材料研究与测试方法试卷
材料研究方法与测试技术试卷简答题答案
《材料研究方法与测试技术》课程简答题标准答案三简答题（每题4分，共52分）1．X射线的本质是什么？是谁首先发现了X射线，谁揭示了X射线的本质？答：X射线的本质是一种横电磁波？伦琴首先发现了X射线，劳厄揭示了X射线的本质？2对X射线管施加不同的电压，再用适当的方法去测量由X射线管发出的X射线的波长和强度，便会得到X射线强度与波长的关系曲线，称之为X射线谱。
在管电压很低，小于20kv时的曲线是连续的，称之为连续谱。
大量能量为eV的自由电子与靶的原子整体碰撞时，由于到达靶的时间和条件不同，绝大多数电子要经过多次碰撞，于是产生一系列能量为hv的光子序列，形成连续的X射线谱，按照量子理论观点，当能量为eV的电子与靶的原子整体碰撞时，电子失去自己的能量，其中一部分以光子的形式辐射出去，在极限情况下，极少数的电子在一次碰撞中将全部的能量一次性转化为一个光量子，这个光量子具有最高的能量和最短的波长，即λ0。
3. 0.071nm(MoKα)和0.154nm(CuKα)的X-射线的振动频率和能量。
ν=c/λ=3*108/(0.071*10-9)=4.23*1018S-1E=hν=6.63*10-34*4.23*1018=2.8*10-15 Jν=c/λ=3*108/(0. 154*10-9)=1.95*1018S-1E=hν=6.63*10-34*2.8*1018=1.29*10-15 J4 试计算Cu的K系激发电压。
λ=0.154178 nmE=hv=h*c/λ=6.626*10-34*2.998*108/（0.13802*10-9）=144.87＊1017JV=144.87*10-17/1.602*10-19=8984 V2．若X射线管的额定功率为1.5kW，在管电压为35kV时，容许的最大电流是多少？答：1.5kW/35kV=0.043A3. 实验中选择X射线管以及滤波片的原则是什么？已知一个以Fe为主要成分的样品，试选择合适的X射线管和合适的滤波片？实验中选择X射线管的原则是为避免或减少产生荧光辐射，应当避免使用比样品中主元素的原子序数大2~6（尤其是2）的材料作靶材的X射线管。
材料分析测试技术习题及答案
第一章一、选择题1.用来进行晶体结构分析的X射线学分支是（）A.X射线透射学；B.X射线衍射学；C.X射线光谱学；D.其它2. M层电子回迁到K层后，多余的能量放出的特征X射线称（）A.Kα；B. Kβ；C. Kγ；D. Lα。
3. 当X射线发生装置是Cu靶，滤波片应选（）A．C u；B. Fe；C. Ni；D. Mo。
4. 当电子把所有能量都转换为X射线时，该X射线波长称（）A.短波限λ0；B. 激发限λk；C. 吸收限；D. 特征X射线5.当X射线将某物质原子的K层电子打出去后，L层电子回迁K层，多余能量将另一个L层电子打出核外，这整个过程将产生（）（多选题）A.光电子；B. 二次荧光；C. 俄歇电子；D. （A+C）二、正误题1. 随X射线管的电压升高，λ0和λk都随之减小。
（）2. 激发限与吸收限是一回事，只是从不同角度看问题。
（）3. 经滤波后的X射线是相对的单色光。
（）4. 产生特征X射线的前提是原子内层电子被打出核外，原子处于激发状态。
（）5. 选择滤波片只要根据吸收曲线选择材料，而不需要考虑厚度。
（）三、填空题1. 当X射线管电压超过临界电压就可以产生X射线和X射线。
2. X射线与物质相互作用可以产生、、、、、、、。
3. 经过厚度为H的物质后，X射线的强度为。
4. X射线的本质既是也是，具有性。
5. 短波长的X射线称，常用于；长波长的X射线称，常用于。
习题1.X射线学有几个分支？每个分支的研究对象是什么？2.分析下列荧光辐射产生的可能性，为什么？（1）用CuKαX射线激发CuKα荧光辐射；（2）用CuKβX射线激发CuKα荧光辐射；（3）用CuKαX射线激发CuLα荧光辐射。
