材料測试技术期末试卷(10级).doc

现代材料测试技术 名词解释（12分每题3分） 衍射衬度：由于样品中不同位向的晶体的衍射条件不同而造成的衬度差别。 能谱仪：能谱仪是利用X光量子的能量不同来进行元素分析的仪器。E=hv=h 分辨率：能区分成像物体两点间的最小距离 球差：电磁透镜中心区域和边缘区域对电子的折射能力不符合预定规律而造成的现象 简答题（20分每题5分） 要观察陶瓷中基体和析出相的组织形态，同时要分析其晶体结构和共格界面的位向关系，如何制备样品？以怎样的电镜操作方式和步骤来进行具体分析？ 答：采用离子减薄方法制备电镜样品，观察包括基体和析出相的区域，拍摄明、暗场照片；采用样品倾转，使得基体与析出相的界面与电子束平行，用选区光阑套住基体和析出相进行衍射，获得包括基体和析出相的衍射花样进行分析，确定其晶体结构及位向关系。 要分析钢铁材料的断口形貌，请判断是采用金相分析还是扫描电镜的二次电子像更合适？并说明理由。 答：采用二次电子像更合适，因为二次电子对样品表面形貌敏感，空间分辨率高，信号收集率高，特别适合金属端口分析。另外，扫描电镜的样品制备非常方便，可直接观察大块试样，适合观察材料断口和显微组织三维形态。 下图为TiO2压敏陶瓷的表面形貌像，其配方为0.97TiO2+0.8Nb2O5+0.3La2O3+0.3SiO2，烧结温度为400℃，XRD分析表明TiO2压敏陶瓷除了主晶相金红石型TiO2以外还存在LaNbTiO4、La4Ti9O2三种物相。根据以上信息，回答图1（多晶电镜图略）为哪种信号的形貌像，并说明其特征，其中明亮区域可能是什么物质，为什么？ 元素符号 Ti O Si Nb La 原子序数 22 8 14 41 57 答：（1）图1为背散射电子的形貌像； （2）特征：背散射电子的数目随原子序数的增大而增多，故在荧光屏上的较亮。 （3）由于TiO2还存在LaNbTiO6、La4Ti9O2三种物相，它的平均原子序数最大，且含量最多，故应该是最为明亮的区域。 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，并画出光路图。 答：使中间镜物平面与物镜像平面重合，在荧光屏上得到的是反映样品组织形态的形貌图像（成像操作）；使中间镜的物平面与物镜背焦面重合，在荧光屏上得到的则是反映样品晶体结构的衍射斑点（衍射操作）。 （a）成像操作 （b）衍射操作 三．（10分） 用铜靶X射线管发出的X射线照射纯铜粉末样；已知Cu的K系激发电压为Vk=8.86kv，CuKa波长λ=0.1542nm。请解答下列问题 CuKa光子的频率和能量各有多大？已知光速c=2.998×108，普朗克常数h=6.626×10-34J·s ν=c/λ=2.998108m/s（0.154210-9m）=1.9441018 （） E=hν=6.62610-34J·s 1.9441018 s-1 = 1.28810-15 J 当管电压分别取7.0KV和14.0KV时，所产生的X射线谱有何差别？（绘出示意图并说明之） λ0 =1.24V=？ 对铜试样来说，在以上两种入射光线照射下，是否会激发出K系荧光X射线？为什么？ λk ≤1.24 V 四．（10分） 由A、B二元素组成的某种合金固溶体为体心立方晶格结构，平均原子浓度比为1:1，在完全有序化时，A原子占据立方晶胞的顶角，而B原子占据体心位置。试计算其结构因数Fhkl 解：体心立方的晶胞中有两种原子 （0，0，0），（1/2,1/2,1/2） F=f·e2πi（0）+ f·e2πi（h*1/2+k*1/2+l*1/2） =f·[1+eπi（h+k+l）] 当h+k+l=偶数时，eπi（h+k+l）=1 →|F|=4f 当h+k+l=奇数时，eπi（h+k+l）=-1 →|F|2=0 五．（10分） 粉末多晶体衍射线的相对积强度公式如下： I相=F2PA（） 请写出公式中5个因子的名称 F—结构因子 P—多重性因子 A（）—吸收因子 —温度因子 —角因子 分别说明各因子的数值主要受哪些因素影响及影响趋势 M受温度T的影响，一定时，温度T越高，M越大，越小，衍射强度I随之减小；T一定时，衍射角越大，M越大，越小，衍射强度I随之减小，所以背发射时的衍射强度较小。 六．（10分） 1.已知某一立方晶系衍射数据如下（入射线CuKaλ=0.1541838nm），标定其衍射指数HKL，并求出其晶胞参数a值。 强度 100 19.10 95 22.19 85 32.29 80 38.77 60 40.86 20 49.06 30 55.40 45 57.63 50 67.70 Sin2 i/sin21 3Sin2 i/sin21 化整 （h,k,l）