热分析习题

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化学反应的热力学与热效应练习题

化学反应的热力学与热效应练习题

化学反应的热力学与热效应练习题热力学是研究能量转化规律以及能量转化过程中所伴随的其他物理和化学性质变化的学科。

在化学反应中,热力学起着非常重要的作用,它可以帮助我们理解反应的方向、速率以及能量转化的方式。

本文为大家提供几道关于化学反应热力学与热效应的练习题,帮助大家巩固所学知识。

1. 根据下面的反应方程式写出反应的反热。

2. 计算下面反应的焓变值:2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)3. 结合下面的数据计算反应的焓变值:反应1: C(graphite) + 2H2(g) → CH4(g) ΔH1 = ?反应2: C(graphite) + 2H2(g) + O2(g) → CH3OH(l) ΔH2 = -726 kJ反应3: CO(g) + 2H2(g) → CH3OH(l) ΔH3 = -91 kJ反应4: CO2(g) + 2H2(g) → CH3OH(l) ΔH4 = -195 kJ反应5: CO2(g) + 4H2(g) → CH4(g) + 2H2O(l) ΔH5 = ?反应6: CH3OH(l) → CH4(g) + 1/2O2(g) ΔH6 = ?4. 结合下面的反应焓变值计算反应的焓变值:反应1: 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g) ΔH1 = -572 kJ反应2: H2(g) → H2(g) + 1/2O2(g) ΔH2 = -286 kJ反应3: 2H2(g) → 2H2(g) + O2(g) ΔH3 = ?5. 如下为反应方程式和各反应物和产物的焓变值,请根据热力学定律判断该反应是放热还是吸热反应。

反应:2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g) ΔH = -484 kJ答案与解析:1. 例如:2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) 反热为 -483.6 kJ2. 反应的焓变值为ΔH = -484 kJ解析:根据化学方程式,反应物的摩尔数系数为2,产物的摩尔数系数为2,所以焓变值也是反应方程式右边各物质的摩尔数系数与它们的焓变之和。

热分析练习

热分析练习
4. 定义第一种单元类型为PLANE55 ,设置 keyopt(3)=axisymmetric:
– Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete … • • 按[Add ...] – 拾取 “Thermal Solid” 和 “Quad 4node 55”, 然后按 [OK] 选择[Options ...] – 设置 K3 = Axisymmetric,然后按[OK] – • 按[Close] 或用命令: ET,1,PLANE55, , , 1
Workshop Supplement
ห้องสมุดไป่ตู้
• 按[Close] 或用命令: MSHAPE,0,2D MSHKEY,1 ESIZE,0.25/2 AMESH,ALL
3. 热分析
带散热片的轴对称管
7. 在实体模型的线上施加对流荷载
– Main Menu > Solution > -Loads- Apply > -Thermal- Convection > On Lines + • • • • – – 拾取外边四条线 (10, 2, 7, 和 6),然后按 [OK] 设置VALI = 0.69e-4, VAL2I = 70,然后按[Apply] 拾取内部两条线 (9 和 13),然后按[OK] 设置 VALI = 0.28e-3, VAL2I = 450,然后按[OK]
Workshop Supplement
3. 热分析
带散热片的轴对称管
1. 2. 按教师指定的工作目录,用“pipe-th”作为作业名,进入ANSYS。 设定 GUI选择为热分析:
– Main Menu > Preferences … • 选择 “Thermal”, 然后按 [OK]

第四章 热分析作业及答案

第四章 热分析作业及答案

第四章热分析作业一、什么是热重分析(英文缩写)?(Thermogravimetric Analysis),TG热重法:在程序控制温度下,测量物质的质量与温度或时间的关系的一种技术。

二、什么是差热分析(英文缩写)?Differential Thermal Analysis,DTA差热分析是在程序控制温度下,测量物质与参比物之间的温度差与温度或时间关系的一种技术。

三、影响差热曲线的主要因素是什么?老师课件:1. 升温速度的影响2.气氛的影响3.试样特性的影响4.试样量及粒度的影响5.试样的结晶度、纯度和离子取代6.试样的装填7. 参比物的选择课本:内因:1.晶体结构的影响2.阳离子电负性、离子半径及电价的影响3.氢氧离子浓度的影响外因:1.加热速度2.试样的形状、称量及装填3.压力和气氛的影响4.试样粒度的影响四、哪些反应过程是吸热反应?哪些过程是放热反应?放热:熔融、重结晶、氧化反应、燃烧、晶格重建及形成新矿物吸热:熔化、脱水反应、分解反应、还原反应、蒸发、升华、气化和晶格破坏等五、什么是外推起始点温度?在差热曲上,曲线开始偏离基线那点的切线与曲线最大斜率切线的交点。