3.什么叫"相干散射”、"非相干散射”、"荧光辐射”、"吸收限”、"俄歇效应”、"发射谱”、"吸收谱”？4.X射线的本质是什么？它与可见光、紫外线等电磁波的主要区别何在？用哪些物理量描述它？5.产生X射线需具备什么条件？6.Ⅹ射线具有波粒二象性，其微粒性和波动性分别表现在哪些现象中？7.计算当管电压为50 kv时，电子在与靶碰撞时的速度与动能以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大动能。
材料研究方法试卷A答案
材料研究方法试卷A答案The document was finally revised on 2021一、名词解释（每题5分，共20分）1、短波限各种管电压下的连续X射线谱都具有一个最短的波长值，该波长值称为短波限。
2、光电效应光电效应是入射X射线的光量子与物质原子中电子相互碰撞时产生的物理效应。
当入射光量子的能量足够大时，可以从被照射物质的原子内部（例如K壳层）击出一个电子，同时外层高能态电子要向内层的K空位跃迁，辐射出波长一定的特征X射线。
这种以光子激发原子所发生的激发和辐射过程称为光电效应。
3、相干散射当入射线与原子内受核束缚较紧的电子相遇，光量子不足以使原子电离，但电子可在X射线交变电场作用下发生受迫振动，这样的电子就成为一个电磁波的发射源，向周围辐射电磁波，这些散射波之间符合波长相等、频率相同、位相差相同的光的干涉条件，故称相干散射。
4、球差球差即球面像差，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而造成的像差。
二、简答题（每题10分，共40分）1、实验中选择X射线管以及滤波片的原则是什么？已知一个以Fe为主要成分的样品，试选择合适的X射线管和合适的滤波片？答：实验中选择X射线管的原则是为避免或减少产生荧光辐射，应当避免使用比样品中主元素的原子序数大2~6（尤其是2）的材料作靶材的X射线管。
选择滤波片的原则是X射线分析中，在X射线管与样品之间一个滤波片，以滤掉Kβ线。
滤波片的材料依靶的材料而定，一般采用比靶材的原子序数小1或2的材料。
分析以铁为主的样品，应该选用Co或Fe靶的X射线管，它们的分别相应选择Fe和Mn为滤波片。
2、比较物相定量分析的外标法、内标法、K值法、直接比较法和全谱拟合法的优缺点？答：外标法就是待测物相的纯物质作为标样以不同的质量比例另外进行标定，并作曲线图。
外标法适合于特定两相混合物的定量分析，尤其是同质多相（同素异构体）混合物的定量分析。
内标法是在待测试样中掺入一定量试样中没有的纯物质作为标准进行定量分析，其目的是为了消除基体效应。
材料分析方法-试题及答案-西安理工大学
2010年秋季学期《材料分析测试方法》试卷A 命题教师卢正欣系主任审核考试形式闭卷考试类型√学位课非学位课（请打√选择)考试班级材物081~082，材化081~082，材081~084考试日期2010年12月21日考试时间2小时班级姓名学号成绩注意:1．命题时请适当留答题位置。
请用深蓝色墨水书写，字、图清晰,书写不出边框。
2．答题演草时不许使用附加纸，试卷背面可用于演草。
试卷不得拆开。
一、填空：(每题2分，共20分）1. X射线产生的三个基本条件是：、、。
2。
电子显微分析可获得材料的、_______________和方面的信息，并且可以将三者结合起来。
3。
X射线衍射的强度主要取决于_______因子、________因子、_______因子、________因子和________因子.4. 是衍射的必要条件; 是衍射的充分条件.5. 电子显微镜的分辨本领高是由于电子波的______________,其理论分辨本领是由______________和______________综合作用的结果。
6。
透射电子显微像的衬度来源于质厚衬度和衍射衬度，其中________衬度主要用于解释晶体样品，_________衬度主要用于解释非晶样品。
