材料現(xiàn)代分析方法練習(xí)題及答案

1、材料現(xiàn)代分析方法1在電鏡中，電子束的波長(zhǎng)主要取決于什么？答：取決于電子運(yùn)動(dòng)的速度和質(zhì)量2什么是電磁透鏡？電子在電磁透鏡中如何運(yùn)動(dòng)？與光在光學(xué)系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)有何不同？答：運(yùn)用磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用這一特點(diǎn)使使電子束聚焦的裝置稱為電磁透鏡。近軸圓錐螺旋運(yùn)動(dòng)。不同點(diǎn)：光學(xué)系統(tǒng)中光是沿直線運(yùn)動(dòng)的，在電磁透鏡中 電子束作近軸圓錐螺旋運(yùn)動(dòng)。3電磁透鏡具有哪幾種像差？是怎樣產(chǎn)生的，是否可以消除？如何來(lái)消除和減少像差？答：有球差、像散、色差。球差：是磁透鏡中心區(qū)和邊沿區(qū)對(duì)電子的折射能力不同引起的。像散：像散是由于電磁透鏡的周向磁場(chǎng)非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱引起不 同方向上的聚焦能力由現(xiàn)差別。色差：色差是由入射電子的波長(zhǎng)或能量

2、的非單一性造成球差可以消除，用小孔徑成像時(shí)，可使其明顯減??；像散 只能減弱，可以通過(guò)引入一強(qiáng)度和方位都可以調(diào)節(jié)的矯正磁 場(chǎng)來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償；色差也只能減弱，穩(wěn)定加速電壓和透鏡電流 可減小色差。4什么是電磁透鏡的分辨本領(lǐng)？主要取決于什么？為什么電 磁透鏡要采用小孔徑角成像？答：分辨本領(lǐng)是指成像物體（試樣）上能分辨由來(lái)的兩個(gè)物點(diǎn)間的最小距離；電磁透鏡的分辨率主要由衍射效應(yīng)和 像差來(lái)決定；用小孔徑成像原因是可以使球差明顯減 小。5說(shuō)明影響光學(xué)顯微鏡和電磁透鏡分辨率的關(guān)鍵因素是什 么？如何提高電磁透鏡的分辨率？答：關(guān)鍵因素是用來(lái)分析的光源的波長(zhǎng)，對(duì)于光學(xué)顯微鏡光 源是光束，對(duì)于電磁透鏡是電子束；減小電磁透鏡

3、的電子光 束的波長(zhǎng)可提高分辨率。6試比較光學(xué)顯微鏡成像和透射電子微鏡成像的異同點(diǎn)，答：相同點(diǎn)：都要用到光源，都需要裝置使光源聚焦成像。異同點(diǎn)：光學(xué)顯微鏡的光源是可見光，聚焦用的是玻璃 透鏡，而透射電子顯微鏡的分別是電子束和電磁透鏡。光學(xué)顯微鏡分辨本領(lǐng)低，放大倍數(shù)小，景深小，焦長(zhǎng)短，投射顯微鏡分辨本領(lǐng)高，放大倍數(shù)大，景深大，焦長(zhǎng)長(zhǎng)。7為什么透射電鏡的樣品要求非常薄，而掃描電鏡無(wú)此要求？答：因?yàn)橛猛干潆婄R分析時(shí)，電子光束要透過(guò)樣品在底片上 形成衍射圖案，樣品過(guò)厚則無(wú)法得到衍射圖案，對(duì)于掃描電 鏡，對(duì)樣品無(wú)此要求是因?yàn)橛脪呙桦婄R時(shí)是通過(guò)分析電子束 與固體樣品作用時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)來(lái)研究物質(zhì)，所以對(duì)樣品不要

4、 求非常薄。8什么是衍射襯度？它與質(zhì)厚襯度有什么區(qū)別？答：衍射襯度主要是由于晶體試樣滿足布拉格反射條件程度差異以及結(jié)構(gòu)振幅不同而形成電子圖象反差。而質(zhì)厚襯度是由于試樣的質(zhì)量和厚度不同，各部分對(duì)入射電子發(fā)生相互作 用，產(chǎn)生的吸收與散射程度不同，而使得透射電子束的強(qiáng)度 分布不同，形成反差。9 .何謂襯度？ TEM能產(chǎn)生哪幾種襯度像，是怎么產(chǎn)生的，都 有何用途？答：由于樣品各部分結(jié)構(gòu)的不同而導(dǎo)致透射到熒光屏強(qiáng)度的不均勻分布現(xiàn)象就稱為襯度。TEM可產(chǎn)生相位襯度和振幅 襯度。振幅襯度是由于入射電子通過(guò)試樣時(shí)，與試樣內(nèi)原子 發(fā)生相互作用而發(fā)生振幅的變化，引起反差。振幅襯度主要 有質(zhì)厚襯度和衍射襯度兩種。由

5、于試樣的質(zhì)量和厚度不同， 各部分對(duì)入射電子發(fā)生相互作用，產(chǎn)生的吸收與散射程度不 同，而使得透射電子束的強(qiáng)度分布不同，形成反差，稱為質(zhì) -厚襯度。衍射襯度主要是由于晶體試樣滿足布拉格反射條件 程度差異以及結(jié)構(gòu)振幅不同而形成電子圖象反差。10 .畫圖說(shuō)明衍襯成像原理，并說(shuō)明什么是明場(chǎng)像，暗場(chǎng)像 和中心暗場(chǎng)像。只讓中心透射束穿過(guò)物鏡光欄形成的衍襯像稱為明場(chǎng)像。只讓某一衍射束通過(guò)物鏡光欄形成的衍襯像稱為暗場(chǎng)像。入射電子束相對(duì)衍射晶面傾斜角，此時(shí)衍射斑將移到透鏡的 中心位置，該衍射束通過(guò)物鏡光欄形成的衍襯襯度像稱為中 心暗場(chǎng)成像。11 .制備薄膜樣品的基本要求是什么？具體工藝如何？雙噴 減薄與離子減薄各

