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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（）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（）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（）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.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（）（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 X 射线和 X 射线。
2. X 射线与物质相互作用可以产生 、 、 、 、 、 、 、 。
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 也是 ，具有 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。
第一章X 射线物理学基础1、在原子序24(Cr）到74（W）之间选择7 种元素,根据它们的特征谱波长（Kα），用图解法验证莫塞莱定律。
（答案略）2、若X 射线管的额定功率为1.5KW,在管电压为35KV 时，容许的最大电流是多少？答：1.5KW/35KV=0.043A。
4、为使Cu 靶的Kβ线透射系数是Kα线透射系数的1/6，求滤波片的厚度。
答：因X 光管是Cu 靶，故选择Ni 为滤片材料。
查表得:μ m α ＝49。
03cm2／g，μ mβ ＝290cm2／g，有公式，, ，故：，解得:t=8。
35um t6、欲用Mo 靶X 射线管激发Cu 的荧光X 射线辐射，所需施加的最低管电压是多少？激发出的荧光辐射的波长是多少?答：eVk=hc/λVk=6。
626×10—34×2.998×108/（1.602×10—19×0.71×10-10)=17。
46（kv）λ 0=1。
24/v(nm）=1。
24/17.46（nm)=0。
071（nm)其中h为普郎克常数,其值等于6。
626×10-34e为电子电荷，等于1.602×10—19c故需加的最低管电压应≥17。
46(kv)，所发射的荧光辐射波长是0。
071纳米。
7、名词解释：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.⑶ 一个具有足够能量的χ 射线光子从原子内部打出一个K 电子,当外层电子来填充K 空位时，将向外辐射K 系χ 射线, 这种由χ 射线光子激发原子所发生的辐射过程，称荧光辐射。
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（）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（）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（）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.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（）（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X射线和X射线。
2. X射线与物质相互作用可以产生、、、、、、、。
3. 经过厚度为H的物质后，X射线的强度为。
4. X射线的本质既是也是，具有性。
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。
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。
、、选择题：（8分/每题1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. 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（ B ）衍射线。
A. 三条； B .四条； C. 五条；D. 六条。
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. .测定钢中的奥氏体含量，若采用定量X 射线物相分析，常用方法是（C ）。
A. 外标法；B. 内标法；C. 直接比较法；D. K 值法。
5. 可以提高TEM 的衬度的光栏是（ B ）。
A. 第二聚光镜光栏；B. 物镜光栏；C. 选区光栏；D. 其它光栏。
6. 如果单晶体衍射花样是正六边形，那么晶体结构是（ D ）。
A. 六方结构；B. 立方结构；C. 四方结构；D. A 或B 。
7. .将某一衍射斑点移到荧光屏中心并用物镜光栏套住该衍射斑点成像，这是（ C ）。