7。
在X射线衍射仪中，若X射线管固定，当样品转动θ角时，X射线探测器应转动______角；若样品固定，当X射线管转动θ角时，X射线探测器应转动_______角。
8。
在透射电镜中，明场（BF）像是用________光阑挡掉________束，只允许________束通过光阑成的像。
4. 在SrTiO3（立方晶系，晶格常数a=0.391nm）晶体中获得电子衍射花样如下，分别测得R1=11。
6mm，R2=16.7mm，R3=20.3mm，φ=90°。
电子衍射实验条件为：加速电压V=200KV（λ=0。
00251nm）,相机长度L=1800mm。
①确定示意图中各衍射斑点的指数h i k i l i ;②确定倒易面指数（uvw)* ;③以该晶体为标样，标定电子衍射的相机常数Lλ.（SrTiO3的d值见附录）R3 φR1R2CuK线（λ=0.1542nm)转换。
材料测试方法习题
材料测试方法习题1-1 计算0.071nm(MoKα)和0.154nm(CuKα)的X-射线的振动频率和能量。
1-2 计算当管电压为50kV时，电子在与靶碰撞时的速度与动能以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大动能.1-3 分析下列荧光辐射产生的可能性，为什么？（1）用CuKαX射线激发CuKα荧光辐射；（2）用CuKβX射线激发CuKα荧光辐射；（3）用CuKβX射线激发CuLα荧光辐射；1-4 X 射线与物质有哪些相互作用？规律如何？对分析有何影响？1-5 为使CuKα线的强度衰减50%，需要多厚的Ni滤波片？（Ni的密度为8.9 g/cm3）1-6 试计算Cu的K系激发电压。
1-7试计算Cu的Kα1射线的波长。
1-8产生X 射线需具备什么条件？1-9连续X射线谱是如何产生的？1-10计算空气对CuKα的质量吸收系数和线吸收系数（假定空气中只有质量数为80％的氮、质量分数20％的氧，空气的密度为1.29＊10-3g/cm3）。
1-11标识X 射线与荧光X 射线的产生机理有何异同？某物质的K系荧光X 射线波长是否等于它的K 系标识X射线波长？1-12 在立方点阵中画出下面的点阵面和结点方向。
1) (113) [110] [201] [101](010) (011-13 证实（1-10）、（1-21）、（-312）属于[111]晶带。
1-14 当波长为λ的X射线在晶体中发生衍射时，相邻两（hkl）晶面衍射线的波程差是多少？相邻两个HKL干涉面的波程差又是多少？1-15 对于晶粒直径分别为100、75、50、25 nm的粉末衍射图形，请计算由于晶粒细化引起的衍射条宽化幅度B（设θ=45°，λ=0.15 nm）。
又，对于晶粒直径为25 nm的粉末，试计算θ=10°，45°，80°的B值。
1-16 用粉末相机得到如下角度的谱线，试求出晶面间距（数字为θ角，所用射线为CuK α）。
材料研究与测试方法复习题
材料研究与测试方法复习题复习题一、名词解释1、系统消光2、某射线衍射方向3、Moeley定律4、相对强度5、积分强度6、明场像暗场像7、透射电镜点分辨率、线分辨率8、厚度衬度9、衍射衬度10相位衬度11球差、像散、色差12、透镜景深13、透镜焦长14、电子衍射15、二次电子16、背散射电子17、差热分析18、差示扫描量热法19、热重分析20综合热分析21、外推始点温度22、拉曼效应23、拉曼位移24、瑞利散射25、化学位移26、光电效应27、荷电效应二、简答题1、某射线谱有哪两种基本类型？各自的含义是什么？2、某射线是怎么产生的？连续某射线谱有何特点？3、何谓Ka射线/何谓Kβ射线？这两种射线中哪种射线强度大？哪种射线的波长短？4、晶体对某射线的散射包括哪两类？四种基本类型的空间点阵是什么？5、结构因子的概念6、布拉格方程的表达式、阐明的问题及所讨论的问题？