6、適合于制備什么樣品？薄膜樣品的制備必須滿足以下要求：薄膜樣品的組織結(jié)構(gòu)必須和大塊樣品相同，制備過(guò)程中，這些組織結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化。薄膜樣品厚度必須足夠薄， 只有能被電子束透過(guò)， 才有 可能進(jìn)行觀察和分析。薄膜樣品應(yīng)有一定強(qiáng)度和剛度，在制備，夾持和操作過(guò)程中，在一定的機(jī)械力作用下不會(huì)引起變形或損壞。在樣品制備過(guò)程中不容許表面產(chǎn)生氧化和腐蝕。氧化和腐蝕會(huì)使樣品的透明度下降，并造成多種假象。具體工藝為用電火花線切割法初減薄，通過(guò)手工研磨 或化學(xué)腐蝕進(jìn)行預(yù)減薄，用雙噴電解拋光減薄和離子減薄法 來(lái)最終減薄。離子減薄方法可以適用于礦物、陶瓷、半導(dǎo)體及多相 合金等電解拋光所不能減薄的樣品。雙噴減薄可以適用于金屬

7、與部分合金。12、設(shè)樣品中有不同取向的兩個(gè)相鄰晶粒，在強(qiáng)度為I。的入射電子束照射下，A晶粒的（HKL ）晶面與入射束間的夾角正好等于布拉格角，形成強(qiáng)度為 Ihkl的衍射束，其余晶面均不滿足布拉格方程；而B晶粒的所有晶面均與衍射條件存在較大的偏差。試?yán)L由明場(chǎng)，暗場(chǎng)，中心暗場(chǎng)像條件下衍射襯度的光路圖，并分別求由明場(chǎng)像和暗場(chǎng)像條件下像平面上A晶粒和B晶粒對(duì)應(yīng)區(qū)域的電子束強(qiáng)度？答：明場(chǎng)像：A晶粒為：IhklB晶粒為：I。暗場(chǎng)像：A晶粒為：Ihkl B晶粒為：013、為什么衍射晶面和透射電子顯微鏡入射電子束之間的夾角不精確符合布拉格條件時(shí)仍能產(chǎn)生衍射？答：由于薄膜樣品厚度很小，其倒易點(diǎn)陣中各陣點(diǎn)已不再是

8、幾何點(diǎn)，而是沿樣品厚度方向擴(kuò)展延伸為桿狀，即倒易桿，從而增加了與反射球相交的機(jī)會(huì)，結(jié)果使略為偏離布拉格條 件的電子束也能發(fā)生衍射。14、什么叫“相干散射”、“非相干散射”、“俄歇效應(yīng)”？答：（1）當(dāng)X射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)原子的電子在電磁場(chǎng)的作用下將產(chǎn)生受迫震動(dòng)，受迫震動(dòng)產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)。其頻率與入射線的頻率相同，相為固定。在相同方向上各散射波符合相干條件，故稱為相干散射。（2）當(dāng)X射線經(jīng)束縛力不大的電子或自由電子散射后,可得到波長(zhǎng)更長(zhǎng)的X射線且散射位相與入射波位相之間不存在固定關(guān)系，稱之為非相干散射。（3）當(dāng)一個(gè)原子內(nèi)層的一個(gè)電子被電離后，處于激發(fā)態(tài)的電子將產(chǎn)生躍遷。多余的能量以無(wú)輻射的形式傳給

9、另一個(gè)電子，并將其激發(fā)由來(lái)的效應(yīng)。15、相對(duì)光學(xué)顯微鏡，透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡各有哪些優(yōu)點(diǎn)？答：透射電子顯微鏡由于電子波長(zhǎng)極短，同時(shí)與物質(zhì)作用遵從布拉格（Bragg ）方程，產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，使得透射電鏡自身在具有高的像分辨本領(lǐng)的同時(shí)兼有結(jié)構(gòu)分析的功能。掃描電鏡既具有光學(xué)顯微鏡制樣簡(jiǎn)易，又具有昂貴、復(fù)雜的透射電鏡的眾多功能和適用性。它能彌補(bǔ)透射電鏡樣品制備要求很高的缺點(diǎn)。景深大，圖像富有立體感；。放大倍數(shù)連續(xù)調(diào)節(jié)范圍大。分辨本領(lǐng)比較高（0.5-10nm）。可直接觀察大塊試樣。固體材料樣品表面和界面分析。適合于觀察比較粗糙的表面、材料斷口和顯微組織三維形態(tài)?？勺鼍C合分析，宏觀-微觀形貌，微區(qū)

10、成份-元素分析，宏觀和微觀取向分析。試樣在加熱，冷卻和拉伸等條件下的顯微結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài) 觀察16、透射電鏡主要由幾大系統(tǒng)構(gòu)成？各系統(tǒng)之間關(guān)系如何？答：透射電鏡由照明系統(tǒng)，成像系統(tǒng)，觀察記錄系統(tǒng)組成。照明系統(tǒng)提供一束亮度高、照明孔徑角小、平行度高、束斑 小、束流穩(wěn)定的照明源。成像系統(tǒng)將衍射花樣或圖像投影到 熒光屏上。觀察記錄系統(tǒng)用于觀察和分析。17、簡(jiǎn)述鏡筒的基本結(jié)構(gòu)和各部分的作用。答：鏡筒一般為直立積木式結(jié)構(gòu)，自上而下由電子槍，照 明系統(tǒng)，樣品室，成像系統(tǒng)和觀察記錄系統(tǒng)。電子槍將電 子源發(fā)射的電子束流聚焦，照明系統(tǒng)提供照明源，樣品室承載樣品，成像系統(tǒng)將衍射花樣或圖像投影到熒光屏上。觀察 記錄系統(tǒng)用于