A. 明场像；B. 暗场像；C. 中心暗场像；D.弱束暗场像。
8. 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。
、、判断题：（8分/每题1分）1.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。
（ √）2.倒易矢量能唯一地代表对应的正空间晶面。
（ √ ）3.大直径德拜相机可以提高衍射线接受分辨率，缩短暴光时间。
（ × ）4.X 射线物相定性分析可以告诉我们被测材料中有哪些物相，而定量分析可以告诉我们这些物相的含量有什么成分。
（ × ）5.有效放大倍数与仪器可以达到的放大倍数不同，前者取决于仪器分辨率和人眼分辨率，后者仅仅是仪器的制造水平。
材料分析方法课后答案周玉【篇一：材料分析方法考试重点】纹衍射的图样，条纹间距随小孔尺寸的变大，衍射的图样的中心有最大的亮斑，称为埃利斑。
2、差热分析是在程序的控制条件下，测量在升温、降温或恒温过程中样品和参比物之间的温差。
3、差示扫描量热法（dsc）是在程序控制条件下，直接测量样品在升温、降温或恒温过程中所吸收的或放出的热量。
4、倒易点阵是由晶体点阵按照一定的对应关系建立的空间点阵，此对应关系可称为倒易变换。
5、干涉指数在（hkl）晶面组（其晶面间距记为dhkl）同一空间方位，设若有晶面间距为dhkl/n（n为任意整数）的晶面组（nh，nk，nl）即（h,k,l）记为干涉指数。
6、干涉面简化布拉格方程所引入的反射面（不需加工且要参与计算的面）。
7、景深当像平面固定时（像距不变）能在像清晰地范围内，允许物体平面沿透镜轴移动的最大距离。
8、焦长固定样品的条件下，像平面沿透镜主轴移动时能保持物象清晰的距离范围。
9、晶带晶体中，与某一晶向【uvw】平行的所有（hkl）晶面属于同一晶带，称为晶带11、数值孔径子午光线能进入或离开纤芯（光学系统或挂光学器件）的最大圆锥的半顶角之余弦，乘以圆锥顶所在介质的折射率。
12、透镜分辨率用物理学方法(如光学仪器)能分清两个密切相邻物体的程度 13 衍射衬度由样品各处衍射束强度的差异形成的衬度成为衍射衬度。
15质厚衬度由于样品不同区间存在原子序数或厚度的差异而形成的非晶体样品投射电子显微图像衬度，即质量衬度，简称质厚衬度。
制造水平。
（√）二、填空题6）按入射电子能量的大小，电子衍射可分为（高能电子衍射）、（低能电子衍射）及（反射式高能电子衍射）。
18）阿贝成像原理可以简单地描述为两次（干涉）：平行光束受到有周期性特征物体的衍射作用形成（衍射波），各级衍射波通过（物镜）重新在像平面上形成反映物的特征的像。
12）按照出射信号的不同，成分分析手段可以分为两类：x光谱和电子能谱），出射信号分别是（x射线，电子）。
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（）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（）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（）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.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（）（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 X 射线和 X 射线。
2. X 射线与物质相互作用可以产生 、 、 、 、 、 、 、 。
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 也是 ，具有 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。
材料分析和测试方法课后练习答案部分第一章x光物理基础2。
如果x光管的额定功率是1.5千瓦，当管电压是35KV时，最大允许电流是多少？回答:1.5KW/35KV=0.043A。
4.为了使铜靶的Kβ线性透射系数为Kα线性透射系数的1/6，计算滤波器的厚度。
回答:由于x光管是铜靶，所以选择镍作为过滤材料。
查找表:μ mα=49.03cm2/g，μ mβ=290cm2/g，公式为，因此:，t=8.35um t6.用钼靶X射线管激发铜的荧光X射线辐射所需的最低管电压是多少？激发的荧光辐射的波长是多少？回答:EVk=hc/λVk=6.626×10-2。
如果x光管的额定功率是1.5千瓦，当管电压是35KV时，最大允许电流是多少？回答:1.5KW/35KV=0.043A。
4.为了使铜靶的Kβ线性透射系数为Kα线性透射系数的1/6，计算滤波器的厚度。
回答:由于x光管是铜靶，所以选择镍作为过滤材料。
查找表:μ mα=49.03cm2/g，μ mβ=290cm2/g，公式为，因此:，t=8.35um t6.用钼靶X射线管激发铜的荧光X射线辐射所需的最低管电压是多少？激发的荧光辐射的波长是多少？回答:EVk=hc/λVk=6.626×10:相干散射、非相干散射、荧光辐射、吸收极限、俄歇效应A: ⑴当x射线穿过物质时，物质原子的电子在电磁场的作用下会产生受迫振动，受迫振动会产生与入射光频率相同的交变电磁场。