(课本)在峰的前沿最大斜率点的切线与外推基线的交点六、差热曲线鉴定物质的依据是什么?优先考虑什么?鉴定物质的依据是:峰位置所对应的温度尤其是外延起始温度是鉴别物质及其变化的定性依据,峰面积是反映热效应总热量,是定量计算热效应的依据,峰的形状则可求得热效应的动力学参数;试样在升温或降温过程中的物理化学变化是试样本身的热特性,相对应差热曲线也具有其本身特性,借此可以判定物质的组成及反应机理。

优先考虑的是峰位置及峰面积,根据峰位置定性鉴别物质,测出反应峰的面积可求出ΔH,从而确定反应物质的名称及含量七、什么是差示扫描量热分析(英文缩写)?Differential Scanning C alorimetry,DSC)差示扫描量热法(DSC)是在程序控制温度下,测量输给试样和参比物的功率差与随温度间关系的一种技术八、差示扫描量热分析仪有哪两种类型?各自的特点?这种技术可分为功率补偿式差示扫描量热法和热流式差示扫描量热法。

仪器散热设计与热分析考核试卷

仪器散热设计与热分析考核试卷
2. ABC
3. AB
4. ABC
5. ABCD
6. ABC
7. ABCD
8. ABC
9. ABCD
10. BC
11. ABC
12. ACD
13. ABCD
14. ABCD
15. ABC
16. ABCD
17. AB
18. ABCD
19. ABC
20. BC
三、填空题
1.反比
2. q = -kA(dT/dx)
A.铝
B.铜
C.钛
D.硅胶
15.以下哪个因素对热辐射的影响最大?()
A.表面颜色
B.表面粗糙度
C.材料种类
D.环境温度
16.以下哪个参数用于描述流体与固体表面之间的热交换?()
A.热阻
B.对流传热系数
C.热导率
D.比热容
17.在热分析中,以下哪种方法不适用于非稳态热传导问题?()
A.瞬态热传导
B.稳态热传导
10.有限元分析是一种用于解决复杂几何形状和边界条件的______问题的数值方法。
四、判断题(本题共10小题,每题1分,共10分,正确的请在答题括号中画√,错误的画×)
1.在热传导过程中,热量的传递总是从高温物体向低温物体传递。()
2.散热设计只需要考虑热传导,对流和辐射可以忽略不计。()
3.材料的热导率越高,散热效果越好。()
A.线性化处理
B.数值迭代
C.有限元分析
D.解析近似
三、填空题(本题共10小题,每小题2分,共20分,请将正确答案填到题目空白处)
1.在热传导过程中,热流密度与温度梯度成正比,与热阻成______。
2.傅里叶热传导定律的数学表达式为______。

热学习题分析和解答

热学习题分析和解答

习题分析和解答[第一章△1. 3. 6一抽气机转速1m in 400-⋅=r ω,抽气机每分钟能抽出气体20 l (升)。

设容器的容积 V 0 = 2.0 1,问经过多长时间后才能使容器内的压强由0.101 Mpa 降为 133 Pa 。

设抽气过程中温度始终不变。

〖分析〗: 抽气机每打开一次活门, 容器内气体的容积在等温条件下扩大了 V , 因而压强有所降低。

活门关上以后容器内气体的容积仍然为 V 0 。

下一次又如此变化,从而建立递推关系。

〖解〗: 抽气机抽气体时,由玻意耳定律得:活塞运动第一次:)(0100V V p V p +=0001p V V V p +=活塞运动第二次: )(0201V V p V p +=02001002p V V V p V V V p ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+= 活塞运动第n 次: )(001V V p V p n n +=-n n V V V p p ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+= 000 V V V n p p n n +=000ln(1) 抽气机每次抽出气体体积 l 05.0l )400/20(==V l 0.20=V Pa 1001.150⨯=p Pa 133=n p将上述数据代入(1)式,可解得 276=n 。