11、觀察和分析。18、聚光鏡、物鏡、中間鏡和投影鏡各自具有什么功能和特點(diǎn)？答：聚光鏡的作用是會(huì)聚電子槍發(fā)射生的電子束，調(diào)節(jié)照明強(qiáng)度、孔徑角和束斑大小。用來(lái)獲得第一幅高分辨率電子 顯微圖像或電子衍射花樣的透鏡。電鏡的分辨率主要取決于 物鏡。中間鏡和投影鏡的作用是將來(lái)自物鏡的初級(jí)像逐級(jí)放 大，最后成像于熒光屏上。具結(jié)構(gòu)與物鏡基本相似。中間鏡 是長(zhǎng)焦距弱磁變倍率透鏡， 放大倍數(shù)可調(diào)節(jié) 0 20倍。投影 鐐是短焦距強(qiáng)磁透鏡，可進(jìn)一步放大中間鏡的像。投影鏡內(nèi) 孔徑較小，使電子束進(jìn)入投影鏡孔徑角很小。19消像散器的作用和原理是什么？消像散器的作用就是用來(lái)消除像散的。其原理就利用外加的磁場(chǎng)把固有的橢圓形磁場(chǎng)校正

12、成接近旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的磁場(chǎng)。機(jī)械式的消像散器式在電磁透鏡的磁場(chǎng)周圍放置幾塊位置可以調(diào)節(jié)的導(dǎo)磁體來(lái)吸引一部分磁場(chǎng)從而校正固有的橢圓形磁場(chǎng)。而電磁式的是通過(guò)電磁板間的吸引和排斥來(lái)校正橢圓形磁場(chǎng)的。20透射電鏡中有哪些主要光闌， 在什么位置？其作用如何？主要有三種光闌：A聚光鏡光闌。在雙聚光鏡系統(tǒng)中，該光闌裝在第二聚光鏡 下方。作用：限制照明孔徑角。B物鏡光闌。安裝在物鏡后焦面。 作用：提高像襯度；減小孔 徑角，從而減小像差；進(jìn)行暗場(chǎng)成像。C選區(qū)光闌：放在物鏡的像平面位置。作用：對(duì)樣品進(jìn)行微 區(qū)衍射分析。21選區(qū)衍射操作時(shí)，選區(qū)光闌和物鏡光闌各有什么用處？選區(qū)光闌：選取分析樣品上的一個(gè)微小區(qū)域物鏡光闌：提

13、高像襯度，減小孔徑角，從而減小像差，進(jìn)行暗場(chǎng)成像22照明系統(tǒng)的作用是什么？它應(yīng)滿足什么要求？作用：提供一束亮度高、照明孔徑角小、平行度高、束斑小、束流穩(wěn)定的照明源。為滿足明場(chǎng)和暗場(chǎng)成像需要，照明束可在20-30范圍內(nèi)傾斜23成像系統(tǒng)的主要構(gòu)成及其特點(diǎn)是什么？成像系統(tǒng)主要由物鏡、中間鏡和投影鏡及物鏡光闌和選區(qū)光闌組成 物鏡物鏡物鏡物鏡：強(qiáng)激磁短焦距，放大倍數(shù)高，100300 倍 中間鏡中間鏡中間鏡中間鏡：弱激磁長(zhǎng)焦距，放大倍數(shù)020倍，當(dāng)放大倍數(shù)大于 1 ,用來(lái)進(jìn)一步放大物象，小于1用來(lái)縮小物象 投影鏡投影鏡投影鏡投影鏡：強(qiáng)激磁短焦距，激磁電流固定，景深焦長(zhǎng)很大24分別說(shuō)明成像操作與衍射操作時(shí)各

14、級(jí)透鏡（像平面和物平面）之間的相對(duì)位置關(guān)系，并畫由光路圖。如果把中間鏡的物平面和物鏡的像平面重合，則在熒光屏上得到一幅放大像，這是成像操作。如果把中間鏡的物平面和物鏡的背焦面重合，則在熒光屏上得到一幅電子衍射花樣，這是電子衍射操作（R）的A5 Y原像串統(tǒng)光相 （，鹿假微大,幅，總悒射25樣品臺(tái)的構(gòu)造與功能如何？它應(yīng)滿足哪些要求？樣品臺(tái)上有外徑為 3mm的樣品鋼網(wǎng)，鋼網(wǎng)有許多網(wǎng)孔。樣品臺(tái)的功能是承載樣品，并使樣品能在物鏡極靴孔內(nèi)平 移，傾斜，旋轉(zhuǎn)已選擇感興趣的樣品區(qū)域或位相進(jìn)行觀察分 析。要求：必須使樣品鋼網(wǎng)牢固的夾持在樣品座中并保持良好的 熱點(diǎn)接觸，減少因電子照射引起的熱或電荷堆積而產(chǎn)生的樣

15、品損傷或圖像飄移，樣品移動(dòng)機(jī)構(gòu)要有足夠的機(jī)械精度，無(wú) 效行程應(yīng)盡可能少。26掃描電子顯微鏡的工作原理是什么？掃描電鏡是用聚焦電子束在試樣表面逐點(diǎn)掃描成像。試樣為塊狀或粉末顆 粒，成像信號(hào)可以是二次電子、背散射電子或吸收電子。其中二次電子是最主要的成像信號(hào)。由電子槍發(fā)射的能量為 535keV 的電子，以其交 叉斑作為電子源，經(jīng)二級(jí)聚光鏡及物鏡的縮小形成具有一定能量、一定束流強(qiáng)度 和束斑直徑的微細(xì)電子束，在掃描線圈驅(qū)動(dòng)下，于試樣表面按一定時(shí)間、空間順序作柵網(wǎng)式掃描。聚焦電子束與試樣相互作用，產(chǎn)生二次電子發(fā)射（以及其它物 理信號(hào)），二次電子發(fā)射量隨試樣表面形貌而變化。二次電子信號(hào)被探測(cè)器收集 轉(zhuǎn)換成

