材料分析測試技術(shù)習(xí)題及答案

材料分析測試技術(shù)習(xí)題及答案

第一章

一、選擇題

1.用來進行晶體結(jié)構(gòu)分析的X射線學(xué)分支是（）

A.X射線透射學(xué)；B.X射線衍射學(xué)；C.X射線光譜學(xué)；D.其它

2.M層電子回遷到K層后，多余的能量放出的特征X射線稱（）

A.Ka；B.KB；C.Ky；D.La。

3.當(dāng)X射線發(fā)生裝置是Cu靶，濾波片應(yīng)選（）

A.Cu；B.Fe；C.Ni；D.Mo。

4.當(dāng)電子把所有能量都轉(zhuǎn)換為X射線時，該X射線波長稱（）

A.短波限X0;B.激發(fā)限Xk；C.吸收限；D.特征X射線

5.當(dāng)X射線將某物質(zhì)原子的K層電子打出去后，L層電子回遷K層，多余能量將另一個

L層電子打出核外，這整個過程將產(chǎn)生（）（多選題）

A.光電子；B.二次熒光；C.俄歌電子；D.（A+C）

二、正誤題

1.隨X射線管的電壓升高，入。和L都隨之減小。（）

2.激發(fā)限與吸收限是?回事，只是從不同角度看問題。（）

3.經(jīng)濾波后的X射線是相對的單色光。()

4.產(chǎn)生特征X射線的前提是原子內(nèi)層電子被打出核外，原子處于激發(fā)狀態(tài)。()

5.選擇濾波片只要根據(jù)吸收曲線選擇材料，而不需要考慮厚度。()

三、填空題

1.當(dāng)X射線管電壓超過臨界電壓就可以產(chǎn)生X射線和X射

線。

2.X射線與物質(zhì)相互作用可以產(chǎn)生—、、、、—

3.經(jīng)過厚度為H的物質(zhì)后，X射線的強度為o

4.X射線的本質(zhì)既是也是，具有性。

5.短波長的X射線稱.常用于；長波長的X射線稱

，常用于。

習(xí)題

1.X射線學(xué)有兒個分支？每個分支的研究對象是什么？

2.分析下列熒光輻射產(chǎn)生的可能性，為什么？

(1)用CuK0X射線激發(fā)CuK。熒光輻射；

(2)用CUKBX射線激發(fā)CuK。熒光輻射;

(3)用CuK.X射線激發(fā)CuL熒光輻射。

3.什么叫“相干散射”、“非相干散射”、“熒光輻射"、“吸收限”、“俄歇效

應(yīng)"、“發(fā)射譜”、“吸收譜”？

4.X射線的本質(zhì)是什么？它與可見光、紫外線等電磁波的主要區(qū)別何在？用哪些物理

量描述它？

5.產(chǎn)生X射線需具備什么條件？

6.X射線具有波粒二象性，其微粒性和波動性分別表現(xiàn)在哪些現(xiàn)象中？

7.計算當(dāng)管電壓為50kv時，電子在與靶碰撞時的速度與動能以及所發(fā)射的連續(xù)譜的短

波限和光子的最大動能。

8.特征X射線與熒光X射線的產(chǎn)生機理有何異同？某物質(zhì)的K系熒光X射線波長是否等

于它的K系特征X射線波長？

3

9.連續(xù)譜是怎樣產(chǎn)生的？其短波限％0J，J1。一與某物質(zhì)的

he1.24x103

吸收限4*=,,有何不同(V和VK以kv為單位)？

eV卜

10.X射線與物質(zhì)有哪些相互作用？規(guī)律如何？對X射線分析有何影響？反沖電子、光

電子和俄歇電子有何不同？

11.試計算當(dāng)管壓為50kv時，X射線管中電子擊靶時的速度和動能，以及所發(fā)射的連續(xù)

譜的短波限和光子的最大能量是多少？

12.為什么會出現(xiàn)吸收限？K吸收限為什么只有一個而L吸收限有三個？當(dāng)激發(fā)X系熒光

X射線時，能否伴生L系？當(dāng)L系激發(fā)時能否伴生K系？

13.已知鋁的人皿=0.71A,鐵的入K?=1.93A及鉆的AK?=L79A,試求光子的頻率和能

量。試計算鋁的K激發(fā)電壓，已知鋁的X?=0.619A?已知鉆的K激發(fā)電壓網(wǎng)=

7.71kv,試求其XKo

14.X射線實驗室用防護鉛屏厚度通常至少為1mm,試計算這種鉛屏對CuKa、MoKa輻射

的透射系數(shù)各為多少？

15.如果用1mm厚的鉛作防護屏，試求CrK?和MOK?的穿透系數(shù)。

16.厚度為1mm的鋁片能把某單色X射線束的強度降低為原來的23.9%,試求這種X射

線的波長。

試計算含Wc=0.8%,Wcr=4%,Ww=18%的高速鋼對MoKa輻射的質(zhì)量吸收系數(shù)。

17.欲使鉗靶X射線管發(fā)射的X射線能激發(fā)放置在光束中的銅樣品發(fā)射K系熒光輻射，

問需加的最低的管壓值是多少？所發(fā)射的熒光輻射波長是多少？

18.什么厚度的鎂濾波片可將CUKO輻射的強度降低至入射時的70%?如果入射X射線束

中K。和K。強度之比是5：1,濾波后的強度比是多少？已知U=49.03cm?/g,uniP

=290cm'/g?