这种散射被称为相干散射，因为散射线的波长和频率与入射光线的波长和频率相同，相位固定，并且相同方向的散射波满足相干条件。
⑵当χ射线被电子或结合力小的自由电子散射时，可以得到比入射χ射线波长更长的χ射线，且波长随散射方向的不同而变化。
这种散射现象被称为非相干散射。
⑶具有足够能量的χ射线光子从原子内部发射出一个K电子。
当外层电子填满K空位时，K射线将向外辐射。
这种辐射过程是由χ射线光子激发原子引起的，称为荧光辐射。
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（）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（）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（）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.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（）（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X射线和X射线。
2. X射线与物质相互作用可以产生、、、、、、、。
3. 经过厚度为H的物质后，X射线的强度为。
4. X射线的本质既是也是，具有性。
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。
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。
材料分析测试技术部分课后答案9-1、电子波有何特征？与可见光有何异同？答：·电子波特征：电子波属于物质波。
电子波的波长取决于电子运动的速度和质量，=h mvλ若电子速度较低，则它的质量和静止质量相似；若电子速度具有极高，则必须经过相对论校正。
·电子波和光波异同：不同：不能通过玻璃透镜会聚成像。
但是轴对称的非均匀电场和磁场则可以让电子束折射，从而产生电子束的会聚与发散，达到成像的目的。
电子波的波长较短，其波长取决于电子运动的速度和质量，电子波的波长要比可见光小5个数量级。
另外，可见光为电磁波。
相同：电子波与可见光都具有波粒二象性。
9-2、分析电磁透镜对电子波的聚焦原理，说明电磁透镜的结构对聚焦能力的影响。
聚焦原理：电子在磁场中运动，当电子运动方向与磁感应强度方向不平行时，将产生一个与运动方向垂直的力（洛仑兹力）使电子运动方向发生偏转。
在一个电磁线圈中，当电子沿线圈轴线运动时，电子运动方向与磁感应强度方向一致，电子不受力，以直线运动通过线圈；当电子运动偏离轴线时，电子受磁场力的作用，运动方向发生偏转，最后会聚在轴线上的一点。
电子运动的轨迹是一个圆锥螺旋曲线。
右图短线圈磁场中的电子运动显示了电磁透镜聚焦成像的基本原理：结构的影响：1）增加极靴后的磁线圈内的磁场强度可以有效地集中在狭缝周围几毫米的范围内；2）电磁透镜中为了增强磁感应强度，通常将线圈置于一个由软磁材料（纯铁或低碳钢）制成的具有内环形间隙的壳子里，此时线圈的磁力线都集中在壳内，磁感应强度得以加强。
狭缝的间隙越小，磁场强度越强，对电子的折射能力越大。
3）改变激磁电流可以方便地改变电磁透镜的焦距9--3、电磁透镜的像差是怎样产生的，如何消除和减少像差？像差有几何像差（球差、像散等）和色差球差是由于电磁透镜的中心区域和边沿区域对电子的会聚能力不同而造成的；为了减少由于球差的存在而引起的散焦斑，可以通过减小球差系数和缩小成像时的孔径半角来实现像散是由透镜磁场的非旋转对称而引起的；透镜磁场不对称，可能是由于极靴内孔不圆、上下极靴的轴线错位、制作极靴的材料材质不均匀以及极靴孔周围局部污染等原因导致的。
材料分析测试技术_部分课后答案衍射仪9-1、电⼦波有何特征？与可见光有何异同？答：·电⼦波特征：电⼦波属于物质波。
电⼦波的波长取决于电⼦运动的速度和质量，=h mvλ若电⼦速度较低，则它的质量和静⽌质量相似；若电⼦速度具有极⾼，则必须经过相对论校正。
·电⼦波和光波异同：不同：不能通过玻璃透镜会聚成像。
但是轴对称的⾮均匀电场和磁场则可以让电⼦束折射，从⽽产⽣电⼦束的会聚与发散，达到成像的⽬的。
电⼦波的波长较短，其波长取决于电⼦运动的速度和质量，电⼦波的波长要⽐可见光⼩5个数量级。
另外，可见光为电磁波。
相同：电⼦波与可见光都具有波粒⼆象性。
9-2、分析电磁透镜对电⼦波的聚焦原理，说明电磁透镜的结构对聚焦能⼒的影响。
聚焦原理：电⼦在磁场中运动，当电⼦运动⽅向与磁感应强度⽅向不平⾏时，将产⽣⼀个与运动⽅向垂直的⼒（洛仑兹⼒）使电⼦运动⽅向发⽣偏转。
在⼀个电磁线圈中，当电⼦沿线圈轴线运动时，电⼦运动⽅向与磁感应强度⽅向⼀致，电⼦不受⼒，以直线运动通过线圈；当电⼦运动偏离轴线时，电⼦受磁场⼒的作⽤，运动⽅向发⽣偏转，最后会聚在轴线上的⼀点。