16、電訊號(hào)，經(jīng)視頻放大后輸入到顯像管柵極，調(diào)制與入射電子束同步掃描的顯像管亮度，得到反映試樣表面形貌的二次電子像。27電子束和固體樣品作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生哪些信號(hào)？它們各具有什么特點(diǎn)？分別有哪些主要的應(yīng)用？背散射電子。背散射電于是指被固體樣品中的原子核反彈 回來(lái)的一部分入射電子。其中包括彈性背散射電子和非彈性 背散射電子。背散射電子的產(chǎn)生范圍深，由于背散射電子的 產(chǎn)額隨原子序數(shù)的增加而增加，所以，利用背散射電子作為 成像信號(hào)不僅能分析形貌特征，也可用來(lái)顯示原子序數(shù)襯 度，定性地進(jìn)行成分分析。 二次電子。二次電子是指被入射電子轟擊由來(lái)的核外電子。二次電子來(lái)自表面 50- 500 ? 的區(qū)域，能量為 0-50

17、 eV 。 它對(duì)試樣表面狀態(tài)非常敏感，能有效地顯示試樣表面的微觀 形貌。吸收電子。入射電子進(jìn)入樣品后，經(jīng)多次非彈性散射，能量損失殆盡（假定樣品有足夠厚度，沒(méi)有透射電子產(chǎn)生），最后被樣品吸收。若在樣品和地之間接入一個(gè)高靈敏度的電 流表，就可以測(cè)得樣品對(duì)地的信號(hào)。若把吸收電子信號(hào)作為 調(diào)制圖像的信號(hào)，則其襯度與二次電子像和背散射電子像的 反 差 是 互 補(bǔ) 的。 透射電子。如果樣品厚度小于入射電子的有效穿透深度， 那么就會(huì)有相當(dāng)數(shù)量的入射電子能夠穿過(guò)薄樣品而成為透 射電子。樣品下方檢測(cè)到的透射電子信號(hào)中，除了有能量與 入射電子相當(dāng)?shù)膹椥陨⑸潆娮油?，還有各種不同能量損失的 非彈性散射電子。其中有些待

18、征能量損失E的非彈性散射電子和分析區(qū)域的成分有關(guān)，因此，可以用特征能量損失電 子配合電子能量分析器來(lái)進(jìn)行微區(qū)成分分析。 特征X射線。特征X射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)以后， 在能級(jí)躍遷過(guò)程中直接釋放的具有特征能量和波長(zhǎng)的一種 電磁波輻射。如果用x射線探測(cè)器測(cè)到了樣品微區(qū)中存在某 一特征波長(zhǎng)，就可以判定該微區(qū)中存在的相應(yīng)元素。 俄歇電子。如果原子內(nèi)層電子能級(jí)躍遷過(guò)程中釋放由來(lái)的 能量 E不以x射線的形式釋放，而是用該能量將核外另一 電子打由，脫離原子變?yōu)槎坞娮樱@種二次電子叫做俄歇 電子。俄歇電子是由試樣表面極有限的幾個(gè)原于層中發(fā)生 的，這說(shuō)明俄歇電子信號(hào)適用于表層化學(xué)成分分析。背散射電子，二

19、次電子和透射電子，主要應(yīng)用于掃描電鏡和 透射電鏡，特征X射線可應(yīng)用于能譜儀，電子探針等，俄歇 電子可應(yīng)用于俄歇電子能譜儀，吸收電子也可應(yīng)用于掃描電 鏡，形成吸收電子像。28什么是彈性散射和非彈性散射？其散射角取決于什么?它們對(duì)電子顯微鏡的成像有何作用？當(dāng)一束聚焦電子束沿一定方向入射到試樣內(nèi)時(shí)，由于受到固 體物質(zhì)中晶格位場(chǎng)和原子庫(kù)侖場(chǎng)的作用，具入射方向會(huì)發(fā)生 改變，這種現(xiàn)象，稱為散射。如果在散射過(guò)程中入射電子只 改變方向，但其總動(dòng)能基本上無(wú)變化，則這種散射成為彈性 散射；如果在散射過(guò)程中入射電子的方向和動(dòng)能都發(fā)生改 變，則這種散射成為非彈性散射。散射角 e = Ze2 / E0rn式中E0 一入

20、射電子的能量；Z原子序數(shù)；e 電子電荷；rn 入射電子軌道到原子核距離。由此可見，原子序數(shù)越大，電子能量越小，入射軌道 距核越近，則散射角越大。1）:彈性作用：這種作用可以改變電子在樣品中的路徑，但 沒(méi)有引起能量的明顯變化。2）:非彈性作用，能量轉(zhuǎn)移到固體，產(chǎn)生二次電子（SE）、俄歇電子（Auger ）、特種能量X射線、連續(xù)X射線，陰極 熒光（以及可見光區(qū)、紫外光區(qū)、紅外光區(qū)等長(zhǎng)波長(zhǎng)電磁輻 射），也可產(chǎn)生電子空穴對(duì)、 晶格振動(dòng)（聲子）、電子震蕩（等 離子體）29.復(fù)型樣品（一級(jí)及二級(jí)復(fù)型）是采用什么材料和什么工藝制備由來(lái)的?解：塑料一級(jí)復(fù)型法：在已制備好的金相樣品或斷口樣品 上滴幾滴醋酸甲脂溶

21、液，然后滴一滴塑料溶液，刮平，溶液 在樣品表面展平后，多余的溶液用濾紙吸掉，待溶劑蒸發(fā)后 樣品表面即留下一層 100nm 左右的塑料薄膜。把薄膜從樣 品表面揭下來(lái)就是塑料一級(jí)復(fù)型樣品.碳一級(jí)復(fù)型：直接把表面清潔的金相樣品放入真空鍍膜裝置中，在垂直方向上向樣品表面蒸鍍一層厚度為數(shù)十納米 的碳膜，然后把樣品放入配好的分離液中進(jìn)行電解或化學(xué)分 離。塑料碳二級(jí)復(fù)型法：先制成中間復(fù)型（一次復(fù)型） 然后在中間復(fù)型上進(jìn)行第二次碳復(fù)型，再把中間復(fù)型溶去， 最后得到的是第二次復(fù)型。30復(fù)型技術(shù)的主要用途和局限性是什么？（主要用途沒(méi)找到）解：主要用途：1.觀察金屬材料的顯微組織，進(jìn)行電子顯微分析。2.分析斷口形貌