19.如果Co的K“、Kg輻射的強度比為5：1,當(dāng)通過涂有15mg/cm2的Fez。：,濾波片后，

強度比是多少？已知Fe2(h的P=5.24g/cn?,鐵對CoK”的u.=371(^/g,氧對CoK,

的u?=15cmJ/go

20.計算0.071nm(MoK.,)和0.154nm(CuK..)的X射線的振動頻率和能量。(答案:

4.23X10'8s2.80X10”)，1.95X1018s1.29X10l5J)

21.以鉛為吸收體，利用MoK八RhK?、AgK?X射線畫圖,用圖解法證明式（1T6）的正確

性。（鉛對于上述X射線的質(zhì)量吸收系數(shù)分別為122.8,84.13,66.14cm2/g）?再

由曲線求出鉛對應(yīng)于管電壓為30kv條件下所發(fā)出的最短波長時質(zhì)量吸收系數(shù)。

空計算空氣對Crh的質(zhì)量吸收系數(shù)和線吸收系數(shù)（假設(shè)空氣中只有質(zhì)量分數(shù)80%的氮

和質(zhì)量分數(shù)20%的氧，空氣的密度為1.29X10%/cm：'）。（答案：26.97cm2/g,

3.48X10cm]

23.為使CuK“線的強度衰減1/2,需要多厚的Ni濾波片？（Ni的密度為8.90g/cm，）。

CuKr和CuK“z的強度比在入射時為2：1,利用算得的Ni濾波片之后其比值會有什么

變化？

24.試計算Cu的K系激發(fā)電壓。（答案：8980V）

25.試計算Cu的射線的波長。（答案：0.1541nm）.

第二章

1、選擇題

1.有一倒易矢量為g*=2"*+28*+c*,與它對應(yīng)的正空間晶面是（）。

A.（210）:B.（220）；C.（221）；D.（110）；。

2.有一體心立方晶體的晶格常數(shù)是0.286nm,用鐵靶K-（入K?=0.194nm）照射該晶體能

產(chǎn)生（）衍射線。

A.三條；B.四條；C.五條；D.六條。

3.一束X射線照射到晶體上能否產(chǎn)生衍射取決于（）。

A.是否滿足布拉格條件；B.是否衍射強度IWO；C.A+B；D.晶體形狀。

4.面心立方晶體（111）晶面族的多重性因素是（）。

A.4；B.8：C.6；D.12。

2、正誤題

1.倒易矢量能唯地代表對應(yīng)的正空間晶面。（）

2.X射線衍射與光的反射一樣，只要滿足入射角等于反射角就行。（）

3.干涉晶面與實際晶面的區(qū)別在于：干涉晶面是虛擬的，指數(shù)間存在公約數(shù)n。（）

4.布拉格方程只涉及X射線衍射方向，不能反映衍射強度。（）

5.結(jié)構(gòu)因子F與形狀因子G都是晶體結(jié)構(gòu)對衍射強度的影響因素。（）

3、填空題

1.倒易矢量的方向是對應(yīng)正空間晶面的:倒易矢量的長度等于對

應(yīng)。

2.只要倒易陣點落在厄瓦爾德球面上，就表示該滿足條件，能產(chǎn)

生。

3.影響衍射強度的因素除結(jié)構(gòu)因素、晶體形狀外還

\J，，，O

4.考慮所有因素后的衍射強度公式為，對于粉

末多晶的相對強度為。

5.結(jié)構(gòu)振幅用_表示，結(jié)構(gòu)因素用表示，結(jié)構(gòu)因素=0時沒有衍射我們稱

或。對于有序固溶體，原本消光的地方會出現(xiàn)。

4、名詞解釋

1.倒易點陣——

2.系統(tǒng)消光——

3.衍射矢量--

4.形狀因子——

5.相對強度——

1、試畫出下列晶向及晶面（均屬立方晶系）：[111]。[121],[212].（0j0）（110）,

（123）（211）o

2、下面是某立方晶系物質(zhì)的兒個晶面間距，試將它們從大到小按次序重新排列。

(123)(100)(200)(311)(121)(111)(210)(220)(030)(221)(110)

3、當(dāng)波長為幾的X射到晶體并出現(xiàn)衍射線時，相鄰兩個(hkl)反射線的程差是多少？

相鄰兩個(HKL)反射線的程差又是多少？

4、畫出Fe?B在平行于(010)上的部分倒易點。Fe?B屬正方晶系，點陣參數(shù)

a=b=0.510nm,c=0.424nmo

5、判別下列哪些晶面屬于11］晶帶：(［10),(133),(112),(132),(011),

(212)。

6、試計算(311)及(132)的共同晶帶軸。

7、鋁為面心立方點陣，a=0.409nm。今用CrKa(幾=0.209nm)攝照周轉(zhuǎn)晶體相，X射線

垂直于［001］。試用厄瓦爾德圖解法原理判斷下列晶面有無可能參與衍射：(111),

(200),(220),(311),(331),(420)。

8、畫出六方點陣(001)*倒易點，并標出a*,b*,若一單色X射線垂直于b軸入射，試

用厄爾德作圖法求出(120)面衍射線的方向。

9、試簡要總結(jié)由分析簡單點陣到復(fù)雜點陣衍射強度的整個思路和要點。

10、試述原子散射因數(shù)/和結(jié)構(gòu)因數(shù)|產(chǎn)〃的物理意義。結(jié)構(gòu)因數(shù)與哪些因素有關(guān)系？

11、計算結(jié)構(gòu)因數(shù)時，基點的選擇原則是什么?如計算面心立方點陣，選擇(0,0,0)