7、晶体使某射线产生衍射的充分条件是什么？何谓系统消光？8、粉晶某射线衍射卡片（JCPDF卡）检索手册的基本类型有哪三种？每种手册如何编排？每种物相在手册上的形式？9、在进行混合物相的某射线衍射线定性分析鉴定时，应特别注意优先考虑的问题有哪些？衍射仪用粉末试样的粒度是多少？10、电子束与物质相互作用可以获得哪些信息？11、扫描电镜的原理？扫描电镜的放大倍数是如何定义的？12、简述电子透镜像差及产生的原因？13、透射电子显微图象包括哪几种类型？14、散射衬度与什么因素有关？这种图象主要用来观察什么？15、衍射衬度与什么因素有关？这种图象主要用来观察什么？16、何谓明场象？何谓暗场象？中心暗场像与偏心暗场像哪个分辨率高？17、何谓二次电子？扫描电镜中二次电子象的衬度与什么因素有关？最适宜研究什么？18、何背散射电子？扫描电镜中背散射电子象的衬度与什么因素有关？最适宜研究什么？19、什么是某射线的能谱分析和波谱分析？其方法有几种？20、何为差热分析？差热分析的基本原理是什么？21、何为差示扫描量热？示差扫描量热分析的基本原理是什么？22、在差热分析曲线上一个峰谷的温度主要用什么来表征？23、如何确定外推始点温度？24、影响差热曲线主要因素有哪些？25、分子振动吸收红外辐射必须满足哪些条件？拉曼散射产生的条件？26、红外吸收光谱的产生，主要是由于分子中什么能级的跃迁？27、H2O和CO2分子中有几种振动形式？红外光谱分析步骤及石膏红外谱图分析？28、红外光谱与拉曼光谱的比较？29、某射线光电子能谱是一种什么分析方法？采取剥离技术分析方法还可以进行什么分析？30、何为化学位移？化学位移规律？31、某PS伴线有哪些？并简明说明之？32、某射线光电子能谱分析常用的扣静电（荷电效应）方法是什么？三、综合题就具体的测试项目，根据你所学过的现代测试技术挑选最佳的测试方法（是否能测试，是否是最精确、最快速、最经济等）；（1）尺寸小于5μ的矿物的形貌观察分析；（2）有机材料中化学键的分析鉴定；（3）多晶材料的物相分析鉴定；（4）物质的热稳定性的测定；（5）矿物中包裹体或玻璃气泡中物质的鉴定分析；（6）表面或界面元素化学状态分析；（7）晶界上增强相的成分分析；（8）晶界条纹或晶体缺陷（如位错、层错等）的观察分析；（9）纳米材料的微结构分析；（10材料的断口形貌观察四、计算题1、Lu2O3，立方晶系，已知a=1.0390nm，问用Co靶的Kα=0.17980nm照射，（400）面网组能产生几条衍射线？2、某立方晶系晶体的某一面网的二级衍射对应的d200=0.1760nm，对应的衍射角为60°，求该晶体的d100一级衍射面网能产生几条衍射线以及该晶体的晶胞参数。
材料化学09级材料科学研究与测试方法习题
《材料科学研究与测试方法》习题及思考题一、名词解释电磁辐射（电磁波或光）、激发电位、电子跃迁（能级跃迁）、辐射跃迁、无辐射跃迁、分子振动、伸缩振动、变形振动（变角振动或弯曲振动）、倒易点阵、晶带、X射线相干散射（弹性散射、经典散射或汤姆逊散射）、X射线非相干散射（非弹性散射、康普顿-吴有训效应、康普顿散射、量子散射）、光电效应、共振线、灵敏线、原子线，共振荧光、非共振荧光、斯托克斯荧光、反斯托克斯荧光、直跃线荧光、阶跃线荧光、热助直跃荧光、热助阶跃荧光、热助激发、分子光谱、紫外可见吸收光谱（电子光谱）、红外吸收光谱、红外活性与红外非活性、K系特征辐射、L系特征辐射、Kα射线、Kβ、Kα1射线、Kα2射线、短波限、吸收限、二次电子、俄歇电子、连续X射线、特征X射线、背散射电子、吸收电流（电子）、透射电子、系统消光、点阵消光、结构消光、电磁透镜、明场像、暗场像、中心暗场像、质厚衬度、衍射衬度、d-d跃迁、f-f跃迁、生色团、助色团、蓝移、红移、振动自由度、倍频峰（或称泛音峰）、组频峰、振动耦合、费米共振、热分析、热重法、差热分析、差示扫描量热法、微商热重（DTG）曲线、参比物（或基准物、中性体）（下划线部分为重点要求的名词术语）二、填空1．电磁波谱可分为3个部分：①长波部分，包括( )与( )，有时习惯上称此部分为( )。