22、，判斷材料斷裂原因。局限性：復(fù)型材料本身的顆粒有一定的大小，不能把比 他們還小的細(xì)微結(jié)構(gòu)復(fù)制由來(lái)，限制了分辨率的進(jìn)一步提 高；復(fù)型只能對(duì)樣品的表面形貌進(jìn)行復(fù)制，不能對(duì)樣品的內(nèi) 部組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察分析。31 .說(shuō)明如何用透射電鏡觀察超細(xì)粉末的尺寸和形態(tài)？如何 制備樣品？（不全，你再找找）解：關(guān)鍵工作是粉末樣品的制備，樣品制備的關(guān)鍵是如何將 超細(xì)粉的顆粒分散開來(lái)，各自獨(dú)立而不團(tuán)聚。制備樣品:方法主要包括膠粉混合法和支持膜分散粉末法。32 .為何對(duì)稱入射（B/uvw）時(shí)，即只有倒易點(diǎn)陣原點(diǎn)在 厄瓦爾得球面上，也能得到除中心斑點(diǎn)以外的一系列衍射斑 點(diǎn)？答：由于實(shí)際的樣品晶體都有確定的形狀和有限的尺寸，

23、因 而它們的倒易陣點(diǎn)不是一個(gè)幾何意義上的點(diǎn)，而是沿著晶體 尺寸較小的方向發(fā)生擴(kuò)展，擴(kuò)展量為該方向上實(shí)際尺寸倒數(shù) 的2倍。33 .從原理和應(yīng)用方面分析電子衍射與X衍射在材料結(jié)構(gòu)分 析中的異、同點(diǎn)。解：共同點(diǎn)：電子衍射的原理和X衍射相似，都是以滿足布拉格方程作為產(chǎn)生衍射的必要條件。不同點(diǎn)：特點(diǎn)：（1）電子波的波長(zhǎng)比 X射線短得多（2） 電子衍射產(chǎn)生斑點(diǎn)大致分布在一個(gè)二維倒易截面內(nèi)（3）電子衍射中略偏離布拉格條件的電子束也能發(fā)生衍射（4）電子衍射束的強(qiáng)度較大，拍攝衍射花樣時(shí)間短。應(yīng)用：硬X射線適用于金屬部件的無(wú)損探傷及金屬物相 分析，軟X射線可用于非金屬的分析。透射電鏡主要用于形貌分析和電子衍射分析

24、（確定微區(qū)的晶體結(jié)構(gòu)或晶體學(xué)性 質(zhì)）。34 .已知Al為FCC結(jié)構(gòu)，試用衍射斑點(diǎn)特征平行四邊形查 表法（如附表）來(lái)標(biāo)定如下圖所示的電子衍射花樣中A, B,C三點(diǎn)的指數(shù)和它們所在的晶帶軸指數(shù)UVW,其中測(cè)量可得：RA=6.5mm,R B=16.4mm,R C=16.8mm, ：J （RA Rb）=82 0。同時(shí)已知相機(jī)常數(shù) K= 13.4mm.?,請(qǐng)?jiān)囉秒娮?衍射公式對(duì)此標(biāo)定進(jìn)行核對(duì)Ao附表：面心立方 Al的單晶電子衍射標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表如下：解：1）由：RA=6.5RB=16.4,Rc=16.8, 得:R2/R1=2.52R3/R1=2.582）又小（Ra Rb）=82°,所以查表得A斑點(diǎn)指

25、數(shù)（11-1） B斑點(diǎn)指數(shù)（-33-1）3）其余斑點(diǎn)用矢量合成法標(biāo)定r3 =r.+r2h 3 = h 1 + h 2 =13=-2k3 = k 1 + k 2 =1+3=4L3 = L 1 + L 2 =-11=-2所以 C （-24-2） 即為（-12-1 ） uvw.1234）用電子衍射公式核對(duì)已知相機(jī)常數(shù) K=13.4mm.A則 d1=k/R1=2.062Ad2=K/R2=0.817AR2/R1R3/R1d1(?)d2(?)G(R1R2)(h1k1l1)(h2k2l2)uvw1.0001.4141.7851.78590.002000200011.0001.1552.0612.061-70

26、.531-11-1-110111.0001.0001.2621.26260.0002-2-2201112.2362.4491.7850.79890.0020004-20121.6331.9152.0611.26290.0011-1-2201121.5811.5811.2620.79871.5702-2-4201221.6581.6581.7851.076-72.452001-310131.7321.7321.2620.72973.222-2042-21133.6063.7421.7850.49590.002000640232.5172.5822.0610.81982.3911-1-33-112

27、34.1234.2431.7850.43390.0020008-20142.1212.1211.2620.595-76.372-20-2-442231.1731.1731.2621.076-64.762-20-1-311142.2362.2361.2620.56477.0802-2-6201331.0001.0950.7980.798-66.424-200-421241.1731.5411.2621.07690.0002-2-3112335.0005.0991.7850.35790.0020008-60342.5982.5981.7850.687-78.902001-510153.4163.4

28、642.0610.603-84.4011-15-311342.6462.6461.2620.47779.112-2064-21155.3855.4771.7850.33190.00200010-40251.0951.3420.7980.729-79.4840-22-422341.0001.3481.0761.076-84.781-31-3-111252.9152.9151.2620.43380.1302-2-8201442.9152.9151.2620.43380.132-2064-42252.9582.9581.7850.603-80.272001-530351.5411.5411.2620

29、.819-71.072-20-1-333341.0001.2910.7290.72980.4142-2-24-21354.1234.1632.0610.50085.3611-1-55-12356.4036.4811.7850.27990.00200010-80453.2403.2401.2620.390-81.1202-28-2-43444.3204.4352.0610.47790.0011-1-64-21453.3173.3171.2620.381-81.332-20-4-663351.3421.6730.7980.59590.004-2024-42451.3141.4771.0760.81