(1,L0)、(0,1,0)與(1,0,0)四個原子是否可以，為什么？

12、當(dāng)體心立方點陣的體心原子和頂點原子種類不相同時，關(guān)于11+1<+1=偶數(shù)時，衍射

存在，14+1<+1=奇數(shù)時，衍射相消的結(jié)論是否仍成立？

13、計算鈉原子在頂角和面心，氯原子在棱邊中心和體心的立方點陣的結(jié)構(gòu)因數(shù)，并討

論。

14、今有一張用CuKa輻射攝得的鴇（體心立方）的粉末圖樣，試計算出頭四根線條的相對

積分強度［不計elM和A（。）］。若以最強的一根強度歸一化為100,其他線強度各為多

少?這些線條的6值如下，按下表計算。

線條。/(*)HKLPsin0_ifF，①PF?①強度

nm

2歸一化

120.3

229.2

336.4

443.6

第三章

5、選擇題

1.最常用的X射線衍射方法是（）。

A.勞厄法；B.粉末多法；C.周轉(zhuǎn)晶體法；D.德拜法。

2.德拜法中有利于提高測量精度的底片安裝方法是（）。

A.正裝法；B.反裝法；C.偏裝法；D.A+B。

3.德拜法中對試樣的要求除了無應(yīng)力外，粉末粒度應(yīng)為（）。

A.<325目；B.>250目;C.在250-325目之間;D.任意大小。

4.測角儀中，探測器的轉(zhuǎn)速與試樣的轉(zhuǎn)速關(guān)系是（）。

A.保持同步1：1；B.2：1；C.1：2；D.1：0<,

5衍射儀法中的試樣形狀是（）。

A.絲狀粉末多晶；B.塊狀粉末多晶；C.塊狀單晶；D.任意形狀。

6、正誤題

1.大直徑德拜相機可以提高衍射線接受分辨率，縮短暴光時間。（）

2.在衍射儀法中，衍射幾何包括二個圓。?個是測角儀圓，另一個是輻射源、探測器與

試樣三者還必須位于同一聚焦圓。（）

3.選擇小的接受光欄狹縫寬度，可以提高接受分辨率，但會降低接受強度。（）

4.德拜法比衍射儀法測量衍射強度更精確。（）

5.衍射儀法和德拜法一樣，對試樣粉末的要求是粒度均勻、大小適中，沒有應(yīng)力。（）

7、填空題

1.在粉末多晶衍射的照相法中包括、和。

2.德拜相機有兩種，直徑分別是和2___測量6角時，底片上每毫米

對應(yīng)。和_%

3.衍射儀的核心是測角儀圓，它由、和共同組成。

4.可以用作X射線探測器的有、和等。

5.影響衍射儀實驗結(jié)果的參數(shù)有、和等。

8、名詞解釋

1.偏裝法——

2.光欄——

3.測角儀——

4.聚焦圓——

5.正比計數(shù)器——

6.光電倍增管——

習(xí)題：

1.CuKa輻射（入=0.154nm）照射Ag（f.c.c）樣品，測得第一衍射峰位置29=38°,

試求Ag的點陣常數(shù)。

2.試總結(jié)德拜法衍射花樣的背底來源，并提出一些防止和減少背底的措施。

3.粉末樣品顆粒過大或過小對德拜花樣影響如何？為什么？板狀多晶體樣品晶粒過大

或過小對衍射峰形影響又如何？

4.試從入射光束、樣品形狀、成相原理（厄瓦爾德圖解）、衍射線記錄、衍射花樣、樣

品吸收與衍射強度（公式）、衍射裝備及應(yīng)用等方面比較衍射儀法與德拜法的異同

點。

5.衍射儀與聚焦相機相比，聚焦幾何有何異同？

6.從一張簡單立方點陣物的德拜相上，已求出四根高角度線條的0角（系由CuKa所產(chǎn)

生）及對應(yīng)的干涉指數(shù)，試用“a-cos?/的圖解外推法求出四位有效數(shù)字的點陣參數(shù)。

HKL532620443541

611540

621

9.角72.0877.9381.1187.44

7.根據(jù)上題所給數(shù)據(jù)用柯亨法計算點陣參數(shù)至四位有效數(shù)字。

8.用背射平板相機測定某種鴇粉的點陣參數(shù)。從底片上量得鋁的400衍射環(huán)直徑2Lw

=51.20毫米，用氮化鈉為標準樣，其640衍射環(huán)直徑2LNaa=36.40毫米。若此二衍

射環(huán)均系由CuKal輻射引起，試求精確到四位數(shù)字的鴿粉的點陣參數(shù)值。

9.試用厄瓦爾德圖解來說明德拜衍射花樣的形成。

10.同一粉末相上背射區(qū)線條與透射區(qū)線條比較起來其0較高還是較低？相應(yīng)的d較大還

是較??？既然多晶粉末的晶體取向是混亂的，為何有此必然的規(guī)律

11.衍射儀測量在人射光束、試樣形狀、試樣吸收以及衍射線記錄等方面與德拜法有何

不同？

12.測角儀在采集衍射圖時，如果試樣表面轉(zhuǎn)到與入射線成30。角，則計數(shù)管與人射線所

成角度為多少？能產(chǎn)生衍射的晶面，與試樣的自由表面呈何種幾何關(guān)系？

13.CuKa輻射（九=0.154nm）照射Ag（f.c.c）樣品，測得第一衍射峰位置29=38。，試

求Ag的點陣常數(shù)。

14.試總結(jié)德拜法衍射花樣的背底來源，并提出一些防止和減少背底的措施。

15.圖題為某樣品德拜相（示意圖），攝照時未經(jīng)濾波。巳知1、2為同一晶面衍射線，

3、4為另一晶面衍射線.試對此現(xiàn)象作出解釋.