电⼦运动的轨迹是⼀个圆锥螺旋曲线。
右图短线圈磁场中的电⼦运动显⽰了电磁透镜聚焦成像的基本原理：结构的影响：1）增加极靴后的磁线圈内的磁场强度可以有效地集中在狭缝周围⼏毫⽶的范围内；2）电磁透镜中为了增强磁感应强度，通常将线圈置于⼀个由软磁材料（纯铁或低碳钢）制成的具有内环形间隙的壳⼦⾥，此时线圈的磁⼒线都集中在壳内，磁感应强度得以加强。
狭缝的间隙越⼩，磁场强度越强，对电⼦的折射能⼒越⼤。
3）改变激磁电流可以⽅便地改变电磁透镜的焦距9--3、电磁透镜的像差是怎样产⽣的，如何消除和减少像差？像差有⼏何像差（球差、像散等）和⾊差球差是由于电磁透镜的中⼼区域和边沿区域对电⼦的会聚能⼒不同⽽造成的；为了减少由于球差的存在⽽引起的散焦斑，可以通过减⼩球差系数和缩⼩成像时的孔径半⾓来实现像散是由透镜磁场的⾮旋转对称⽽引起的；透镜磁场不对称，可能是由于极靴内孔不圆、上下极靴的轴线错位、制作极靴的材料材质不均匀以及极靴孔周围局部污染等原因导致的。
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（）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（）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（）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.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（）（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 X 射线和 X 射线。
2. X 射线与物质相互作用可以产生 、 、 、 、 、 、 、 。
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 也是 ，具有 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。
材料分析测试⽅法课后答案第⼀章⼀、选择题1.⽤来进⾏晶体结构分析的X射线学分⽀是（）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（）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（）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.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（）（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X射线和X射线。
2. X射线与物质相互作⽤可以产⽣、、、、、、、。
3. 经过厚度为H的物质后，X射线的强度为。
4. X射线的本质既是也是，具有性。
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。
解：（1）瞬变信号－指数衰减振荡信号，其频谱具有连续性和衰减性。
（2）准周期信号，因为各简谐成分的频率比为无理数，其频谱仍具有离散性。
（3）周期信号，因为各简谐成分的频率比为无理数，其频谱具有离散性、谐波性和收敛性。
解： x(t)=sin2f0 t 的有效值（均方根值）：xrms1 T0x 21T 02 2 f 0 t dt(t) dt sinT 0T 01T 0cos 4 f 0 t ) dt1(T 01T 0) (1sin 4 f 0 t02T 002T 04 f 01(T 01sin 4 f 0 T 0 ) 1 / 22T 0 f 04解：周期三角波的时域数学描述如下：x(t )1. ..-T 0/2 0T 0/2A2 A t T 0t 0T 0 2 x ( t )A2 A 0T 0t tT 02x ( t nT 0 ). ..t（1）傅里叶级数的三角函数展开：a1 T 0/22 T 0 /2 2t )dt1 0T 0 x(t )dtT 0(12T 0/2T 0an 2T 0 / 2 0t dtT 0x(t) cosnT 0/24 T 0 /2 2t ) cos n 0 t dt0 (1T 0T 04 42 nn1, 3, 5,2 sinn 22n2 2n2, 4, 6,2b nT 0 / 20t dt，式中由于 x(t) 是偶函数， sin n 0t 是奇函数，T 0x(t )sin nT 0/2则 x(t) sin nt也是奇函数，而奇函数在上下限对称区间上的积分等于0。
故b n0。