则 s 40s 60)400/276(=⨯=t1. 3. 8 两个贮着空气的容器 A 和 B ,以备有活塞之细管相连接。

容器A 浸入温度为 C 10001=t 的水槽中,容器B 浸入温度为 C 2002-=t 的冷却剂中。

开始时,两容器被细管中之活塞分隔开,这时容器 A 及 B 中空气的压强分别为 MPa 3053.01=p ,MPa 0020.02=p 。

它们的体积分别为 ,l 25.01=V l,40.02=V 试问把活塞打开后气体的压强是多少?〖分析〗: 把活塞打开后两容器中气体混合而达到新的力学平衡以后,A 和 B 中气体压强应该相等。

但是应注意到, 由于 A 和 B 的温度不相等,所以整个系统仍然处于非平衡态。

(瞬态)热分析例题5

(瞬态)热分析例题5

热处理是保证制造业产品的内在质量,提高其使用性能和可靠性的重要环节。

传统的热处理是一种依靠经验型技术实现的热处理,经验型的技术很难溶人以信息化为主导的先进制造技术之中。

因此迫切需要将热处理改造为基于知识的热处理技术,从而减弱热处理信息化在制造业中的瓶颈问题。

对热处理过程的计算机模拟是保证热处理信息化的关键。

金属切削刀具是制造业中最基本的生产要素,丝锥则属于金切刀具中复杂刀具的一种,对其热处理过程的计算机模拟一旦有所突破,将会最终带动整个刀具制造行业,从而影响到整个制造业的热处理信息化进程。

由于淬火过程直接影响到刀具的最终使用性能,而且属于热处理过程中温度和应力变化最大的一个环节,组织变化复杂,所以以此作为研究的依据。

热处理过程还具有“瞬息万变”的特性,欲实时获取某瞬时、某特定冷却条件下的温度场、应力场分布情况,在现有的测试手段、试验方法以及测试仪器下还显得难度较大。

随着计算机软、硬件水平的提高,伴随着数值计算方法、计算传热学、热弹塑性理论、相变动力学、计算流体力学等学科的同步跟进,对于丝锥的淬火过程计算机模拟已成为可行、可靠的技术手段。

1 淬火过程计算机模拟的客观依据计算机模拟只是一种手段,其模拟结果的可靠程度要通过试验或现行热处理工艺进行检验。

此处严格按照某工具厂M24丝锥淬火工艺规程进行:对于W9Mo3Cr4V材料制成的丝锥,加热过程采用在400℃、800℃、1200℃三级加热,每个温度保温20min,然后以90S的时间用盐浴冷却的方式降至室温。

2 淬火过程计算机模拟的理论依据该问题属于瞬态热分析问题。

与丝锥相接触的硝盐水溶液的温度和换热系数是已知的,所以该问题属于第三类边界条件的问题。

第三类边界条件是指与物体相接触的流体介质的温度和换热系数a均为已知,这样物体与流体介质之间的换热量就为已知。

用公式表示为其中:和α可以是常数,也可以是随时间和空间变化的函数。

又由于材料温度将在一个较大的温度区间变化,材料热性能随温度变化的非线性因素不能忽略,因此该问题属于比较复杂的瞬态非线性热分析问题。

热分析习题

热分析习题

显微分析章节试题一、透射电镜1. TEM(透射电镜)的主要结构,按从上到下列出主要部件1)电子光学系统——照明系统、图像系统、图像观察和记录系统;2)真空系统;3)电源和控制系统。

电子枪、第一聚光镜、第二聚光镜、聚光镜光阑、样品台、物镜光阑、物镜、选区光阑、中间镜、投影镜、双目光学显微镜、观察窗口、荧光屏、照相室。

2. TEM和光学显微镜有何不同?光学显微镜用光束照明,简单直观,分辨本领低(0.2微米),只能观察表面形貌,不能做微区成分分析;TEM分辨本领高(1A)可把形貌观察,结构分析和成分分析结合起来,可以观察表面和内部结构,但仪器贵,不直观,分析困难,操作复杂,样品制备复杂。

3. 几何像差和色差产生原因,消除办法。

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。

减小球差可以通过减小CS值和缩小孔径角来实现。

色差是由于入射电子波长(或能量)的非单一性造成的。

采取稳定加速电压的方法可以有效的减小色差;适当调配透镜极性;卡斯汀速度过滤器。

4. TEM分析有那些制样方法?适合分析哪类样品?各有什么特点和用途?制样方法:化学减薄、电解双喷、竭力、超薄切片、粉碎研磨、聚焦离子束、机械减薄、离子减薄;TEM样品类型:块状,用于普通微结构研究;平面,用于薄膜和表面附近微结构研究;横截面样面,均匀薄膜和界面的微结构研究;小块粉末,粉末,纤维,纳米量级的材料。