透射區(qū)背射區(qū)

1234

16.粉末樣品顆粒過大或過小對德拜花樣影響如何？為什么？板狀多晶體樣品晶粒過大

或過小對衍射峰形影響又如何？

17.試從入射光束、樣品形狀、成相原理（厄瓦爾德圖解）、衍射線記錄、衍射花樣、樣

品吸收與衍射強度（公式）、衍射裝備及應(yīng)用等方面比較衍射儀法與德拜法的異同

點。

18.衍射儀與聚焦相機相比，聚焦幾何有何異同？

第四章

9、選擇題

1.測定鋼中的奧氏體含量，若采用定量X射線物相分析，常用方法是（）。

A.外標法；B.內(nèi)標法；C.直接比較法；D.K值法。

2.X射線物相定性分析時，若已知材料的物相可以查（）進行核對。

A.Hanawalt索引;B.Fenk索引;C.Davey索引;D.A或B。

3.德拜法中精確測定點陣常數(shù)其系統(tǒng)誤差來源于（）。

A.相機尺寸誤差；B.底片伸縮；C.試樣偏心；D.A+B+Co

4.材料的內(nèi)應(yīng)力分為三類，X射線衍射方法可以測定（）。

A.第一類應(yīng)力（宏觀應(yīng)力）；B.第二類應(yīng)力（微觀應(yīng)力）；C.第三類應(yīng)力；D.A+B+C。

5.Sin2^測量應(yīng)力，通常取甲為（）進行測量。

A.確定的V角；B.0-45°之間任意四點；C.0°、45°兩點；D.0°、15°、30°、45°

四點。

10、正誤題

1.要精確測量點陣常數(shù)。必須首先盡量減少系統(tǒng)誤差，其次選高角度0角，最后還要用

直線外推法或柯亨法進行數(shù)據(jù)處理。（）

2.X射線衍射之所以可以進行物相定性分析，是因為沒有兩種物相的衍射花樣是完全相

同的。（）

3.理論上X射線物相定性分析可以告訴我們被測材料中有哪些物相，而定量分析可以告

訴我們這些物相的含量有多少。（）

4.只要材料中有應(yīng)力就可以用X射線來檢測。（）

5.衍射儀和應(yīng)力儀是相同的，結(jié)構(gòu)上沒有區(qū)別。（）

11、填空題

6.在△0一定的情況下，0一°,AsinO-_；所以精確測定點陣常數(shù)應(yīng)選擇

JL。

7.X射線物相分析包括和,而更常用更廣泛。

8.第一類應(yīng)力導(dǎo)致X射線衍射線；第二類應(yīng)力導(dǎo)致衍射線:第三類應(yīng)

力導(dǎo)致衍射線。

9.X射線測定應(yīng)力常用儀器有和,常用方法有和。

10.X射線物相定量分析方法有、、等。

12、名詞解釋

1.柯亨法——

2.HanawaIt索弓|--

3.直接比較法——

4.Sin，甲法——

習(xí)題

1.A-TiO,（銳鐵礦）與R—Ti02（金紅石：）混合物衍射花樣中兩相最強線強度比IA

FOZ/IM02=1.5。試用參比強度法計算兩相各自的質(zhì)量分數(shù)。

2.求淬火后低溫回火的碳鋼樣品，不含碳化物（經(jīng)金相檢驗），A（奧氏體）中含碳1

%,M（馬氏體）中含碳量極低。經(jīng)過衍射測得A220峰積分強度為2.33（任意單位），

M200峰積分強度為16.32,試計算該鋼中殘留奧氏體的體積分數(shù)（實驗條件：FeKa

輻射，濾波，室溫20℃,a-Fe點陣參數(shù)a=0.2866nm,奧氏體點陣參數(shù)a=0.3571

+0.0044wc,wc為碳的質(zhì)量分數(shù)。

3.在aFe。aFe2（）3及Fe304.混合物的衍射圖樣中,兩根最強線的強度比L./I

FO3O.F1.3,試借助于索引上的參比強度值計算aFeG的相對含量。

4.一塊淬火+低溫回火的碳鋼，經(jīng)金相檢驗證明其中不含碳化物，后在衍射儀上用

FeKa照射，分析出y相含1%碳，a相含碳極低，又測得Y220線條的累積強度為

5.40,a211線條的累積強度為51.2,如果測試時室溫為31℃,問鋼中所含奧氏體

的體積百分數(shù)為多少？

5.一個承受上下方向純拉伸的多晶試樣，若以X射線垂直于拉伸軸照射，問在其背射

照片上衍射環(huán)的形狀是什么樣的？為什么？

6.不必用無應(yīng)力標準試樣對比，就可以測定材料的宏觀應(yīng)力，這是根據(jù)什么原理？

7.假定測角儀為臥式，今要測定一個圓柱形零件的軸向及切向應(yīng)力，問試樣應(yīng)該如何

放置？

8.總結(jié)出一條思路，說明平面應(yīng)力的測定過程。

9.今要測定軋制7—3黃銅試樣的應(yīng)力，用CoKa照射（400）,當(dāng)甲=0。時測得20

=150.1°,當(dāng)中=45°時2。=150.99°,問試樣表面的宏觀應(yīng)力為若干？（已知a

=3.695埃,E=8.83X10X10Kl牛/米）v=0.35）

10.物相定性分析的原理是什么？對食鹽進行化學(xué)分析與物相定性分析，所得信息有何

不同？

11.物相定量分析的原理是什么？試述用K值法進行物相定量分析的過程。

12.試借助PDF（ICDD）卡片及索引，對表1、表2中未知物質(zhì)的衍射資料作出物相鑒定。

表1。

d/AI/I1d/AI/I.d/AI/I.

