材料现代分析方法考试试卷班级学号姓名考试科目现代材料测试技术A卷开卷一、填空题（每空 1 分，共计20 分；答案写在下面对应的空格处，否则不得分）1. 原子中电子受激向高能级跃迁或由高能级向低能级跃迁均称为_辐射跃迁__跃迁或_无辐射跃迁__跃迁。
2. 多原子分子振动可分为__伸缩振动_振动与_变形振动__振动两类。
3. 晶体中的电子散射包括_弹性、__与非弹性___两种。
4. 电磁辐射与物质（材料）相互作用，产生辐射的_吸收_、_发射__、_散射/光电离__等，是光谱分析方法的主要技术基础。
5. 常见的三种电子显微分析是_透射电子显微分析、扫描电子显微分析___和_电子探针__。
6. 透射电子显微镜（TEM）由_照明__系统、_成像__系统、_记录__系统、_真空__系统和__电器系统_系统组成。
7. 电子探针分析主要有三种工作方式，分别是_定点_分析、_线扫描_分析和__面扫描_分析。
二、名词解释（每小题 3 分，共计15 分；答案写在下面对应的空格处，否则不得分）1. 二次电子二次电子：在单电子激发过程中被入射电子轰击出来的核外电子.2. 电磁辐射：在空间传播的交变电磁场。
在空间的传播遵循波动方程，其波动性表现为反射、折射、干涉、衍射、偏振等。
3. 干涉指数：对晶面空间方位与晶面间距的标识。
4. 主共振线：电子在基态与最低激发态之间跃迁所产生的谱线则称为主共振线5. 特征X射线：迭加于连续谱上，具有特定波长的X射线谱，又称单色X射线谱。
三、判断题（每小题 2 分，共计20 分；对的用“√”标识，错的用“×”标识）1．当有外磁场时，只用量子数n、l 与m 表征的原子能级失去意义。
(√) 2．干涉指数表示的晶面并不一定是晶体中的真实原子面，即干涉指数表示的晶面上不一定有原子分布。
(√)3．晶面间距为d101／2 的晶面，其干涉指数为（202）。
(×)4．X 射线衍射是光谱法。
(×)5．根据特征X射线的产生机理，λKβ<λKα。
(√)6．物质的原子序数越高，对电子产生弹性散射的比例就越大。
(√)7．透射电镜分辨率的高低主要取决于物镜。
（√）8．通常所谓的扫描电子显微镜的分辨率是指二次电子像的分辨率。
（√）9．背散射电子像与二次电子像比较，其分辨率高，景深大。
（×）10．二次电子像的衬度来源于形貌衬度。
（×）四、简答题（共计30 分；答案写在下面对应的空格处，否则不得分）1. 简述电磁波谱的种类及其形成原因？（6 分）答：按照波长的顺序，可分为：（1）长波部分，包括射频波与微波。
长波辐射光子能量低，与物质间隔很小的能级跃迁能量相适应，主要通过分子转动能级跃迁或电子自旋或核自旋形成；（2）中间部分，包括紫外线、可见光核红外线，统称为光学光谱，此部分辐射光子能量与原子或分子的外层电子的能级跃迁相适应；（3）短波部分，包括X 射线和γ射线，此部分可称射线谱。
X 射线产生于原子内层电子能级跃迁，而γ射线产生于核反应。
2. 什么叫结构因子？试计算体心晶胞的F与|F|2值。
（5 分）答：晶胞所含各原子相应方向上散射波的合成波称为结构因子。