因此，其三角函数展开式如下：x(t )1 41cos n0 t1 41sin(n 0 t2)22 n 1 n 222 n 1 n 2(n=1, 3, 5,其频谱如下图所示：A( )( )142224492225003050003050单边幅频谱单边相频谱（2）复指数展开式复指数与三角函数展开式之间的关系如下：C0 =a0R e C N =a n/2C N =(a n-jb n)/2I m C N =-b n/2C-N =(a n +jb n)/2故有2sin2n 2e N n n2 2 RC =a /2n2220I C =-b/2＝0m N nC0A0 a01 2C n 1a n2b n21A n =1a n 222n arctgImCn arctg (b n)0R e C n a nC 0A0a0C n1a n2b n21A n22narctgImCn arctg (bn )R e C n a nn1, 3, 5,n 2, 4, 6,实频谱229 225 2-50-30虚频谱-50-30双边幅频谱229 2252-50-30R e C n122222292-00030I m C n-00030C n122222292-00030n225 25 05 0225 25 0双边相频谱-50 -30-0003050解：该三角形窗函数是一非周期函数，其时域数学描述如下：x(t)12T 0 t 0 1t2x(t )T 02T 010 tt-T 0/2 0T 0/2tT 02用傅里叶变换求频谱。
材料分析测试技术习题与答案第⼀章⼀、选择题1. ⽤来进⾏晶体结构分析的X 射线学分⽀是（）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（）A.Kα；B. K β；C. K γ；D. L α。
3. 当 X 射线发⽣装置是Cu 靶，滤波⽚应选（）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.短波限λ 0；B. 激发限λ k；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（）（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 X 射线和X 射线。
2. X 射线与物质相互作⽤可以产⽣、、、、、、、。
3. 经过厚度为 H 的物质后， X 射线的强度为。
4. X 射线的本质既是也是，具有性。
5. 短波长的 X 射线称，常⽤于，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 α X 射线激发 CuK α荧光辐射；（ 2）⽤ CuK β X 射线激发 CuK α荧光辐射；（ 3）⽤ CuK α X 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。
第一章 X 射线物理学基础1、在原子序24（Cr）到74（W）之间选择7 种元素，根据它们的特征谱波长（Kα），用图解法验证莫塞莱定律。
（答案略）2、若X 射线管的额定功率为1.5KW，在管电压为35KV 时，容许的最大电流是多少？答：1.5KW/35KV=0.043A。
4、为使Cu 靶的Kβ线透射系数是Kα线透射系数的1/6，求滤波片的厚度。
答：因X 光管是Cu 靶，故选择Ni 为滤片材料。
查表得：μ m α ＝49.03cm2／g，μ mβ ＝290cm2／g，有公式，，，故：，解得:t=8.35um t6、欲用Mo 靶X 射线管激发Cu 的荧光X 射线辐射，所需施加的最低管电压是多少？激发出的荧光辐射的波长是多少？答：eVk=hc/λVk=6.626×10-34×2.998×108/(1.602×10-19×0.71×10-10)=17.46(kv)λ 0=1.24/v(nm)=1.24/17.46(nm)=0.071(nm)其中 h为普郎克常数，其值等于6.626×10-34e为电子电荷，等于1.602×10-19c故需加的最低管电压应≥17.46(kv)，所发射的荧光辐射波长是0.071纳米。
7、名词解释：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。
⑶ 一个具有足够能量的χ 射线光子从原子内部打出一个K 电子，当外层电子来填充K 空位时，将向外辐射K 系χ 射线，这种由χ 射线光子激发原子所发生的辐射过程，称荧光辐射。
材料分析测试技术部分课后答案太原理工大学材料物理0901 除夕月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.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)V=(2eV/m)1/2=(2*8.01*10-15/9.1*10-31)1/2=1.32*108m/s1-3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：CuKa能激发CuKa荧光辐射；（能量相同）CuKß能激发CuKa荧光辐射；（Kß>Ka）CuKa能激发CuLa荧光辐射；（Ka>la）1-4 以铅为吸收体，利用MoKα、RhKα、AgKαX射线画图，用图解法证明式（1-16）的正确性。