3.66501.46101.0610

3.171001.42501.0110

2.24801.31300.9610

1.91401.23100.8510

1.83301.1210

1.60201.0810

表2。

d/AI/I.d/AI/Ild/AI/L

2.40501.26100.9310

2.09501.25200.8510

2.031001.20100.8120

1.75401.06200.8020

1.47301.0210

13.在一塊冷軋鋼板中可能存在哪幾種內(nèi)應(yīng)力？它的衍射譜有什么特點？按本章介紹的

方法可測出哪一類應(yīng)力？

14.一無殘余應(yīng)力的絲狀試樣，在受到軸向拉伸載荷的情況下，從垂直絲軸的方向用單

色X射線照射，其透射針孔相卜.的衍射環(huán)有何特點？

15.X射線應(yīng)力儀的測角器2。掃描范圍143°?163°,在沒有“應(yīng)力測定數(shù)據(jù)表”的

情況下，應(yīng)如何為待測應(yīng)力的試件選擇合適的X射線管和衍射面指數(shù)（以Cu材試件

為例說明之）。

16.在水平測角器的衍射儀上安裝一側(cè)傾附件，用側(cè)傾法測定軋制板材的殘余應(yīng)力，當(dāng)

測量軋向和橫向應(yīng)力時，試樣應(yīng)如何放置？

17.用側(cè)傾法測量試樣的殘余應(yīng)力，當(dāng)甲=0"和甲=45°時，其x射線的穿透深度有何

變化？

18.A-Ti02%（銳鈦礦）與R-TiO?（金紅石）混合物衍射花樣中兩相最強線強度比IA-Ti02

/IR-TiO2-l?5?試用參比強度法計算兩相各自的質(zhì)量分數(shù)。

19.某淬火后低溫回火的碳鋼樣品，不含碳化物（經(jīng)金相檢驗）。A（奧氏體）中含碳1

%,M（馬氏體）中含碳量極低。經(jīng)過衍射測得A3峰積分強度為2.33（任意單位））

Mz”峰積分強度為16.32。試計算該鋼中殘留奧氏體的體積分數(shù)（實驗條件：FeKa

輻射，濾波，室溫20℃。a—Fe點陣參數(shù)a=0.2866nm,奧氏體點陣參數(shù)a=0。

3571+0.0044Wc,Wc為碳的質(zhì)量分數(shù)）。

20.某立方晶系晶體德拜花樣中部分高角度線條數(shù)據(jù)如右表所列。試用“a-cos'O”的

圖解外推法求其點陣常數(shù)（準確到4位有效數(shù)字）。

H2+K2+L2Sin2e

380.9114

400.9563

410.9761

420.9980

21.欲在應(yīng)力儀（測角儀為立式）上分別測量圓柱形工件之軸向、徑向及切向應(yīng)力

工件各應(yīng)如何放置？

第五章

13、選擇題

1.若H-800電鏡的最高分辨率是0.5nm,那么這臺電鏡的有效放大倍數(shù)是（）。

A.1000；B.10000：C.40000；D.6000000

2.可以消除的像差是（）。

A.球差；B.像散；C.色差；D.A+B。

3.可以提高TEM的襯度的光欄是（）。

A.第二聚光鏡光欄；B.物鏡光欄；C.選區(qū)光欄；D.其它光欄。

4.電子衍射成像時是將（）。

A.中間鏡的物平面與與物鏡的背焦面重合；B.中間鏡的物平面與與物鏡的像平面重

合；C.關(guān)閉中間鏡；D.關(guān)閉物鏡。

5.選區(qū)光欄在TEM鏡筒中的位置是（）。

A.物鏡的物平面；B.物鏡的像平面C.物鏡的背焦面；D.物鏡的前焦面。

14、正誤題

1.TEM的分辨率既受衍射效應(yīng)影響，也受透鏡的像差影響。（）

2.孔徑半角a是影響分辨率的重要因素，TEM中的a角越小越好。（）

3.有效放大倍數(shù)與儀器可以達到的放大倍數(shù)不同，前者取決于儀器分辨率和人眼分辨

率，后者僅僅是儀器的制造水平。（）

4.TEM中主要是電磁透鏡，山于電磁透鏡不存在凹透鏡，所以不能象光學(xué)顯微鏡那樣通

過凹凸鏡的組合設(shè)計來減小或消除像差，故TEM中的像差都是不可消除的。（）

5.TEM的景深和焦長隨分辨率Ar。的數(shù)值減小而減?。浑S孔徑半角a的減小而增加；隨

放大倍數(shù)的提高而減小。（）

15、填空題

11.TEM中的透鏡有兩種，分別是和。

12.TEM中的三個可動光欄分別是位于.位

于，位于。

13.TEM成像系統(tǒng)由、和組成。

14.TEM的主要組成部分是、和觀:輔助部分

Ell、和組成。

15.電磁透鏡的像差包括、和，

16、名詞解釋

5.景深與焦長——

6.電子槍——

7.點分辨與晶格分辨率——

8.消像散器——

9.選區(qū)衍射——

10.分析型電鏡——

11.極靴--

12.有效放大倍數(shù)——

13.Ariy斑——

14.孔徑半角——

思考題

1.什么是分辨率，影響透射電子顯微鏡分辨率的因素是哪些？

2.有效放大倍數(shù)和放大倍數(shù)在意義上有何區(qū)別？

3.球差、像散和色差是怎樣造成的？如何減小這些像差？哪些是可消除的像差？

4.聚光鏡、物鏡和投影鏡各自具有什么功能和特點？

5.影響電磁透鏡景深和焦長的主要因素是什么？景深和焦長對透射電子顯微鏡的成像

和設(shè)計有何影響？

6.消像散器的作用和原理是什么？

7.何為可動光闌？第二聚光鏡光闌、物鏡光闌和選區(qū)光闌在電鏡的什么位置？它們各

具有什么功能？

8.比較光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡成像的異同點。電子束的折射和光的折射有何異同