体心点阵每个晶胞中有 2 个同类原子，其坐标为(0,0,0)和(½, ½, ½) ，其原子散射因子相同在体心点阵中，只有当H+K+L 为偶数时才能产生衍射3. 入射X 射线比同样能量的入射电子在固体中穿入深度大的多，而俄歇电子与X 光电子的逸出深度相当，原因是什么？（8 分）答：由于库仑相互作用,入射电子在固体中的散射比X 射线强得多,同样固体对电子的“吸收”比对X 射线的吸收快得多. 电子吸收主要指由于电子能量衰减而引起的强度(电子数)衰减电子激发过程有差别,多数情况下激发二次电子是入射电子能量损失的主要过程.X 射线激发固体中原子内层电子使原子电离,原子在发射光电子的同时内层出现空位,此时原子(实际是离子)处于激发态, 过程可称为退激发或去激发过程.退激发过程有两种互相竞争的方式,即发射特征X 射线或发射俄歇电子。
两者能量相似，在固体中传播时经历非弹性散射，其逸出深度近似等于非弹性散射平均自由程。
4. 观察冷加工处理的金属材料中的位错应采用何种分析手段，并制定相应的样品处理流程。
答：采用透射电子显微镜来分析。
处理流程如下：超声切割机Ф3mm初减薄：制备厚度约100-200µm 的薄片,平面磨预减薄：从圆片的一侧或两侧将圆片中心区域减薄至数µm,机械研磨终减薄：100-200nm,电解抛光或离子减薄最后得到Φ3mm 有微细穿孔的薄片样品5. 试述差热分析法的原理，并讨论放热峰和吸热峰产生的原因。
（6 分）答：在程序控制温度条件下，测量样品与参比物（基准物，是在测量温度范围内不发生任何热效应的物质）之间的温度差与温度关系的一种热分析方法。
五、分析题（共计15 分；1（8 分），2（7 分）答案写在下面对应的空格处，否则不得分）1. 写出<110>并做图表示，计算(110)和(111)的夹角。
(111)和(110)的夹角约为35°2．下列哪种跃迁不能产生? 3答：根据光谱选律：(1)主量子数变化Δn=0 或任意正整数; (2)总角量子数变化ΔL=±1;(3)内量子数变化ΔJ=0,±1(但J=0 时,ΔJ=0 的跃迁是禁阻的); (4)总自旋量子数的变化ΔS=0.可以得知31S0—31P1可以跃迁，但是31S0—31D2 由于ΔJ不满足光谱选律，不能发生跃迁。
一、填空题（每空 1 分，共计20 分；答案写在下面对应的空格处，否则不得分）1. 电磁波谱的中间部分，包括_紫外线、_红外线__和_可见光__，2.原子中电子受激向高能级跃迁或由高能级向低能级跃迁均称为_辐射跃迁或_无辐射_跃迁。
3. 干涉指数是对晶面_空间方位__与晶面_间距__的标识。
4. 根据底片圆孔位置和开口所在位置不同，德拜法底片的安装方法分为3 种，即正装法、__、反装法___和_偏装法（不对称安装法）__。
5. 电子激发诱导的X 射线辐射主要包括_连续X 射线、特征X 射线、_ X 射线荧光_等。
6. 扫描电子显微镜（SEM）由_光学__系统、_偏转__系统、_信号检测方法__系统、__图像显示和记录_系统、__电源_系统和_真空__系统组成。
7. 按复型的制备方法，复型主要分为__一级、二级、_复型和_萃取__复型等。
二、名词解释（每小题 3 分，共计15 分；答案写在下面对应的空格处，否则不得分）1．辐射跃迁：电子由高能级向低能级的跃迁过程中多余的能量即跃迁前后能量差以电磁辐射的方式放出,称之为辐射跃迁。
2．荧光：物质微粒受激后辐射跃迁发射的光子，吸收一次光子与发射二次光子之间延误时间很短(10-8～10-4s)则称为荧光。
3. 背散射电子：入射电子与固体作用后又离开固体的电子，包括被样品表面原子反射回来的入射电子与通过散射连续改变前进方向,最后又从样品表面发射出去的入射电子。
4. 明场像：采用物镜光栏将衍射束挡掉，只让透射束通过而得到图象衬度的方法称为明场成像，所得的图象称为明场像。
