材料科学与工程专业-材料现代分析方法／作业／课后复习思考题
注： *的多少仅代表该题可能的难易程度。
第一章 X 射线物理学基础
1、X 射线有什么性质，本质是什么？波长为多少？与可见光的区别。（*） 2、什么是X 射线管的管电压、管电流？它们通常采用什么单位？数值通常是多少？（*）
3、X 射线管的焦点与表观焦点的区别与联系。（*）
4、X 射线有几种？产生不同X 射线的条件分别是什么？产生机理是怎样的？晶体的X 射线衍射分析中采用的是哪种X 射线？（*）
5、特征X 射线，连续X 射线与 X 射线衍射的关系。（*）
6、什么是同一线系的特征X 射线？不同线系的特征X 射线的波长有什么关系？同一线系的特征X 射线的波长又有什么关系？
7、什么是临界激发电压？为什么存在临界激发电压？（**）
8、什么是 K 、 K 射线？其强度与波长的关系。什么是 K1 、 K 2 射线其强度与波长的关系。（**）
9、为什么我们通常只选用 Cr、Fe、Co、Ni、Mo、Cu、W 等作阳极靶，产生特征X 射线的波长与阳极靶的原子序数有什么关系。
10、什么是相干散射、非相干散射？它们各自还有什么名称？相干散射与X 射线衍射的关系。（*）
11、短波限，吸收限，激发限如何计算？注意相互之间的区别与联系。（**） 12、什么是X 射线的真吸收？比较X 射线的散射与各种效应。（*）
13、什么是二次特征辐射？其与荧光辐射是同一概念吗？与特征辐射的区别是什么？（**）
14、什么是俄吸电子与俄吸效应，及与二次特征辐射的区别。（**） 15、反冲电子、光电子和俄歇电子有何不同? （**）
16、在 X 射线与物质相互作用的信号中，哪些对我们进行晶体分析有益？哪些有害？非相干散射和荧光辐射对 X 射线衍射产生哪些不利影响？（**） 17、线吸收系数与质量吸收系数的意义。并计算空气对CrK的质量吸收系数和线吸收系数（假如空气中只有质量分数 80%的氮和质量分数 20%的氧，空气的密度为 1.2910-3g/cm3）(**)
18、阳极靶与滤波片的选择原则是怎样的？（*）
l x
19、推导出X 射线透过物质时的衰减定律 I I 0 e ,并指出各参数的物理意义。(**)
20、当采用厚度为t的滤片时，X射线的透射因子为Id/I0=0.5，假如，此滤片的
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厚度增加到原来厚度的 2 倍时，计算此时的透射因子Id/I0的数值。(**) 21、为使CuK线的强度衰减 1／2，需要多厚的Ni滤波片？（Ni的密度为 8.90g/cm3）。(**)
22、厚度为 1 mm 铝片能把某单色X 射线束的强度降低为原来的 23.9％，试求这种X 射线的波长。(**) 第二章 X 射线衍射方向
1、 布拉格方程与劳埃方程的推导过程各依据什么？二者关系。（*） 2、 推导布拉格方程。说明布拉格方程中各物理量的意义。(**)
3、 说明 2dsin=n与 2dsin=的物理意义分别是什么，二者的区别点是什么。（**）
4、 晶面指数与衍射指数的区别。如何辨别二者。（**）
5、 掌握晶带定律、晶面间距公式。（*）计算书上 P31 第 2、6、7 题。 6、 当波长为的 X 射线照射到晶体并出现衍射线时，相邻两个（hkl）反射线的波程差为多少？相邻两个(HKL)反射线的波程差又是多少？ 7、 立方晶系的衍射方向公式及各字母意义。（**）
8、 为什么衍射线束的方向与晶胞的形状与大小有关？（**）
9、 衍射方法有几种？每种方法各有何特点？粉末（照相）法采用什么 X 射线？衍射圆锥是如何形成的？圆锥顶角是多少？（**）
10、 -Fe为立方系晶体，点阵常数为a=0.2866 nm，如用Cr K照射（=2.2909Å），求（110）、（200）、（211）的掠射角。（**） 11、 多晶衍射圆锥的顶点、轴和母线各代表什么？连续圆锥和断续圆锥是如何形成的？（**） 第三章 X 射线的衍射强度
1、 X 射线的衍射强度公式是什么？公式中各部分代表什么，意义是什么？（*）
2、 衍射线的绝对强度、相对强度、累积强度（积分强度）的物理概念是什么？（**）
3、 结构因子 F 的意义。简单晶胞、体心晶胞、面心晶胞、底心晶胞中各有几个原子，其坐标是什么，结构因子是多少？结构因素与哪些因素有关？（**）
4、 为什么说衍射束的强度与晶胞中的原子种类与位置有关？（**） 5、 原子散射因子 f 的意义，f 的影响因素是什么？影响规律怎样？（与 sin/和原子序数 Z 的关系）。（*）