點？

9.比較靜電透鏡和磁透鏡的聚焦原理。

10.球差、色差和像散是怎樣造成的？用什么方法可以減小這些像差？

11.說明透鏡分辨率的物理意義，用什么方法提高透鏡的分辨率？

12.電磁透鏡的景深和焦長是受哪些因素控制的？

13.說明透射電鏡中物鏡和中間鏡在成像時的作用。

14.物鏡光闌和選區(qū)光闌各具有怎樣的功能

15.點分辨率和晶格分辨率在意義上有何不同？

16.電子波有何特征？與可見光有何異同？

17.分析電磁透鏡對■電子波的聚焦原理，說明電磁透鏡結(jié)構(gòu)對聚焦能力的影響。

18.說明影響光學(xué)顯微鏡和電磁透鏡分辨率的關(guān)鍵因素是什么？如何提高電磁透分辨

率？

19.電磁透鏡景深和焦長主要受哪些因素影響？說明電磁透鏡的景深大、焦長長，是什

么因素影響的結(jié)果？假設(shè)電磁透鏡沒有像差，也沒有衍射Airy斑，即分辨率極高，

此時景深和焦長如何？

20.透射電鏡主要由兒大系統(tǒng)構(gòu)成？各系統(tǒng)之間關(guān)系如何？

21.照明系統(tǒng)的作用是什么？它應(yīng)滿足什么要求？

22.成像系統(tǒng)的主要構(gòu)成及其特點是什么？

23.分別說明成像操作與衍射操作時各級透鏡（像平面與物平面）之間的相對位置關(guān)系，

并畫出光路圖。

24.樣品臺的結(jié)構(gòu)與功能如何？它應(yīng)滿足哪些要求？

25.透射電鏡中有哪些主要光闌，在什么位置？其作用如何？

26.如何測定透射電鏡的分辨卒與放大倍數(shù)。電鏡的哪些主要參數(shù)控制著分辨率與放

大倍數(shù)?

第六章

17、選擇題

1.單晶體電子衍射花樣是（）。

A.規(guī)則的平行四邊形斑點；B.同心圓環(huán)；C.暈環(huán)；D.不規(guī)則斑點。

2.薄片狀晶體的倒易點形狀是（）。

A.尺寸很小的倒易點；B.尺寸很大的球；C.有一定長度的倒易桿；D.倒易圓盤。

3.當(dāng)偏離矢量S<0時，倒易點是在厄瓦爾德球的（）。

A.球面外；B.球面上；C.球面內(nèi)；D.B+C。

4.能幫助消除180°不唯一性的復(fù)雜衍射花樣是（）。

A.高階勞厄斑；B.超結(jié)構(gòu)斑點；C.二次衍射斑；D.李晶斑點。

5.菊池線可以幫助（）。

A.估計樣品的厚度；B.確定180。不唯一性；C.鑒別有序固溶體；D.精確測定晶體取

向。

6.如果單晶體衍射花樣是正六邊形，那么晶體結(jié)構(gòu)是（）。

A.六方結(jié)構(gòu)：B.立方結(jié)構(gòu)：C.四方結(jié)構(gòu)：D.A或B。

18、判斷題

1.多晶衍射環(huán)和粉末德拜衍射花樣?樣，隨著環(huán)直徑增大，衍射晶面指數(shù)也由低到高。

（）

2.單晶衍射花樣中的所有斑點同屬于一個晶帶。（）

3.因為攣晶是同樣的晶體沿李晶面兩則對稱分布，所以攣晶衍射花樣也是衍射斑點沿兩

則對稱分布。（）

4.偏離矢量S=0時，衍射斑點最亮。這是因為S=0時是精確滿足布拉格方程，所以衍射

強度最大。（）

5.對于未知晶體結(jié)構(gòu)，僅憑一張衍射花樣是不能確定其晶體結(jié)構(gòu)的。還要從不同位向拍

攝多幅衍射花樣，并根據(jù)材料成分、加工歷史等或結(jié)合其它方法綜合判斷晶體結(jié)構(gòu)。

()

6.電子衍射和X射線衍射一樣必須嚴格符合布拉格方程。()

