材料测试技术课后题答案

1、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。 3、什么是Kα射线?在X射线衍射仪中使用的是什么类型的X射线? 4、答:L壳层中的电子跳入K层空位时发出的X射线,称之为Kα射线。 Kα射线的强度大约是Kβ射线强度的5倍,因此,在实验中均采用Kα射线。 Kα谱线又可分为Kα1和Kα2, Kα1的强度是Kα2强度的2倍,且Kα1和Kα2射线的波长非常接近,仅相差0.004?左右,通常无法分辨,因此,一般用Kα来表示。但在实际实验中有可能会出现两者分开的情况。

5、Al是面心立方点阵,点阵常数a=4.049?,试求(111)和(200)晶面的面间距。 计算公式为:dhkl=a(h2+k2+l2)-1/2

答:d111=4.049/(12+12+12)-1/2=2.338?; d200=4.049/(22)-1/2=2.0245? 6、说说不相干散射对于衍射分析是否有利?为什么?

7、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sinθ/λ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Kβ射线?说说滤波片材料的选取原则。实验中,分别用Cu靶和Mo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Kα谱线的强度高,因此当要用单色X射线时,一般总是选用Kα谱线。但从X射线管发出的X射线中,当有Kα线时,必定伴有Kβ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。 (2)滤波片的选取原则:

①滤波片材料的原子序数一般比X射线管靶材料的原子序数小1或2; ②滤波片的厚度要适当选择,太厚则X射线强度损失太大,太薄则滤波片作用不明显,一般控制厚度使滤波后Kα线和Kβ线的强度比为600:1。 (3)X射线滤波片的选择:当Z靶≤40时,Z滤= Z靶-1;当Z靶>40时,Z滤= Z靶-2. 故Cu靶选28镍片作滤波片;Mo靶选40锌片作滤波片。 1、产生衍射的两个基本条件是什么? 2、答:产生衍射的两个基本条件:①必须有能够产生干涉的波动即要有X射线;②必须有周期性的散射中心即晶体中的原子。

2、画图说明何为衍射峰的积分强度、峰值强度、背景及半高宽。

强度 峰值强度

1/2峰值强度

累计强度

背景强度 衍射角 衍射线的角宽度为 半高宽 3、结构因子的计算公式为F=fje2Лi(hxj+kyj+lzj),该式表明:结构因子与(晶胞中原子种类)、(单晶中原子个数)、(原子在空间位置)、(原子散射原子)等四个因素有关。

4、X射线衍射产生的条件是什么? 答:X射线衍射产生的充分必要条件:

①X射线衍射产生的必要条件是必须满足 Bragg方程; ②X射线衍射产生的充分条件是结构因子不等于0。

1、XRD粉末样品必须满足的两个条件是什么? XRD对粉末样品有何要求?粉末样品为什么不能太粗也不能太细?

答:(1)两个条件:①粉末力度均匀;②粉末不能产生择优取向

(2)粉末照相法的样品安装在相机的中心轴上,样品一般要经过粉碎、研磨、过筛(250~325目)等过程,样品粒度约为44μm。

(3)样品不能太粗也不能太细,太粗时被射线照射体积内晶粒数减少,会使衍射线呈不连续状,由一些小斑点组成;太细时会使衍射线宽化,不便于后续测量。 2、XRD对块状样品有何要求? XRD能否直接测量断面?

答:待测面必须是平面,若样品可加工,最好加工成20×18的方块。

先将块状样品表面研究抛光,大小不能超过18—20平方毫米,然后将样品用橡皮泥粘在铝制样品支架上,要求样品表面与铝支架表面齐平。 不能直接测量断面。

1、说说物相定性分析的程序及注意事项。

2、答:(1)物相定性分析用粉末照相法和衍射仪法均可进行,其程序是: ①先制样并获得该样品的衍射花样;

②然后测定各衍射线条的衍射角并将其换算成晶面间距d; ③再测出各条衍射线的相对强度;

④最后和各种结晶物质的标准衍射花样进行对比鉴定。 (2)物相定性分析的注意事项:

①实验条件影响衍射花样,因此,要选择合适的实验条件;

②要充分了解样品的来源、化学成分、物理特性等,这对于作出正确的结论是很有帮助的;

③d值的数据比相对强度的数据重要;

④低角度区域的衍射数据比高角度区域的衍射数据重要。因为低角度的衍射数据对应于d值较大的晶面,这样的晶面,其d值差别较大,相互重叠的机会少;而高角度的衍射线对于d值小的晶面,容易相互混淆;

⑤在进行多相混合试样的分析时,不能要求一次将所有衍射线都能核对上,要逐一进行核对。

⑥要确定样品中含量较少的物相时,可用物理或化学方法进行富集浓缩。

⑦可以配合其他方法如电子显微镜、物理或化学方法等,联合进行准确的判定。 3、PDF卡片向我们提供了哪些有用的信息?

4、答:卡片序号、物质的化学式及英文名称、拍照时的条件、物质的晶体学数据、光学性质数据、试样来源、制备方法、拍照温度、面间距、米勒指数及相对温度

3、在进行物相定性分析时,送样时应向实验人员提供哪些信息? 答:送样时必须注明以下信息: ①待分析项目和所要的图形格式;

②试样的来源、化学组成和物理特性等,尤其是化学组成,这些对于作出正确的结论是很有帮助的。

③要确定样品中含量较少的物相时,可用物理或化学方法进行富集浓缩。 ④样品有择优取向时,必须说明。

⑤尽量将XRD分析结果和其他分析方法结合起来,如TEM、偏光显微镜等。 1、光学显微镜用(可见光)做照明源,其最小分辨率为(200nm);电子显微镜以(电子束 )做照明源,其分辨率可达(0.1nm),通常人眼的分辨率是(0.2mm)。

2、电磁透镜的像差指的是(电磁透镜的像与物总有一定的偏差),电磁透镜的像差主要有(球差)、(色差)、(轴上像散)、(畸变)等。 3、解释名词:分辨本领、磁透镜、场深、焦深。 ①分辨本领:分辨本领是指成像系统或系统的一个部件的分辨能力,又称分辨率。即成像系统或系统元件能有差别地区分开相邻物件最小间距的能力。 ②磁透镜:旋转对称的磁场对电子束有聚焦成像作用,电子光学中用电子束聚焦成像的磁场是非匀强磁场,其等磁位面形状与静电透镜中的等电位面相似。把产

生这种旋转对称磁场的线圈装置叫磁透镜。

③场深:场深=景深是指在不影响透镜成像分辨本领的前提下,物平面可沿透镜轴移动的距离。场深也是电镜的性能指标之一,场深越大越好,表示样品的不平度可以差一些。扫描电镜的场深很大,做失效分析是很有用,可直接观察断口试

样的断裂形貌。

④焦深:焦深是指在不影响成像分辨率的前提下,像平面可沿透镜轴移动的距离。

焦深也是越大越好,便于照相。

1、画图说明电子与固体样品相互作用所能产生的物理信号并说明SEM和TEM分别用哪些信号成像?在SEM的成像信号中,哪一个信号的成像分辨率最高?

SEM以二次电子、背散射电子、吸收电子成像,其中二次电子是最主要的成像信号。

2、 TEM是高分辨率、高放大倍数的显微镜,它在哪三个方面是观察和分析材料的有效工具?

答:①分辨率:表示TEM显示显微组织、结构细节的能力。分点分辨率和线分辨率。

②放大倍数:指电子图像对与所观察试样区的线性放大率。

③加速电压:加速电压高可观察较厚的试样。对材料研究工作选200KV加速电

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