光学显微部分1.图像分析法主要用于研究材料结构特征分析。
2.衍射法主要用于研究材料的结晶相及晶格常数。
3.成分谱分析主要用于研究测定材料的化学成分。
4.光学显微镜按照成像原理可分为几何光学显微镜,物理光学显微镜,信息转换显微镜。
5.光的波粒二象性:按照量子理论,光能量是由一束具有极小能量的微粒即“光子”不连续的输送着,表明光具有微粒与波动的双重性,即波粒二象性。
6.自然光(普通光源发出的光波)振动方式:垂直于光的传播方向的平面内任意振动7.偏振光振动方式:只在垂直于光的平面内的某一方向振动(自然光经过某些物质的反射、折射、吸收或其他方法,使它只保留某一固定方向的光振动)8.光性均质体:光波在各向同性介质中传播时,其速度与振动方向均不会改变,因而只有一个折射率值9.光性非均质体:传播速度随振动方向不同而改变,因而折射率值有多个,一般发生双折射现象,即自然光分解成两束偏振光。
10.等轴晶系矿物和非晶质物质属于光性均质体。
11.中级晶族和低级晶族矿物属于光性非均质体。
12.数值孔径为N.A. = n sin θ(n:镜头介质折射率θ:光圈半角孔径),数值孔径表征了物镜的聚光能力,放大倍数越高的物镜数值孔径越大;对于同一放大倍数的物镜,数值孔径越大则分辨率越高13.正交偏光镜:下偏光镜和上偏光镜联合使用,并且两偏光镜的振动面处于相互垂直位置。
14.如果在正交偏光镜的物台上不放置任何晶体光片时,视域是黑暗的,为什么?因为:光通过下偏光镜,其振动方向被限制在下偏光镜的振动面PP内,当PP方向振动的光到达上偏光镜AA时,由于两振动方向互相垂直,光无法通过上偏光镜,所以视场暗。
15.消光现象:晶体在正交偏光镜下呈现黑暗的现象,称为消光现象。
16.全消光现象:均质体以及非均质体垂直光轴切片,不改变偏振方向17.四次消光:非均质光率体切面均为椭圆,则椭圆长、短半径四次重合消光,其余则有部分光通过。
18.四次消光是非均质体的特征。
19.偏光显微镜属于透射显微镜,用于透明晶体的观察。
20.金相显微镜属于反射式显微镜,用于不透明物体的研究。
21.光学显微镜分辨率的极限22.显微分析分辨率:仪器分辨两个物点的本领。
仪器能分辨两个物点间的距离或角度越小,则分辨率越大。
23.分辨率极限:最临近两个物点间的距离以及角度24.瑞利判据瑞利判据相邻物体的距离为r25.提高分辨率的途径:更短的波长、更大的折射率、增大孔径角衍射部分5、X射线的产生原理:凡是高速运动的电子流或其他高能辐射流(如γ射线、X射线、中子流)被突然减速时均能产生X射线。
6、X射线管原理:钨丝发热释放电子,电子在电场作用下加速,高速轰击阳极靶,电子突然减速,产生X射线及热能,X射线通过窗口射出为实验所用。
7、X射线谱由两部分叠加而成,即连续谱和特征谱。
8、连续谱的产生:由于阴极产生的电子数量巨大,这些能量巨大的电子撞向阳极靶的撞击条件和碰撞时间不一致,因而所产生的电磁辐射各不相同,所以产生了各种波长的连续谱。
9、连续谱的强度随波长连续变化。
10、特征谱的波长一定、强度很大。
11、特征谱的产生:当管电压超过一定值V k(激发电压)时才会产生,只取决于光管的阳极靶材料,不同的靶材具有其特有的特征谱线。
特征谱线又称为标识谱,即可以来标识物质元素。
12、为什么特征X射线的波长为一定值?对于某一固定物质,各原子能级所具有的能量是固定的,跃迁时所转化成的光子能量为一定值,根据原子结构壳层理论,所产生的特征X射线的波长也为一定值。
15、吸收限:μm与λ关系曲线中出现的跃增,是原子所俘获的光子量恰好等于该原子某壳层(K,L,M…)电子的结合能,光子被物质大量吸收,吸收系数就发生突增。
在曲线的突变点处的波长称为吸收限。
7、外标法原则上只适用于两相物质系统的含量测试;内标法适用于多相体系。
电子显微部分8、电磁透镜的分辨本领主要由衍射效应和球差决定。
9、电磁透镜的几何像差:由于透镜磁场几何形状上的缺陷而造成的像差。
又可分为球差与像散。
色差:由于电子波的波长或能量发生一定幅度的改变而造成的像差。
10、球差:是由于电磁透镜磁场的近轴区与远轴区对电子束的会聚能力的不同而造成的。
一个物点散射的电子束经过具有球差的电磁透镜后并不聚在一点,所以像平面上得到一个弥散圆斑,在某一位置可获得最小的弥散圆斑,成为弥散圆。
还原到物平面上,则半径为rs=1/4 Cs α3rs 为半径,Cs为透镜的球差系数,α为透镜的孔径半角。
所以减小透镜的孔径半角可减少球差。
像散:是由于透镜磁场不是理想的旋对称磁场而引起的。
可减小孔径半角来减少像散。
电磁透镜的聚焦原理:通电的短线圈就是一个简单的电磁透镜,它能造成一种轴对称不均匀分布的磁场。
穿过线圈的电子在磁场作用下将作圆锥螺旋近轴运动。
而一束平行于主轴的入射电子通过电磁透镜时将被聚焦在主轴的某一点。
1、透射电镜主要由电子光学系统、电源系统、真空系统、操作控制系统四部分组成。
2、透射电镜中电子枪的作用是产生电子束3、透射电镜中聚光镜的作用是会聚电子束。