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6、 衍射峰的半高宽（度）B 的意义及公式。影响衍射峰宽化的主要因素有哪些？（**）
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7、 罗仑兹极化因子是什么？它由几部分组成？各是什么？（*）
8、 吸收因子与试样的关系。如采用X 射线衍射仪，该采用什么试样？吸收因子与什么有关？（*）
9、 为什么在某种衍射强度的计算中吸收因子与温度因子可以相互抵消？（*） 10、 X 射线积分强度的计算步骤。（***）
11、 用 Cu K（=1.54056 Å）X 射线钨的德拜相，从照片上测得前四对线的角如下，已知钨具有体心立方点阵，其点阵常数为
a=3.1 Å，试计算相对强度（****）。 线号 1 2 3 4 角202933.3 .2 .7 .6 （）
12、 影响粉末衍射花样谱线位置、数目、分布和强度有哪些因素？（***） 13、 用Cu K（=1.54056 Å）X射线摄照的Ni3Al衍射花样谱线上共有十对线条，其 2角分别为：24.921°，35.533°，43.0°，51.129°， 57.693°，63.810°，75.218°，80.676°，86.049°，91.386°，已知Ni3Al为立方晶系，试标定衍射线条指数，并确定点阵类型（*****）。答案：简单立方。 第四章 多晶体分析方法
1、 试比较衍射仪法与德拜照相法各有什么特点。（*）
2、 德拜相机底片安装的三种方法各有什么优点，每种方法常用于什么工作。（*）
3、 简单立方、体心立方、面心立方点阵的前十条衍射线的干涉指数分别是什么？（**）
4、 当用Cu K辐射时（＝1.54056 埃），试计算铝（a=4.049 埃）的各衍射峰的角度（2）和衍射指数。（***）答案：38.472, 44.721, 65.096, 78.229, 82.436
5、 当用 CuK辐射时（＝1.54056 埃），计算碳含量为 0.02%钢中铁素体（a=0.286nm）各衍射峰的角度（2）和衍射指数（前 8 条）。（***） 答案：44.765, 65.166, 82.531,….
6、 在由Cu K辐射（＝1.54056 埃）所摄得的某立方晶系试样的衍射图上，
前九个衍射峰的位置是：2=27.45°，31.8°，45.6°， 54.05°，56.7°，66.5°，73.3°，75.6°，84.3°，试将上述各衍射峰进行指数化，并根据消光条件，指明晶体属于哪一种晶格类型？
（*****）
7、 简单说明X 射线衍射仪的工作原理及衍射线强度的测量原理。（**） 8、 为什么衍射仪法记录的始终是平行于试样表面的晶面的衍射？不平行表面的晶面是否也有衍射产生？（**）
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9、 测角仪圆与聚焦圆有什么关系？（**）
10、窄缝光阑、发散狭缝、防发散狭缝、接收光阑分别有什么作用？梭拉光阑呢？这些光阑（狭缝）中哪个是由操作人员根据实验可调整的？（*） 11、正比计数器是如何工作的，其优点何在，为什么正比计数器可以与脉冲幅度分析器连用？Si(Li)探测器的原理又是什么？（*） 12、－、－2连动的区别是什么。（**） 13、综述从一条衍射线上可获得的信息，及它们的确定方法。（***） 第五章 X 射线物相分析
1、 为什么能用X 射线进行样品的物相分析？物相分析和化学分析及使用特征X 射线进行的能谱分析区别在何处？（***）
2、 PDF 卡片指什么卡片，卡片中各栏及各项的意义（****）。 3、 PDF 卡片的索引有几种？分别称作什么？它们有什么区别？ 4、 单相物质和多相物质的应如何进行定性分析？（*****）
5、 定量分析的基本公式是什么？单线条法、内标法（K 值法及参比强度法）和直接对比法的区别是什么？这几种方法中，与待测物相对比的物相有何不同？（******）及书上 P78 第 6 题。 第六章 电子光学基础
1、 电子波的特征。与可见光的异同。电子波的波长如何计算，取决于何种因素。（**）
2、 理解电磁透镜对电子波的聚焦原理。（**）
3、 电磁透镜的像差有哪作几种类型，是如何产生的，如何来消除和减少像差。（**）
4、 影响电磁透镜分辨率的关键因素是什么，由衍射效应决定的分辨率公式是什么？如何提高电磁透镜的分辨率。（**） 5、 电磁透镜的景深和焦长是什么，主要受哪些因素的影响，有何实际意义。（**） 第七章 透射电子显微镜