19、填空題

16.電子衍射和X射線衍射的不同之處在于不同、不同，以

及不同。

17.電子衍射產(chǎn)生的復(fù)雜衍射花樣是、、、

和O

18.偏離矢量S的最大值對應(yīng)倒易桿的長度,它反映的是0角布拉格方程的程度。

19.單晶體衍射花樣標定中最重要的一步是。

20.二次衍射可以使密排六方、金剛石結(jié)構(gòu)的花樣中在產(chǎn)生衍射花樣，

但體心立方和面心立方結(jié)構(gòu)的花樣中。

20、名詞解釋

15.偏離矢量S

16.180°不唯一性

17.菊池線

18.高階勞厄斑

習(xí)題

6-1.從原理及應(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。

6-2.用愛瓦爾德圖解法證明布拉格定律。

6-3.試推導(dǎo)電子衍射的基本公式，并指出LA的物理意義。

6-4.簡述單晶子電子衍射花樣的標定方法。

6-5.說明多晶、單晶及厚單晶衍射花樣的特征及形成原理。

6-6.下圖為1812N4WA經(jīng)900C油淬后在透射電鏡下攝得的選區(qū)電子衍射花樣示意圖，

衍射花樣中有馬氏體和奧氏體兩套斑點，請對其指數(shù)斑點進行標定。

o

o

o

o

0

o

6-1.18Cr2N4WA經(jīng)900c油淬后電子衍射花樣示意圖

Ri=10.2mm,Ri=10.0mm,

R2=10.2mmR2=10.0mm,

,R3=14.4mm,R3=16.8mm,

和R間夾角為90。，R和R間夾角為70。,

L入=2.05mm*nm

6-7.下圖為18Cr2N4WA經(jīng)900℃油淬4000C回火后在透射電鏡下攝得的滲碳體選區(qū)電子

衍射花樣示意圖，請對其指數(shù)斑點進行標定。

RI=9.8mm,R2=10.Omm,

①=95°,LA=2.05mm?nm

6-8.為何對稱入射時，即只有倒易點陣原點在愛瓦爾德球面上，也能得到除中心斑點

以外的?系列衍射斑點？

6-9.舉例說明如何用選區(qū)衍射的方法來確定新相的慣習(xí)面及母相與新相的位相關(guān)系。

6-10.試正明倒易矢g與所對應(yīng)的（hkl）面指數(shù)關(guān)系為

g=ha*+kb*+lc*o

6-11.為什么說從衍射觀點看有些倒易點陣也是衍射點陣，其倒易點不是幾何點？其形

狀和所具有的強度取決于哪些因素，在實際上有和重要意義？

6-12.為什么說斑點花樣是相應(yīng)倒易面放大投影？繪出fcc（lll）*倒易面。

6-13.為什么TEM既能選區(qū)成象又能選區(qū)衍射？怎樣才能做到兩者所選區(qū)域的一致性。

在實際應(yīng)用方面有和重要意義？

6-14.在fee中，若李晶面（111）,求李晶（31T）倒易陣點在基體倒易點陣中的位置。

6-15.試說明菊池線測試樣取向關(guān)系比斑點花樣精確度為高的原因。

第七章

21、選擇題

1.將某一衍射斑點移到熒光屏中心并用物鏡光欄套住該衍射斑點成像，這是（）。

A.明場像；B.暗場像；C.中心暗場像；D.弱束暗場像。

2.當(dāng)t=5s/2時，衍射強度為（）。

A.Ig=0；B.Ig<0；C.Ig>0；D.Ig=Imaxo

3.已知一位錯線在選擇操作反射g尸(110)和g2=(111)時，位錯不可見，那么它的布

氏矢量是()。

A.b=(0-10)；B.b=(1-10)；C.b=(0T1)；D.b=(010)?

4.當(dāng)?shù)诙嗔Ｗ优c基體呈共格關(guān)系時，此時的成像襯度是()。

A.質(zhì)厚襯度；B.衍襯襯度；C.應(yīng)變場襯度；D.相位襯度。

5.當(dāng)?shù)诙嗔Ｗ优c基體呈共格關(guān)系時?，此時所看到的粒子大小()。

A.小于真實粒子大?。籅.是應(yīng)變場大小；C.與真實粒子一樣大小；D.遠遠大于真實

粒子。

22、判斷題

1.實際電鏡樣品的厚度很小時，能近似滿足衍襯運動學(xué)理論的條件，這時運動學(xué)理論能很好

地解釋襯度像。()

2.厚樣品中存在消光距離，g,薄樣品中則不存在消光距離&g。()

3.明場像是質(zhì)厚襯度，暗場像是衍襯襯度。()

4.晶體中只要有缺陷，用透射電鏡就可以觀察到這個缺陷。()

5.等厚消光條紋和等傾消光條紋通常是形貌觀察中的干擾，應(yīng)該通過更好的制樣來避免

它們的出現(xiàn)。()

23、填空題

21.運動學(xué)理論的兩個基本假設(shè)是和。

22.對于理想晶體，當(dāng)_______________或連續(xù)改變時襯度像中會出

現(xiàn)或O

23.對于缺陷晶體，缺陷襯度是由缺陷引起的導(dǎo)致衍射波振幅增加了一

個，但是若=2n的整數(shù)倍時，缺陷也不產(chǎn)生襯度。

24.一般情況下，李晶與層錯的襯度像都是平行—，但李晶的平行線,而層

錯的平行線是的。

25.實際的位錯線在位錯線像的,其寬度也大大小于位錯線像的寬度,這是因為位

錯線像的寬度是寬度。

24、名詞解釋

19.中心暗場像

20.消光距離&g

21.等厚消光條紋和等傾消光條紋

22.不可見性判據(jù)

23.應(yīng)變場襯度

習(xí)題

7-1.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適用于

制備什么樣品？

7-2.何謂襯度？TEM能產(chǎn)生哪幾種襯度象，是怎樣產(chǎn)生的，都有何用途

7-3.畫圖說明衍襯成象原理，并說明什么是明場象，暗場象和中心暗場象。

7-4.衍襯運動學(xué)理論的最基本假設(shè)是什么？怎樣做才能滿足或接近基本假設(shè)？

7-5.用理想晶體衍襯運動學(xué)基本方程解釋等厚條紋與等傾條紋。

7-6.用缺陷晶體衍襯運動學(xué)基本方程解釋層錯與位錯的襯度形成原理。

7-7.要觀察鋼中基體和析出相的組織形態(tài)，同時要分析其晶體結(jié)構(gòu)和共格界面的位向

關(guān)系，如何制備樣品？以怎樣的電鏡操作方式和步驟來進行具體分析？

7-8.什么是消光距離/影響消光距離的主要物性參數(shù)和外界條件是什么？

7-9.什么是雙束近似單束成像，為什么解釋衍襯象有時還要拍攝相應(yīng)衍射花樣？

7-10.用什么辦法、根據(jù)什么特征才能判斷出fee晶體中的層錯是抽出型的還是插入型

的？

7-11.怎樣確定球型沉淀是空位型還是間隙型的？

7-12.當(dāng)下述像相似時，寫出區(qū)別它們的實驗方法及區(qū)別根據(jù)。

1）球形共格沉淀與位錯線垂直于試樣表面的位錯。

2）垂直于試樣表面的晶界和交叉位錯像。

3）片狀半共格沉淀和位錯環(huán)。

4）不全位錯和全位錯。

7-11.層錯和大角晶界均顯示條紋襯度，那么如何區(qū)分層錯和晶界?