②中间部分，包括( )、( )和( )，统称为( )。
③短波部分，包括( )和( )（以及宇宙射线），此部分可称( )。
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( )跃迁或( )跃迁。
3．电子由高能级向低能级的跃迁可分为两种方式：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( )跃迁；若多余的能量转化为热能等形式，则称之为( )跃迁。
4．分子的运动很复杂，一般可近似认为分子总能量（E）由分子中各( )，( )及( )组成。
5．多原子分子振动可分为( )振动与( )振动两类。
材料测试分析技术真题试卷
材料测试分析技术真题试卷一、选择题（每题2分，共20分）1. 材料的硬度测试中，布氏硬度测试使用的是：A. 钢球B. 金刚石锥C. 金刚石球D. 钢锥2. 下列哪项不是材料的机械性能测试？A. 拉伸测试B. 压缩测试C. 热膨胀测试D. 冲击测试3. X射线衍射分析主要用来研究材料的：A. 微观结构B. 化学成分C. 表面形貌D. 热稳定性4. 扫描电子显微镜（SEM）的主要优点是：A. 分辨率高B. 可进行元素分析C. 样品制备简单D. 所有以上选项5. 热重分析（TGA）主要用于：A. 测量材料的密度B. 测量材料的热稳定性C. 测量材料的导热性D. 测量材料的热膨胀系数二、填空题（每空2分，共20分）6. 材料的弹性模量是指材料在_________作用下，应力与应变的比值。
7. 材料的疲劳测试通常采用_________循环加载方式。
8. 材料的断裂韧性通常用_________表示，其单位是MPa·m^{1/2}。
9. 差示扫描量热法（DSC）可以用来测量材料的_________和相变温度。
10. 原子力显微镜（AFM）利用探针与样品表面之间的_________来获取表面形貌信息。
三、简答题（每题10分，共30分）11. 简述材料的冲击测试的基本原理及其在材料性能评价中的意义。
12. 描述透射电子显微镜（TEM）与扫描电子显微镜（SEM）的主要区别。
13. 解释差示热分析（DTA）与差示扫描量热法（DSC）的异同点。
四、计算题（每题15分，共30分）14. 某材料的拉伸测试结果如下：原始截面积A0=50mm²，最大载荷Fmax=5000N。
试计算该材料的抗拉强度σb。
15. 假设你正在分析一种合金的热重分析（TGA）曲线，曲线显示在600℃时质量损失了5%。
如果初始质量为100g，请计算在600℃时的质量损失量。
五、论述题（共30分）16. 论述材料的微观结构分析技术在新材料开发中的重要性，并举例说明。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
明场像 5分 暗场像 5分 中心暗场像 5分
五、20分
答：
由晶带定律：h任意，且k＝－l 2分
由消光条件：全奇全偶时有斑点 2分
则可以分析出可能存在的斑点指数：
h＝0、2时，k、l为偶数。包括：（02 ）、（0 2）、（200）、（ 00）、
B物镜光阑。安装在物镜后焦面。作用：提高像衬度；减小孔径角，从而减小像差；进行暗场成像。（4分）；
C选区光阑:放在物镜的像平面位置。作用：对样品进行微区衍射分析。（3分）
3、10分
答：
a、选择靠近中心且不在一直线上的几个斑点，测量其R，利用R2比值规律确定点阵类型和斑点所属｛h k l｝；3分
b、进一步确定（h k l）.先假定其中一个斑点指数h1k1l1,而第二个斑点的指数h2k2l2。根据夹角公式确定。 3分
试计算试样表面的宏观应力。（已知：a＝0.3695nm，E＝8.83×104MPa，ν=0.35）