30、978.023-1-113-33453.6063.6061.2620.35082.0302-2-10201551.8372.0921.2620.68790.0002-2-5112553.8083.8081.2620.331-82.452-20-4-684453.8733.8731.2620.32682.5802-2-10423552.0922.0921.2620.603-76.1702-25-1-345535.已知某Ni基高溫合金的基體為面心立方結(jié)構(gòu)， 晶格常數(shù) a=0.3597nm ,試標(biāo)定如圖所示的電子衍射花樣中的 A, B, C三點(diǎn)的指數(shù)和它們所在的晶帶軸指數(shù)UVW,圖中 R1=OA=1

31、2.2 mm ,R2=OB=19.9 mm ,R3=OC=23.4 mm , (R i R2)=90 ° o同時(shí)已知相機(jī)常數(shù) K=25.41mm.?,請(qǐng)?jiān)囉秒娮友苌涔綄?duì)此標(biāo)定進(jìn)行核對(duì)。B C附表：面心立方 Ni的單晶電子衍射標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表如下(表格見卜頁(yè)):K 21 22UVW H1K1L1H2K2L202-4-460R2/R1 1.581 1.612R3/R1 1.581 1.673108.43104.36d1(?) 1.272 0.804d2(?) 0.8040.4992216432-2020-423112-1-112-201.6331.91590.002.0771.2722431

32、000-2-1311.6581.658107.551.7981.085253110-222-4-21.7321.73273.221.2720.734265522-2011-51.8372.09290.001.2720.69227554-220-3-152.0922.09276.171.2720.6082832202-2-4242.1212.121103.631.2720.599293312-2002-62.2362.236102.921.2720.5693021000-2-2402.2362.44990.001.7980.8043165502-2-5332.3182.52590.001.272

33、0.549323211-1-1-13-32.5172.58297.612.0770.8253351000-2-1512.5982.598101.101.7980.692345110-222-4-62.6462.646100.891.2720.481354412-2002-82.9152.91599.871.2720.436365220-224-6-42.9152.91580.131.2720.4363753000-2-3512.9582.95899.731.7980.608384432-2024-83.2403.24098.881.2720.3923953302-2-6463.3173.317

34、98.671.2720.383404311-1-1-13-53.4163.46484.402.0770.608415512-2002-103.6063.60697.971.2720.3534232000-2-4603.6063.74290.001.7980.4994354402-2-8463.8083.80882.451.2720.334解：1.由題得R1=OA=12.2mmR2=OB=19.9mmR3=OC=23.4 mmFAI=90 R2/R1=1.631R3/R1=1.9182 .查表A斑點(diǎn)指數(shù)（-1-11）, B 斑點(diǎn)指數(shù)（2-20）3 .其余斑點(diǎn)用矢量合成法標(biāo)定Rw -na即 h3

35、= hl + h2 =-1+2=1k3 = k1 +k2 = -1-2=-3L3 = L1 + L2 =1+0=14 .用電子衍射公式核對(duì)已知相機(jī)常數(shù)K=25.41mm.Ad1=k/R1=2.083Ad2=K/R2=1.277A36.已知 Au 為f.c.c.結(jié)構(gòu)，a0=0.407nm,衍射環(huán)指數(shù)(111 ) (200 ) (220 ),測(cè)得 R1=17.6mm, R2=20.5mm,R3=28.5mm解：1 .由題得:2 .計(jì)算R2順序比:3 .與N順序比對(duì)照R1=17.6mmR2=20.5mmR3=28.5mmRi2:R22：R32=3:4:8則:R1R2R3分別對(duì)應(yīng)(111),(200)

36、,(220) 反射面.4.故:dm ,d 200,d 220可根據(jù)面間距公式確定，求生.K2=R2dK3=R3 d=21.0mmA;=20.6mmA;200由Rd=K,故相機(jī)常數(shù)：K產(chǎn)Ri dm =20.7mmA;桁射壞序號(hào)R/mmJ?1咫/田(Rf/Kt) xjNHKLrf/nm16.2839.44LM3.0031110.235 527.2752.351,344.0242000x205 9310,29105.9曲8,0482200.144 2412+05145.23.6810力4IJ3110h123 0512.57I5G.04.0612J8122220.117 7614 62213.85.4

37、216.26164000 J02 0715.87251.8以 3819,14193310.093 5Sg16.31266,06.7420.222042Q0.091 20L _170p C：IMS-5fl國(guó)工_- *二二:芳.，禽敏*紇福城口學(xué)域220則：儀器常數(shù)K為上三者的平均值：K平均=20.8S-1金雷晶電子衍射花樣標(biāo)定I敷據(jù)處理）過(guò)程與結(jié)果37、多晶原理及特征電子束照射多晶、納米晶體時(shí)，被照射區(qū)域包含很多晶粒， 衍射成像原理與多晶 X射線衍射相似不產(chǎn)生消光的晶面均 有機(jī)會(huì)產(chǎn)生衍射。每一族衍射晶面對(duì)應(yīng)的倒易點(diǎn)分布集合而 成一半徑為1/d的倒易球面，倒易球面與 Ewald球的相慣 線為園環(huán)。

38、樣品各晶粒hkl晶面族晶面的衍射線軌跡形成以 入射電子束為軸、2q為半錐角的衍射圓錐，不同晶面族衍射 圓錐2q不同，但各衍射圓錐共頂、共軸特征：入射束輻照區(qū)為大量取向雜亂無(wú)章的細(xì)小晶粒多晶樣品中各晶粒同名HKL而衍射線形成以入射電子束為軸、 2為半錐角的衍射圓錐.衍射圓錐與感光平面相交，得到 半徑為R的圓環(huán)。所以對(duì)應(yīng)晶面的衍射花樣為： 衍射圓錐與熒光屏或照相底片的相交線（同心園環(huán)）口不同HKL 衍射圓錐2不同，但各衍射圓錐共頂、共軸口各衍射圓椎與感光平面相交得到一系列的同心圓，即為多晶電子衍射花 樣。單晶樣品：當(dāng)電子束照射到單晶薄膜樣品，入射角2 很小,可以認(rèn)為電子束近似平行于（HKL ）晶面