5. 质厚衬度：非晶体样品投射电子显微图像衬度是由于样品不同微区间存在原子序数或厚度的差异而形成的，即质量厚度衬度，简称质厚衬度。
重庆工学院考试试卷三、判断题（每小题 2 分，共计20 分；对的用“√”标识，错的用“×”标识）1．当无外磁场时，只用量子数n、l 与m 表征的原子能级失去意义。
(×)解：根据强度衰减公式I = I0e-μmρX1/2 = e-49.2*8.9XX = ln2/49.2*8.9 = 15.83um1. X射线衍射方法中最常用的方法是（ b ）。
劳厄法；b．粉末多晶法；c．周转晶体法。
2. 已知X光管是铜靶，应选择的滤波片材料是（b）。
a．Co ；b. Ni ；c. Fe。
3. X射线物相定性分析方法中有三种索引，如果已知物质名时可以采用（c ）。
a．哈氏无机数值索引；b. 芬克无机数值索引；c. 戴维无机字母索引。
4. 能提高透射电镜成像衬度的可动光阑是（b）。
a．第二聚光镜光阑；b. 物镜光阑；c. 选区光阑。
5. 透射电子显微镜中可以消除的像差是（ b ）。
a．球差；b. 像散；c. 色差。
6. 可以帮助我们估计样品厚度的复杂衍射花样是（a）。
a．高阶劳厄斑点；b. 超结构斑点；c. 二次衍射斑点。
7. 电子束与固体样品相互作用产生的物理信号中可用于分析1nm厚表层成分的信号是（b）。
a．背散射电子；b.俄歇电子；c. 特征X射线。
8. 中心暗场像的成像操作方法是（c）。
a．以物镜光栏套住透射斑；b．以物镜光栏套住衍射斑；c．将衍射斑移至中心并以物镜光栏套住透射斑。
问答题：（24分，每题8分）X射线衍射仪法中对粉末多晶样品的要求是什么？答：X射线衍射仪法中样品是块状粉末样品，首先要求粉末粒度要大小适中，在1um-5um之间；其次粉末不能有应力和织构；最后是样品有一个最佳厚度（t =分析型透射电子显微镜的主要组成部分是哪些？它有哪些功能？在材料科学中有什么应用？答：透射电子显微镜的主要组成部分是：照明系统，成像系统和观察记录系统。
透射电镜有两大主要功能，即观察材料内部组织形貌和进行电子衍射以了解选区的晶体结构。
分析型透镜除此以外还可以增加特征X射线探头、二次电子探头等以增加成分分析和表面形貌观察功能。
改变样品台可以实现高温、低温和拉伸状态下进行样品分析。
透射电子显微镜在材料科学研究中的应用非常广泛。
可以进行材料组织形貌观察、研究材料的相变规律、探索晶体缺陷对材料性能的影响、分析材料失效原因、剖析材料成分、组成及经过的加工工艺等。
什么是缺陷的不可见性判据？如何用不可见性判据来确定位错的布氏矢量？答：所谓缺陷的不可见性判据是指当晶体缺陷位移矢量所引起的附加相位角正好是π的整数倍时，有缺陷部分和没有缺陷部分的样品下表面衍射强度相同，因此没有衬度差别，故而看不缺陷。
利用缺陷的不可见性判据可以来确定位错的布氏矢量。
具体做法是先看到位错，然后转动样品，选择一个操作反射g1，使得位错不可见。
这说明g1和位错布氏矢量垂直；再选择另一个操作反射g 2，使得位错不可见；那么g 1 × g 2 就等于位错布氏矢量 b 。
2、电磁透镜的像差是怎样产生的，如何来消除或减小像差？解：电磁透镜的像差可以分为两类：几何像差和色差。
几何像差是因为投射磁场几何形状上的缺陷造成的，色差是由于电子波的波长或能量发生一定幅度的改变而造成的。
几何像差主要指球差和像散。
球差是由于电磁透镜的中心区域和边缘区域对电子的折射能力不符合预定的规律造成的，像散是由透镜磁场的非旋转对称引起的。