（10分）
四、作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。
（20分）
五、画出fcc晶体[011]晶带的标准电子衍射花样，取N＝h2＋k2＋l2≤12的斑点。
（20分）
武汉理工大学教务处
（22 ）、（2 2）、（ 2 ）、（ 2）
h＝1、3时，k、l为奇数。 包括：（11 ）、（1 1）、（ 1 ）、（ 1）、
（31 ）、（3 1）、（ 1 ）、（ 1） 4分
再计算夹角：
（200）与（02 ）之间的夹角： ，φ＝90°
（200）与（22 ）之间的夹角：： ，φ＝54.7° 2分
10分
c、 其余斑点指数通过矢量运算得到。 2分
d、任取不在一条直线上的两个斑点，确定晶带轴指数〔u v w〕。 2分
三、10分
答：
2分
2dsinθ＝λsinθ＝λ/2d＝0.17903÷（2×0.0924）＝0.9688
θ＝75.6° 2分
2分
2分
MPa/(°) 2分
四、20分
答：
设薄膜有A、B两晶粒。B内的某(hkl)晶面严格满足Bragg条件，或B晶粒内满足“双光束条件”，则通过(hkl)衍射使入射强度I0分解为Ihkl和IO-Ihkl两部分。A晶粒内所有晶面与Bragg角相差较大，不能产生衍射。
在物镜背焦面上的物镜光阑，将衍射束挡掉，只让透射束通过光阑孔进行成像（明场），此时，像平面上A和B晶粒的光强度或亮度不同，分别为：
IAI0IBI0- Ihkl
B晶粒相对A晶粒的像衬度为：
明场成像： 只让中心透射束穿过物镜光栏形成的衍衬像称为明场镜。
暗场成像：只让某一衍射束通过物镜光栏形成的衍衬像称为暗场像。
1、简述X-ray反射（衍射）与可见光反射的区别。
2、透射电镜中有哪些主要光阑? 分别安装在什么位置? 其作用如何?
3、简述单晶电子衍射花样的分析步骤（机常数未知）。
三、以CoKα（λ＝0.15405nm）线照射某黄铜试样的（400）面：
当ψ＝0°时，2θ＝150.4°；当ψ＝45°时，2θ＝150.9°，
二、30分
1、10分
答：
a、X-ray衍射中，只有一定数目的入射角能产生反射。 3分
b、X-ray衍射中，不仅是晶体表面，内层原子也参与。 3分
c、强度不同，X-ray衍射强度微弱。 2分
d、本质不同，X-ray衍射是由于相干散射而产生的。 2分
2、10分
答：
主要有三种光阑：A聚光镜光阑。在双聚光镜系统中，该光阑装在第二聚光镜下方。作用:限制照明孔径角。（3分）；
*武汉理工大学考试试题纸（B卷）
课程名称材料研究与测试方法专业班级材科0602－03
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
总分
题分
20
30
10
20
20
100
备注:学生不得在试题纸上答题(含填空题、选择题等客观题)
一、填空（20分）
1、电磁透镜的分辨本领主要取决于电子波的和由焦距与后焦面上光阑孔直径确定的角大小。
2、在选区成像时，中间镜的物平面在物镜面上，即光阑平面上；拍摄电子衍射花样时，通过降低镜的，使中间镜的物平面处在镜的面上，即光阑平面上。
试题标准答案及评分标准用纸
课程名称材料研究与测试方法（B卷）
一、每空1分，共20分
1、波长、孔径角；
2、像平面、选区光阑、中间镜、激磁电流、物镜、焦平面、物镜光阑；
3、一系列不同半径的同心圆、排列整齐的斑点；
4、衍射电子、透射电子；
5、数字索引、字母索引；
6、正比计数器、盖革计数器、闪烁计数器；
7、球差、像散。
3、多晶体电子衍射花样为，单晶衍射花样为组成。
4、暗场成像是指让通过物镜光阑，而把遮挡掉得到图像衬度的方法。
5、在物相定性分析中，检索ASTM卡片时，有两种索引，分别是和。
6、在X-ray衍射仪中，纪录衍射强度的计数器通常有三种，分别是、、。
7、像差分成几何像差和色差，几何像差主要是指和。
二、简答题（30分）