透射电镜的分辨本领取决于物镜的分辨本领。
4、电子衍射基本公式的推导5、选区电子衍射:是指在物镜像平面上放置一个光阑(选区光阑)限定产生衍射花样的样品区域,从而分析该微区范围内样品的晶体结构特性。
6、扫描电镜的特点7、扫描电镜成像的六种物理信号概念8、背散射电子随样品原子序数增大而增多9、二次电子形貌像中图像显示亮的部分对应试样的凸起处。
10、二次电子形貌像中图像显示暗的部分对应试样的凹处。
11、吸收电子随样品原子序数增大而减少。
12、样品的质量厚度越大,透射系数越小,吸收系数越大。
13、扫描电镜的构造:六个系统组成:电子光学系统(镜筒)、扫描系统、信号收集系统、图像显示和记录系统、真空系统和电源系统。
14、扫描电镜的电磁透镜系统一般有三个聚光镜,其中前两个是强激磁,最后一个习惯称为物镜,长焦距、弱激磁。
15、扫描电镜中一般通过改变电子束在样品上的扫描振幅来改变放大倍数。
16、影响扫描电镜的分辨本领的因素有:入射电子束的束斑直径,入射束在样品中的扩展效应及检测部位的原子序数。
17、扫描电镜的景深取决于分辨本领和电子束入射半角。
分辨本领越高,入射半角越小,景深越大。
18、扫描电镜只能够观察导电样品。
19、电子探针显微分析是一种显微分析和成分分析结合的微区分析。
20、电子探针仪的工作原理:用聚焦电子束照射在试样表面待测的微小区域上,激发试样中各元素的不同波长或不同能量的特征X射线。
用X射线谱仪探测这些X射线,得到X射线谱。
根据特征X射线的波长(或能量)进行元素定性分析;根据特征X射线的强度进行元素的定量分析。
21、波谱仪是用来检测X射线的特征波长的。
22、能谱仪是用来检测X射线的特征能量的。
23、波谱仪利用分光晶体对X射线的衍射作用达到使不同波长分散的目的。
24、能谱仪利用不同元素X射线光子特征能量不同这一特点进行成分分析。
25、波谱仪和能谱仪的比较。
26、电子探针分析的三种工作方式:定点元素全分析,线扫描分析,面扫描分析。
热分析部分1、差热分析、差示扫描量热分析、热重分析、热膨胀分析概念差热分析:是在程序控制温度下测定物质和参比物之间的温度差和温度关系的一种技术差示扫描量热分析法:在程序控制温度下,测量输入到试样和参比物的能量差随温度或时间变化的一种技术。
热重分析:在程序控制温度下测量获得物质的质量与温度关系的一种技术热膨胀分析法:在程序控制温度下,测量物质在可忽视负荷下的尺寸随温度变化的一种技术。
2、差热分析原理3、常见的伴随吸热效应的物理化学变化有熔化、分解、吸附水与结晶水的排除、晶格破坏等4、常见的伴随放热效应的物理化学变化有氧化、晶格重建、形成新矿物等5、差热曲线中纵坐标代表温度差,吸热过程显示一个向下的峰,放热过程显示一个向上的峰。
6、影响差热曲线的因素主要有三个方面:仪器方面因素、试样因素、实验条件因素。
7、差热分析中,炉子炉膛形状宜选用直径小,长度长的细长状炉膛,以保证均温区域大,且均温区内温度梯度小。
8、差热分析中,坩埚形状宜选用直径大,高度小的坩埚形状,以保证试样充分反应。
9、参比物的性能要求:整个测温范围无热反应;比热及导热性与试样相近;粒度与试样相近。
10、由于试样在热反应前后热容变化,使热反应前后基线发生变化,如反应前基线低于反应后基线,表明反应后热容减小。
11、由于试样在热反应前后热容变化,使热反应前后基线发生变化,如反应前基线高于反应后基线,表明反应后热容增大。
12、差热分析中,升温速度过快可能回掩盖一些小的吸、放热峰。
13、对于体积变化大的试样,外界压力增大时,会使反应滞后,即试样的热反应温度向高温方向移动。
14、差示扫描量热分析按测量方式的不同可分为功率补偿型和热流型两种。
15、内加热功率补偿型差示扫描量热计的使用温度较低。
16、在热重实验中,由于温度升高会导致试样表观增重现象,引起热重曲线的基线漂移。
光谱分析1、光谱分析方法是基于(电磁辐射)与(物质)相互作用产生的特征光谱(波长)与(强度)进行物质分析的方法2、偶极矩用来描述(分子极性)的大小3、原子序数大的原子具有低的振动频率。
4、原子间的键能越大,振动频率越高。
5、伸缩振动的力常数大于弯曲振动的力常数。
6、分子的振动形式可分为伸缩振动和变形弯曲振动两大类型。
7、变形弯曲振动可分为面内变形与面外变形两大类型。
8、伸缩振动只改变键长9、变形弯曲振动会引起键角改变。
力学部分1、比例极限:应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力值,用σp 表示,超过σp 时,即认为材料开始屈服。
2、弹性极限:材料能够完全弹性恢复的最高应力值,用σe 表示,超过σe 时,即认为材料开始屈服。
3、屈服强度:以规定发生一定的残留变形为标准,如以0.2%残留变形的应力作为屈服强度,用σ0.2 或σ0.2 ys表示。
4、抗拉强度:抗拉强度表示材料的极限承载能力。
在拉伸应力-应变曲线上,与最高载荷Pb对应的应力值σb 即为抗拉强度。