39、所在的晶帶軸。反射球很大，9很小，在0*附近反射球近似為平面。由于樣品厚度非常小，發(fā)生衍射的晶面所對(duì)應(yīng)的倒易點(diǎn)不再 是幾何點(diǎn)，而是沿樣品厚度方向延伸成為倒易桿。規(guī)則排列的衍射斑點(diǎn)。它是過(guò)倒易點(diǎn)陣原點(diǎn)的一個(gè)二維倒易 面的放大像。R=Kg大量強(qiáng)度不等的衍射斑點(diǎn)。有些并不精確落在Ewald球面上仍能發(fā)生衍射，只是斑點(diǎn)強(qiáng)度較弱。倒易桿存在一個(gè)強(qiáng)度 分布。單晶衍射花樣實(shí)際上是零層倒易平面的放大像 單晶衍射花樣的周期性單晶電子衍射花樣與二維零層倒易平面相似，具有周期性排列的特征，其基本單元 非晶：梵布拉格定律2d sin 0 = Asin G - - <, 12dX<2d對(duì)于電子衍射，日很小:

40、有特別小的衍射角通常e<r ,所以如8值很工；2日很小，一般為1丁三角形OO申G和。O,P'相似二有；OKL = &RK 曄'* IM特征平行四邊形反射球二有：1 XL= 1 dR由直角三角形oop得（g20 = 2sin夕2白很小，一般為13/. 2d sin 0 =丸由人當(dāng)代人上式= /以此為電子衍射的基本公式L為相機(jī)長(zhǎng)度令。1= it定義為電子衍射相機(jī)常數(shù)月三四 k" d把電子舒射基本公式寫成矢量表達(dá)式 仕峨子衍射放大率）二藐光解或 照相底板也81電前射基本公式的號(hào)出39、衍射原理與花樣特征原理：1、電子束照射多晶、納米晶體時(shí)，被照射區(qū)域包含很多晶

41、粒，衍射成像原理與多晶 X射線衍射相似。如圖所示2、不產(chǎn)生消光的晶面均有機(jī)會(huì)產(chǎn)生衍射。3、每一族衍射晶面對(duì)應(yīng)的倒易點(diǎn)分布集合而成一半徑為1/d的倒易球面，倒易球面與Ewald球的相慣線為園環(huán)。4、樣品各晶粒hkl晶面族晶面的衍射線軌跡形成以入射電子束為軸、2q為半錐角的衍射圓錐，不同晶面族衍射圓錐2q不同，但各衍射圓錐共頂、共軸。特征：1、入射束輻照區(qū)為大量取向雜亂無(wú)章的細(xì)小晶粒2、多品樣品中各晶粒同名HKL而衍射線形成以人射電子束為軸、2為半錐角的衍射圓錐口3、衍射圓錐與感光平面相交，得到半徑為 R的圓環(huán)。不同HKL衍射圓錐2不同，但各衍射圓錐共頂、共軸。各衍射圓錐與感光平面相交得到一系列的

42、同心圓，即 為多晶電子衍射花樣。應(yīng)用：利用已知結(jié)構(gòu)物質(zhì)的衍射環(huán)標(biāo)定相機(jī)常數(shù)40、方法有：（1）當(dāng)已知晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，有：嘗試校核法R2比值法 2）未知晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，R2比值法推算點(diǎn)陣類型，再 來(lái)采用嘗試校核的方法（3）標(biāo)準(zhǔn)花樣對(duì)照法（4）根據(jù)衍射斑點(diǎn)特征平行四邊形的查表方法42.晶帶的零層倒易面。每個(gè)衍射斑點(diǎn)是由一個(gè)衍射波造成的,該衍射波是一組特定取向的晶面對(duì)入射波衍射的結(jié)果，反應(yīng)該組晶面的取向和面間距。在透射電鏡中的電子衍射花樣實(shí)際上就是晶體倒易平面的放大像，衍射點(diǎn)對(duì)應(yīng)的就是倒易點(diǎn) 45、掃描電鏡：AS-樣品上掃描幅度，Ac-熒光屏上掃描幅度 放大倍數(shù) M=Ac/AS /一46、原子序數(shù)Z與背散射

43、電子產(chǎn)額的關(guān)系如圖。匕Z<40 ,不對(duì)Z十分敏感。進(jìn)行分析時(shí)，樣品上原子序.數(shù)電子和二次電子產(chǎn)錢的題干庠但的變化|恒通電R為M IV）較高的區(qū)域中由于收集到的背散射電子數(shù)量較多，故在熒光圖13-9 二次電子形貌村度示意03屏上的圖象較亮。因此，利用原子序數(shù)造成的襯度變化可以對(duì)各種金屬和合金進(jìn)行定性的成分分析。二次電子成像原理二次電子信號(hào)主要用于分析樣品表面形貌（510 nm范圍）二次電子產(chǎn)額對(duì)微區(qū)表面的幾何形狀十分敏感， 隨入射束與試樣表面法線夾角增大，二次電子產(chǎn)額增大。二次電子產(chǎn)生樣品表面的不平坦之間的關(guān)系47 .掃描電鏡的放大倍數(shù)與透射電鏡的放大倍數(shù)相比有何 特點(diǎn)？透射電鏡放大倍數(shù)沒(méi)

44、有掃描電鏡大48 .為什么掃描電鏡的分辨率和信號(hào)的種類有關(guān)？試將各種信號(hào)的分辨率高低作一比較。掃描電鏡的分辨率和信號(hào)的種類有關(guān)，這是因?yàn)椴煌盘?hào)的性質(zhì)和來(lái)源不同，作用的深度和范圍不同。主要信號(hào)圖像分辨率的高低順為： 掃描透射電子像（與掃描電子束斑直徑相 當(dāng)）n二次電子像 （幾nm ,與掃描電子束斑直徑相當(dāng)）> 背散射電子像 （50-200nm ） >吸收電流像" 特征 X 射圖像（100nm-1000nm）信號(hào)二次電子背散射電 子吸收電 子特征X射 線俄歇電子分辨率nm51050 200100 1000100100051049 .二次電子的成像和背散射電子的成像各有什么特

