法律为准绳，严格执行（）等有关的法律法规。

A、《中华人民共和国建筑法》；B、《建设工程质量管理条例》；C、《实验室和检查机构资质认定管理办法》；D、《建设工程质量检测管理办法》；E、合同法2、导致误差的主要原因有以下（）几个方面：A、检测人员误差；B、仪器设备误差；C、环境误差；D、方法误差3、能够承担委托检测任务的检测机构必须同时具备（）两个条件。

A、计量认证；B、检测资质证书；C、施工资质；D、监理资质4、技术标准可分为国家标准、（）四类标准。

A、企业；B、行业；C、地方5、（）而且孔隙封闭的材料具有较高的抗渗性；A、憎水性的；B、孔隙率小；C、亲水性的；D、孔隙率大四、简答题1、说明哪些试块、试件和材料必须实施见证取样和送检2、用什么方法粗测定集料的表观密度？怎样确定取样量？简述测定方法和步骤。

五、计算题1、粗集料的表观密度测定，若试样烘干后的质量为1500克，试样在水中重940克，则粗集料的表观密度为多少？（忽略温度对水密度的影响）2、某一块状材料的烘干质量为100g，自然状态体积下的体积为40cm3，绝对密实状态下的体积为30cm3，试计算其密度、体积密度、密实度和孔隙率。

第一章 X 射线物理学基础1、X 射线的强度X 射线的强度是指垂直X 射线传播方向的单位面积上在单位时间内所通过的光子数目的能量总和。

常用的单位是J/cm 2。

s 。

X 射线的强度I 是由光子能量hv 和它的数目n 两个因素决定的,即I=nhv 。

在连续谱中，强度最大值不在短波限处，而是位于1。

5λ0附近。

连续谱中，每条曲线下的面积表示各种波长X 射线的强度总和，也就是阳极靶发射出的X 射线的总能量。

I 连与管电压、管电流、阳极靶的原子序数存在如下关系：Z 为阳极靶的原子序数,U 为管电压（千伏）, i 为管电流（毫安）， K=(1.1～1。

5）×10—9。

2、特征X 射线特征X 射线谱由一定波长的若干X 射线叠加在连续X 射线谱上构成，它和单色的可见光相似，具有一定的波长，故称单色X 射线。

每种元素只能发出一定波长的单色X 射线，它是元素的标志，故也称为标识X 射线。

3、光电效应当入射光量子的能量等于或略大于吸收体原子某壳层电子的结合能（即该层电子激发态能量）时，此光量子就很容易被电子吸收，获得能量的电子从内层溢出，成为自由电子，称光电子，原子则处于相应的激发态,这种原子被入射辐射电离的现象即光电效应。

光电效应使被照物质处于激发态，这一激发态和由入射电子所引起的激发态完全相同，也要通过电子跃迁向较低能态转化，同时辐射被照物质的特征X 射线谱。

由入射X 射线所激发出来的特征X 射线称荧光X 射线（二次特征X 射线)。

利用荧光X 射线进行成分分析－X 射线荧光光谱分析（Z 〉20）使K 层电子变成自由电子需要的能量是ωK,亦即可引起激发态的入射光量子能量必须达到此值。

从X 射线激发光电效应的角度,称λK从X 射线被物质吸收的角度，称λK 为吸收限。

产生光电效应条件：X 射线波长必须小于吸收限λK 。

()2连0＝KiZU d I I =⎰∞λλλKK KK eU hch ===ωλν4、俄歇效应原子中一个K 层电子被入射光量子击出后，L 层一个电子跃入K 层填补空位,此时多余的能量不以辐射X 光量子的方式放出,而是另一个L 层电子获得能量跃出吸收体，这样一个K 层空位被两个L 层空位代替的过程称俄歇效应，跃出的L 层电子称俄歇电子。

无机材料测试技术试题1-5解答一、名词解释1.光电子及光电效应：X射线与物质作用，具有足够的能量的X射线光子也能激发掉原子K层的电子，外层电子跃迁填补，多余的能量辐射出来，被X射线激发出来的电子称为光电子。

所辐射X射线称为荧光X射线，这个过程称为光电效应。

2.特征X射线：特征X射线：特征X射线和可见光中的单色光相似，所以也称为单色X射线。

3.连续X射线：连续X射线谱具有连续波长，它和可见光的白光相似，故也称为白色X射线。

4.电子透镜：透射电子显微镜是以波长极短的电子束作为照明源，用电磁透镜聚焦成像的一种高分辨率，高放大倍数的电子学仪器5.热重分析：热重分析就是在程序控制温度下，测量物质的质量与温度关系的一种技术。