二级复型法:研究金属材料的微观形态;一级萃取复型:指制成的试样中包含着一部分金属或第二相实体,对它们可以直接作形态检验和晶体结构分析,其余部分则仍按浮雕方法间接地观察形态;金属薄膜试样:电子束透明的金属薄膜,直接进行形态观察和晶体结构分析;粉末试样:分散粉末法,胶粉混合法思考题:1. 一电子管,由灯丝发出电子,一负偏压加在栅极收集电子,之后由阳极加速,回答由灯丝到栅极、由栅极到阳极电子的折向及受力方向?2. 为什么高分辨电镜要使用比普通电镜更短的短磁透镜作物镜?高分辨电镜要比普通电镜的放大倍数高。

热力学习题及答案解析

热力学习题及答案解析

热力学习题及答案解析热力学是物理学中的一个重要分支,研究热量和能量转化的规律。

在学习热力学的过程中,经常会遇到一些题目,下面我将针对几个常见的热力学学习题目进行解析。

1. 热力学第一定律是什么?请用自己的话解释。

热力学第一定律,也被称为能量守恒定律,它表明能量在系统中的转化是守恒的。

简单来说,能量既不能被创造也不能被消灭,只能从一种形式转化为另一种形式。

这个定律可以用数学公式表示为:ΔU = Q - W,其中ΔU表示系统内能的变化,Q表示系统吸收的热量,W表示系统对外做的功。

2. 一个物体从20°C加热到80°C,热量变化是多少?要计算这个问题,我们需要使用热容量的概念。

热容量表示单位温度变化时物体吸收或释放的热量。

对于一个物体,它的热容量可以表示为C = m × c,其中m表示物体的质量,c表示物体的比热容。

假设这个物体的质量为1kg,比热容为4.18J/g°C。

那么它的热容量就是C =1kg × 4.18J/g°C = 4.18J/°C。

根据热力学第一定律,热量的变化等于系统内能的变化,即Q = ΔU。

由于这个物体只发生温度变化,内能的变化可以表示为ΔU = C × ΔT,其中ΔT表示温度的变化。

根据题目给出的信息,温度变化为80°C - 20°C = 60°C。

将这些数值代入公式,我们可以得到热量变化为Q = ΔU = C × ΔT = 4.18J/°C × 60°C = 250.8J。

所以,这个物体的热量变化为250.8J。

3. 一个气体在等温过程中吸收了300J的热量,对外做了100J的功,求系统内能的变化。

在等温过程中,温度保持不变,因此根据热力学第一定律,系统内能的变化等于吸收的热量减去对外做的功,即ΔU = Q - W。

根据题目给出的信息,吸收的热量Q = 300J,对外做的功W = 100J。

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显微分析章节试题一、透射电镜1. TEM(透射电镜)的主要结构,按从上到下列出主要部件1)电子光学系统——照明系统、图像系统、图像观察和记录系统;2)真空系统;3)电源和控制系统。

电子枪、第一聚光镜、第二聚光镜、聚光镜光阑、样品台、物镜光阑、物镜、选区光阑、中间镜、投影镜、双目光学显微镜、观察窗口、荧光屏、照相室。

2. TEM和光学显微镜有何不同?光学显微镜用光束照明,简单直观,分辨本领低(0.2微米),只能观察表面形貌,不能做微区成分分析;TEM分辨本领高(1A)可把形貌观察,结构分析和成分分析结合起来,可以观察表面和内部结构,但仪器贵,不直观,分析困难,操作复杂,样品制备复杂。

3. 几何像差和色差产生原因,消除办法。

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。

减小球差可以通过减小CS值和缩小孔径角来实现。

色差是由于入射电子波长(或能量)的非单一性造成的。

采取稳定加速电压的方法可以有效的减小色差;适当调配透镜极性;卡斯汀速度过滤器。

4. TEM分析有那些制样方法?适合分析哪类样品?各有什么特点和用途?制样方法:化学减薄、电解双喷、竭力、超薄切片、粉碎研磨、聚焦离子束、机械减薄、离子减薄;TEM样品类型:块状,用于普通微结构研究;平面,用于薄膜和表面附近微结构研究;横截面样面,均匀薄膜和界面的微结构研究;小块粉末,粉末,纤维,纳米量级的材料。