45、點(diǎn)？背散射電子像的襯度要比二次電子像的襯度大，二次電子一般用于形貌分析，背散射電子一般用于區(qū)別不同的相。二次電子像：1）凸生的尖棱，小粒子以及比較陡的斜面處二次電子產(chǎn)額較多，在熒光屏上這部分的亮度較大。2）平面上的二次電子產(chǎn)額較小，亮度較低。3）在深的凹槽底部盡管能產(chǎn)生較多二次電子，使其不易被控制到，因此相應(yīng)襯度也較暗。背散射電子像：1）用背散射電子進(jìn)行形貌分析時(shí)，其分辨率遠(yuǎn)比二次電子像低。2）背散射電子能量高，以直線軌跡逸由樣品表面，對(duì)于背向檢測(cè)器的樣品表面，因檢測(cè)器無(wú)法收集到背散射電子而變成一片陰影，因此， 其圖象襯度很強(qiáng)，襯度太大會(huì)失去細(xì)節(jié)的層次，不利于分析。因此，背散射電子形貌分析效果

46、遠(yuǎn)不及二次電子，故一般不用背散射電子信號(hào)。50 .分別畫曲面心立方晶體和體心立方晶體001和011晶帶軸的標(biāo)準(zhǔn)零層倒易面（001 ） 0*和（011 ） 0*,并說(shuō)明和中心斑點(diǎn)最鄰近的8個(gè)斑點(diǎn)指數(shù)的形成規(guī)律？51 .請(qǐng)示意畫由面心立方晶體的正空間晶胞和倒空間的晶胞，標(biāo)明基矢。52 .什么叫偏移參量，分別畫由精確符合布拉格條件，偏離參量為正、偏離參量為負(fù)時(shí)，厄瓦爾德球、零層倒易面和偏 離參量之間的相對(duì)位置， 并說(shuō)明偏離布拉格的范圍 土苗和土s 之間的關(guān)系。53 .什么叫菊池花樣，什么叫菊池極，簡(jiǎn)述菊池線的形成原 理。在電子衍射花樣中，除了正常的斑點(diǎn)之外，還經(jīng)常由現(xiàn)明、暗成對(duì)平行的衍射襯度條紋，首

47、次由KiKnchi發(fā)現(xiàn)并描述，因之稱為菊池線或菊池花樣。）同一晶帶晶面菊池線的中線必定交于一點(diǎn)，這個(gè)交點(diǎn)就是晶帶軸uvw的菊池極由現(xiàn)菊池線的條件1）樣品晶體比較完整2）樣品內(nèi)部缺陷密度較低3）在入射束方向上的厚度比較合適花樣隨樣品厚度增加的變化如下：斑點(diǎn)一斑點(diǎn)+菊池線-菊池線55 .點(diǎn)子探針儀與掃描電鏡有何異同？電子探針儀如何與掃描電鏡和透射電鏡配合進(jìn)行組織結(jié)構(gòu)與微區(qū)化學(xué)成分的同步分析？電子探針鏡筒及樣品室與掃描電鏡無(wú)本質(zhì)差別，但在檢測(cè)器部分使用的是 X射線譜儀。專用測(cè)定特征波長(zhǎng)或特征 能量，以此對(duì)成分進(jìn)行分析。電子探針一般作為附件安裝在掃描電鏡或透射電鏡上，滿足微區(qū)組織形貌、晶體結(jié)構(gòu)及化學(xué)成

48、分三位一體的分析需 要。56 .舉例說(shuō)明電子探針的三種工作方式（點(diǎn)、線、面）在顯微成份分析中的應(yīng)用a）點(diǎn)分析：用能譜分析時(shí)，幾分鐘內(nèi)即可直接從銀光屏 上得到微區(qū)內(nèi)全部元素的譜線應(yīng)用：MgB2摻雜研究中PZA和SiC雙重?fù)诫s的成分分析。b）線分析：把電子束沿著指定方向作直線軌跡掃描，便 可得到這一元素沿直線濃度的分布情況。應(yīng)用：BaF2晶體界限掃描分析c）面分析：將譜儀固定在所要測(cè)量的某一元素特征X射線信號(hào)得到面分布圖像應(yīng)用：Ni5W 復(fù)合基帶的界面 EBSD和幾種元素成分分 析用能譜分析 YBCO母相中BYIO納米顆粒的成分。57 .分析比較電子探針和俄歇譜儀的分辨率、分析樣品表層深度和分析寬

49、度。說(shuō)明它們各自適用于分析哪類樣品。58 .什么是掃描探針顯微鏡？掃描隧道顯微鏡與原子力顯微鏡主要功能是什么？它們的分辨率有何特點(diǎn)？適用分析哪些樣品？d）電子探針的主要功能就是進(jìn)行微區(qū)成分分析。它是在 電子光學(xué)和X射線光譜學(xué)原理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一 種高效率分析儀器。e）掃描隧道顯微鏡功能：觀察單個(gè)原子在物質(zhì)表面的排 列狀態(tài)和與表面電子行為有關(guān)的物化性質(zhì)。原子力顯微鏡功能：根據(jù)掃描隧道顯微鏡的原理設(shè)計(jì)的 高速拍攝三維圖像的顯微鏡?？捎^察大分子在體內(nèi)的活 動(dòng)變化。f）掃描隧道顯微鏡分辨率：具有原子級(jí)高分辨率，在平 行和垂直與樣品表面方向上的分辨率分別可達(dá)0.1nm和0.01nm ,既可以分辨由單個(gè)原子。適用于觀察單 個(gè)原子的局部表面結(jié)構(gòu)，可以直接觀察到表面缺陷。原子力顯微鏡分辨率：分辨率也在納米級(jí)水平。適用于測(cè)量固體表面、吸附體系等59 .直