1、 透射电镜主要由几大系统构成？各系统之间关系如何？（*） 2、 照明系统的作用是什么？它应满足什么要求？（*） 3、 成像系统的主要构成及其特点是什么？（*）
4、 分别说明成像操作与衍射操作时各级透镜（像平面与物平面）之间的相对位置关系，并画出光路图。（***）
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5、 透射电镜中有哪些主要光阑，在什么位置？其作用如何？（***）
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第八章 透射电镜样品的制备
1、 复型样品（一级和二级复型）是采用什么材料和什么工艺制备出来的？（*）
2、 什么叫质厚衬度？复型样品的透射成像是依据什么衬度原理？（**） 3、 了解制备薄膜样品的基本要求是什么？具体工艺过程如何？双喷减薄与离子减薄各适用于制备什么样品。（**） 4、 什么是衍射衬度？它与质厚衬度有什么区别？（**） 第九章 电子衍射
1、 分析电子衍射与X 射线衍射有何异同？（**）
2、 倒易点阵与正点阵之间关系如何？倒易点阵与晶体的电子衍射斑点之间有何对应关系？（**）
3、 何为零层倒易截面和晶带定理？说明同一晶带中各晶面及其倒易矢量与晶带轴之间的关系。
4、 电子衍射的基本公式是什么？试进行推导。（**） 5、 选区电子衍射的原理。（**）
6、 什么是相机常数与有效相机常数。（**）
7、 说明多晶体、单晶体及非晶衍射花样的特征及形成机理。（***） 8、 单晶与多晶衍射花样分别如何进行标定（*****）。
9、 已知金属钨（W）为体心立方晶体(a=0.31848nm)，当采用的透射电子显微镜的相机常数为 2.5mm nm 时。画出晶带轴是 001、
011、111、012、113 方向的标准零层倒易面上的衍射斑点，将每一斑点指数化。其多晶衍射环又是什么形状，并指标化。 （*****）
10、已知金属铝（Al）为面心立方晶体(a=0.4049nm)，当采用的透射电子显微镜的相机常数为 2.5mm nm 时。画出晶带轴是 001、
011、111、012、113 方向的标准零层倒易面上的衍射斑点，将每一斑点指数化。其多晶衍射环又是什么形状，并指标化。 （*****）
第十章 晶体薄膜衍衬成像分析
1、 什么是衍射衬度？它与质厚衬度有什么区别？（**）
2、 画图说明衍衬成像原理，并说明什么是明场像，暗场像和中心暗场像。
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3、 什么是消光距离？影响晶体消光距离的主要物性参数和外界条件参数是什么？（**）
4、 衍衬运动学的基本假设及其意义是什么？怎样做才能满足或接近基本假设？（***）
5、 举例说明理想晶体衍衬运动学基本方程在解释衍衬图像中的应用。重点掌握等厚条纹与等倾条纹的出现机理及对应衍射强度公式、形貌的区别。（****）
第十一章 扫描电子显微镜
1、 电子束入射固体样品表面会激发哪些信号？它们有哪些特点和用途？（**） 2、 扫描电镜的分辨率受哪些因素影响，用不同的信号成像时，其分辨率有何不同？所谓扫描电镜的分辨率是指用何种信号成像时的分辨率？（***） 3、 画示意图说明扫描电镜的成像原理。（***）
4、 比较扫描电镜的成像原理与透射电镜有何不同？（***）
5、 二次电子像和背散射电子像在显示表面形貌时有何相同与不同之处？（****）
6、 说明背散射电子像和吸收电子像的原子序数衬度形成原理，并举例说明在分析样品中元素分布的应用。（****）
7、 当电子束入射重元素和轻元素时，其作用体积有何不同？各自产生的信号的分辨率有何特点？（***）
8、 二次电子像的景深很大，样品凹坑底部都能清楚显示出来，从而使图像的立体感很强，其原因何在？（***） 第十二章 电子探针显微分析
1、 电子探针如何与扫描电镜和透射电镜配合进行组织结构与微区化学成分的同位分析？（***）
2、 说明能量分散谱仪的工作原理。（***） 3、 电子探针可以进行哪些分析？（***）
4、 电子探针是否可以进行定量分析？分析的相的含量还是元素的含量？（**） 5、 要分析钢中碳化物成分和基体中碳含量，应选用哪种电子探针仪？为什么？（***）
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