6.衍射角：2d(hkl)sinθ=nλ在X衍射仪中，我们以2θ为衍射角，就是因为2θ为X射线发生衍射后改变方向的角度7.差热分析：差热分析( DTA)是在程序控制下，测量物质和参比物之间的温度差与温度关系的一种技术。

8.X射线的强度：指垂直于X射线传播方向的单位面积上的单位时间内通过的光子数目的能量总和。

9.静电透镜：能使电子波折射聚焦的具有旋转对称等电位曲面簇的电极装置叫做静电透镜。

10.背散射电子：入射电子被样品原子散射回来的部分；它包括弹性散射和非弹性散射部分；背散射电子的作用深度大，产额大小取决于样品原子种类和样品形状11.二次电子：在入射电子束作用下被轰击出来并离开样品表面的核外电子叫做二次电子。

12.磁透镜：能使电子波聚焦的具有旋转对称非均匀的磁极装置13.热分析：热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性质随温度变化的一类技术。

14.粉晶照相法（德拜法）：采用粉末状多晶体样品并使用德拜照相机记录衍射花样的方法，即为粉品德拜照相法，也可称为粉末多晶照相法15.相干散射：X射线被物质散射时，如果散射波的波长和频率与入射波相同，这些新的散射波之间可以发生干涉作用，故把这种散射称为相干散射。

高一化学无机非金属材料素质能力提高竞赛综合测试第I卷（选择题）一、单选题1．甲、乙、丙、丁、戊五种物质是中学化学常见的物质，其中甲、乙均为单质，它们的转化关系如图所示(某些条件和部分产物已略去)。

下列说法正确的是A．若甲可以与NaOH溶液反应放出H2，则丙一定是两性氧化物B．若甲为短周期中最活泼的金属，且戊为碱，则丙生成戊一定是氧化还原反应C．若丙、丁混合产生大量白烟，则乙一定会使高锰酸钾溶液褪色D．若甲、丙、戊都含有同一种元素，则三种物质中，该元素的化合价由低到高的顺序可能为甲<丙<戊2．解释下列事实的化学方程式或离子方程式正确的是A．用石英和焦炭制取粗硅：SiO2+C 高温Si+CO2B．氢氟酸雕刻玻璃发生的离子反应：4H++4F-+SiO2=SiF4↑+2H2OC．将氧化铁溶于氢碘酸的离子反应：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2OD．单质铝溶于烧碱溶液中：2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑3．短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W、Z同主族，X原子的最外层电子数是Y原子最外层电子数的6倍。

p、q、r分别为W、X、Z的单质，s、t、u为W、X、Z三种元素形成的二元化合物，上述物质的转化关系如图所示(反应条件略去)，下列说法不正确的是A．原子半径：Y>Z>W>XB．反应①可用于工业上制备Z的单质C．s、t、u均能与Y的最高价氧化物对应的水化物的溶液反应D ．X 、Y 、Z 三种元素形成的一种化合物的水溶液可做木材防火剂4．新中国成立70年来，我国在载人飞船、北斗卫星、高铁、5G 技术等领域取得了举世瞩目的成就。

它们均与化学有着密切联系。

下列说法正确的是A ．“神舟十一号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷是新型无机非金属材料，其主要成分是硅酸盐B ．国庆阅兵中出现的直－20直升机使用了大量的新型材料，其中锂铝合金属于金属材料C ．截止2019年11月我国光缆线路总长超过三千万公里，光纤的主要成分是碳化硅D ．我国2020年发射的首颗火星探测器，其太阳能电池帆板的材料是二氧化硅5．35Ca SiO 是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法不正确．．．的是 A ．可发生反应：Δ3543232Ca SiO 4NH ClCaSiO 2CaCl 4NH 2H O +++↑+B ．具有吸水性，需要密封保存C ．能与2SO ，反应生成新盐D ．与足量盐酸作用，所得固体产物主要为2SiO6．现代社会的发展与进步离不开材料，下列有关说法不正确的是A ．碳化硅是一种新型陶瓷材料，具有耐高温耐磨的特点B ．晶体硅是一种半导体材料，常用于制造光导纤维C ．硬铝是一种铝合金，是制造飞机和飞船的理想材料D ．石墨烯是一种新型无机非金属材料，具有高电导率的特点7．我国是历史悠久的文明古国。