第八章

25、選擇題

1.僅僅反映固體樣品表面形貌信息的物理信號是（）。

A.背散射電子；B.二次電子；C.吸收電子；D.透射電子。

2.在掃描電子顯微鏡中，下列二次電子像襯度最亮的區(qū)域是（）。

A.和電子束垂直的表面：B.和電子束成30°的表面；C.和電子束成45°的表面；D.和

電子束成60°的表面。

3.可以探測表面Inm層厚的樣品成分信息的物理信號是（）。

A.背散射電子；B.吸收電子；C.特征X射線；D.俄歇電子。

4.掃描電子顯微鏡配備的成分分析附件中最常見的儀器是（）。

A.波譜儀；B.能譜儀；C.俄歇電子譜儀；D.特征電子能量損失譜。

5.波譜儀與能譜儀相比，能譜儀最大的優(yōu)點是（）。

A.快速高效；B.精度高；C.沒有機械傳動部件；D.價格便宜。

26、判斷題

1.掃描電子顯微鏡中的物鏡與透射電子顯微鏡的物鏡一樣。（）

2.掃描電子顯微鏡的分辨率主要取決于物理信號而不是衍射效應(yīng)和球差。（）

3.掃描電子顯微鏡的襯度和透射電鏡-一樣取決于質(zhì)厚襯度和衍射襯度。（）

4.掃描電子顯微鏡具有大的景深，所以它可以用來進行斷口形貌的分析觀察。（）

5.波譜儀是逐?接收元素的特征波長進行成分分析；能譜儀是同時接收所有元素的特征

X射線進行成分分析的。（）

27、填空題

26.電子束與固體樣品相互作用可以產(chǎn)生

等物理信號。

27.掃描電子顯微鏡的放大倍數(shù)是的掃描寬度與的掃描寬度的比值。

在襯度像上顆粒、凸起的棱角是—襯度，而裂紋、凹坑則是—襯度。

28.分辨率最高的物理信號是為_而，分辨率最低的物理信號是

為nm以上。

29.電子探針包括和兩種儀器。

30.掃描電子顯微鏡可以替代進行材料觀察，也可以對—進

行分析觀察。

28、名詞解釋

24.背散射電子、吸收電子、特征X射線、俄歇電子、二次電子、透射電子。

25.電子探針、波譜儀、能譜儀。

習(xí)題

1.掃描電子顯微鏡有哪些特點？

2.電子束和固體樣品作用時會產(chǎn)生哪些信號？它們各具有什么特點？

3.掃描電子顯微鏡的分辨率和信號種類有關(guān)？試將各種信號的分辨率高低作一比較。

4.掃描電子顯微鏡的放大倍數(shù)是如何調(diào)節(jié)的？試和透射電子顯微鏡作一比較。

5.表面形貌襯度和原子序數(shù)襯度各有什么特點？

6.和波譜儀相比，能譜儀在分析微區(qū)化學(xué)成分時有哪些優(yōu)缺點？

部分習(xí)題解

1.X射線學(xué)有幾個分支？每個分支的研究對象是什么？

答：X射線學(xué)分為三大分支：X射線透射學(xué)、X射線衍射學(xué)、X射線光譜學(xué)。

X射線透射學(xué)的研究對象有人體,工件等，用它的強透射性為人體診斷傷病、用于

探測工件內(nèi)部的缺陷等。

X射線衍射學(xué)是根據(jù)衍射花樣,在波長已知的情況下測定晶體結(jié)構(gòu)，研究與結(jié)構(gòu)和

結(jié)構(gòu)變化的相關(guān)的各種問題。

X射線光譜學(xué)是根據(jù)衍射花樣,在分光晶體結(jié)構(gòu)已知的情況下，測定各種物質(zhì)發(fā)出

的X射線的波長和強度，從而研究物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)和成分。

2.分析下列熒光輻射產(chǎn)生的可能性，為什么？

(1)用CuK.X射線激發(fā)CuK?熒光輻射；

(2)用CUKBX射線激發(fā)CuK0熒光輻射；

(3)用CuKoX射線激發(fā)CuL?熒光輻射。

答：根據(jù)經(jīng)典原子模型，原子內(nèi)的電子分布在一系列量子化的殼層上，在穩(wěn)定狀態(tài)下，

每個殼層有一定數(shù)量的電子，他們有一定的能量。最內(nèi)層能量最低，向外能量依次增

加。

根據(jù)能量關(guān)系，M、K層之間的能量差大于L、K成之間的能量差，K、L層之間的能

量差大于M、L層能量差.由于釋放的特征譜線的能量等于殼層間的能量差，所以KB的

能量大于Ka的能量，Ka能量大于La的能量。

因此在不考慮能量損失的情況下：

(1)CuKa能激發(fā)CuKa熒光輻射：(能量相同)

(2)CuKB能激發(fā)CuKa熒光輻射；(KB>Ka)

(3)CuKa能激發(fā)CuLa熒光輻射；(Ka>la)

3.什么叫“相干散射”、“非相干散射”、“熒光輻射”、“吸收限”、“俄歇效

應(yīng)”？

答：

⑴當(dāng)X射線通過物質(zhì)時，物質(zhì)原子的電子在電磁場的作用下將產(chǎn)生受迫振動，受迫振

動產(chǎn)生交變電磁場，其頻率與入射線的頻率相同，這種由于散射線與入射線的波長和頻

率一致，位相固定，在相同方向上各散射波符合相干條件，故稱為相干散射。

⑵當(dāng)X射線經(jīng)束縛力不大的電子或自由電子散射后，可以得到波長比入射X射線長的

X射線，且波長隨散射方向不同而改變，這種散射現(xiàn)象稱為非相干散射。

⑶一個具有足夠能量的x射線光子從原子內(nèi)部打出一個K電子，當(dāng)外層電子來填充K

空位時，將向外輻射K系x射線，這種山x射線光子激發(fā)原子所發(fā)生的輻射過程，稱

熒光輻射?；蚨螣晒狻?/p>

（4）指x射線通過物質(zhì)時光子的能量大于或等