光学显微镜:分辨率200nm 放大倍数约1000倍观察尺寸级别为10的平方nm 观察不到位错和原子排列化学分析：得到样品的平均成分，却不可知所含元素分布情况（淬火刚中未溶碳化物附近的高碳区形成硬脆的片状马氏体，含碳量较低的区域形成强而韧的板条马氏体）X射线（XRD）毫米数量级（看不到微米及纳米级）分析材料晶体结构、晶格参数、晶体缺陷、不同结构相含量、内应力电子显微镜（EM）：（1）TEM 投射电子显微镜分辨率0.1nm 放大倍数10的6次方倍样品内部组织结构与形态晶体结构鉴定（2）SEM 扫描电子显微镜分辨率1nm 放大倍数2乘10的5次方倍表面形貌（断口）、表面成分分布情况（3）EPMA 电子探针扫描电镜与电子探针相结合观察微观形貌同时进行化学成分分析（4）STEM扫描透镜（三位一体）围观区域组织形貌观察、晶体结构鉴定、化学成分分析X射线本质：属电磁波或电磁辐射同时具有波动性和粒子性波粒二象性可见光波长 390-760nm X射线波长范围 0.01-10nm用于衍射分析 0.05-0.25nm 用于金属探伤 0.005-0.1nm描述X射线的频率、波长与参量能量、动量关系关系式X射线强度（用波动性定义）：单位时间内通过垂直于传播方向的单位截面上的能量的大小 I由光子能量和粒子数目两个因素决定强度与波振幅A的平方成正比X射线的波动性：反映在一物质运动的连续性和在传播过程中发生的干涉、衍射过程粒子性：表现在与物质相互作用和能量交换的时候X射线的产生及X射线管：高速运动着的带电或不带电粒子与某种相撞击且与该物质中的内层电子相作用而产生的X射线产生的基本条件：产生自由电子、使电子做定向高速运动、在电子的运动路径上设置使其突然减速的障碍物阴极：发射电子（钨丝）阳极：靶，使电子减速并发射X射线（常用靶材Cr Fe Co Ni Cu Mo Ag W 软X射线：Al靶）窗口：X射线射出通道（材料：金属铍硼酸铍锂（林德曼玻璃））理想状态：较小焦点-提升分辨率；较强X射线强度-缩短曝光时间连续X射线谱：产生的两种解释：（1）经典电动力学：一个高速运动的电子到达靶面上时，因突然减速产生很大的负加速度，这种负加速度一定会引起周围电磁场的急剧变化，产生电磁波（2）量子理论：当能量为eu的电子与靶的原子整体相碰撞时，电子失去自己的能量，其中一部分以光子的形式辐射出去，而每碰撞一次产生一个能量为hv 的光子光子能量极限情况关系式X管射线连续x射线的效率连续x射线总强度/X管功率K l m eUk>=Wk(逸出功) Uk为临界激发电压K层电子被击出—k系激发---引起的电子跃迁---k系辐射问：为什么Ka线比Kb线的波长长而强度高？不仅各能及能量不同，各能及之间的能量差也是不一样的，越靠近原子核的相邻能及间能量差越大前者能量差小于后者能量差又能量差与波长成反比所以…问：为什么Ka线比Kb线的强度大5倍左右？跃迁几率决定谱线强度，电子有l-k层跃迁的几率比从m-k层跃迁的几率大5倍左右特征x射线的频率或波长只取决于阳极靶物质的原子能及结构，而与其他外界因素无关莫塞莱定律：根号下频率=k（z-表他）是x射线荧光光谱分析和电子探针微区成分分析的理论基础X射线与物质的相互作用：散射能量、吸收能量、透过物质X射线的散射：（1）相干散射：物质对x射线散射的实质是物质中的电子与x射线光子的相互作用，当入射光子碰撞电子后，若电子能牢固的保持在原来位置上，则光子将产生刚性碰撞，其作用效果是辐射出电磁波—散射波。
第一章X射线物理学基础1、在原子序24 ( Cr)到74 (W )之间选择7种元素，根据它们的特征谱波长( K a),用图解法验证莫塞莱定律。
(答案略)2、若X射线管的额定功率为1.5KW，在管电压为35KV时，容许的最大电流是多少？答：1.5KW/35KV=0.043A 。
4、为使Cu靶的K B线透射系数是K a线透射系数的1/6，求滤波片的厚度。
答：因X光管是Cu靶，故选择Ni为滤片材料。
查表得：(im a = 49.03cm2 /g, (im 3 =290cm2 /g , 有公式，，，故：，解得：t=8.35um t6、欲用Mo靶X射线管激发Cu的荧光X射线辐射，所需施加的最低管电压是多少？激发出的荧光辐射的波长是多少？答：eVk=hc/ 入Vk=6.626 X10-34 >2.998 X108/(1.602 X10-19 >0.71 X10-10)=17.46(kv)入0=1.24/v( nm)=1.24/17.46( nm)=0.071( nm)其中h为普郎克常数，其值等于 6.626 20-34e为电子电荷，等于1.602 X10-19C故需加的最低管电压应羽7.46(kv)，所发射的荧光辐射波长是0.071纳米。
7、名词解释：相干散射、非相干散射、荧光辐射、吸收限、俄歇效应答：⑴ 当X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X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X射线长的X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。
⑶一个具有足够能量的X射线光子从原子内部打出一个K电子，当外层电子来填充K空位时，将向外辐射K系X射线，这种由X射线光子激发原子所发生的辐射过程，称荧光辐射。