二级复型法:研究金属材料的微观形态;一级萃取复型:指制成的试样中包含着一部分金属或第二相实体,对它们可以直接作形态检验和晶体结构分析,其余部分则仍按浮雕方法间接地观察形态;金属薄膜试样:电子束透明的金属薄膜,直接进行形态观察和晶体结构分析;粉末试样:分散粉末法,胶粉混合法思考题:1. 一电子管,由灯丝发出电子,一负偏压加在栅极收集电子,之后由阳极加速,回答由灯丝到栅极、由栅极到阳极电子的折向及受力方向?2. 为什么高分辨电镜要使用比普通电镜更短的短磁透镜作物镜?高分辨电镜要比普通电镜的放大倍数高。

为了提高放大倍数,需要短焦距的强磁透镜。

透镜的光焦度1/f与磁场强度成H2正比。

较短的f可以提高NA,使极限分辨率更小。

3. 为什么选区光栏放在“象平面”上?电子束之照射到待研究的视场内;防止光阑受到污染;将选区光阑位于向平面的附近,通过一次放大向的范围来限制试样成像或产生电子衍射的范围。

4. 电镜中的像差是如何形成的?分别谈如何消除各种像差。

5. 什么是景深和焦深?景深:固定像点,物面轴向移动仍能保持清晰的范围;焦深:固定物点,像面轴向移动仍能保持清晰的范围。

二、扫描电镜1. 电子束入射固体样品表明会激发哪些信号?它们有哪些特点和用途?二次电子:二次电子能量较低,在电场作用下可呈曲线运动翻越障碍进入检测器,因而能使样品表面凹凸的各个部分都能清晰成像。

二次电子强度与试样表面的几何形状、物理和化学性质有关。

1)对样品表面形貌敏感2)空间分辨率高3)信号收集效率高,是扫描电镜成像的主要手段。

背散射电子(BE):通常背散射电子的能量较高,基本上不受电场的作用而呈直线进入检测器。

背散射电子的强度与试样表面形貌和组成元素有关。

对样品物质的原子序数敏感分辨率和信号收集效率较低。

吸收电子(AE):吸收电子与入射电子强度之比和试样的原子序数、入射电子的入射角、试样的表面结构有关。

利用测量吸收电子产生的电流,既可以成像,又可以获得不同元素的定性分布情况,它被广泛用于扫描电镜和电子探针中。

1)随着原子序数的增大,背散射电子增多,吸收电子较少;2)吸收电流图像的衬度正好与背散射电子图像相反。

特征X射线:以辐射形式放出,产生特征X射线。

各元素都有自己的特征X射线,可以用来进行微区成分分析和晶体结构研究。

俄歇电子(AUE):每一种元素都有自己的特征俄歇能谱。

1)适合分析轻元素及超轻元素2)适合表面薄层分析(<1nm)(如渗氮问题)透射电子(TE):如果试样只有10~20nm的厚度,则透射电子主要由弹性散射电子组成,成像清晰。

如果试样较厚,则透射电子有相当部分是非弹性散射电子,能量低于E0,且是变量,经过磁透镜后,由于色差,影响了成像清晰度。

1)质厚衬度效应2)衍射效应3) 衍衬效应感应电导:在电子束作用下,由于试样中电子电离和电荷积累,试样的局部电导率发生变化。

(电子感生电导)用于研究半导体。

荧光:(阴极发光)各种元素具有各自特征颜色的荧光,因此可做光谱分析。

大多数阴极材料对杂质十分敏感,因此可以用来检测杂质。

各种物理信号产生的深度和广度:俄歇电子<1nm;二次电子<10nm;背散射电子>10nm;X射线1um2. 电子束透过试样时,电子透射强度受哪些因素影响?加速电压、样品厚度、入射方向、晶体结构、样品物质成分。

3. 简述二级复型、一级萃取复型。

二级复型:a按一般金相法,抛光原始试样,选择合适的浸蚀剂腐蚀试样表面,以显示内部组织;或者选用新鲜断口作为试样。

b在被复制试样表面滴一滴丙酮,再覆盖一张比试样稍大的AC纸,用软棉球或软橡皮按压,以形成不夹气泡的均匀负复型。

c把上述带有负复型的试样放在红外灯下烘干,然后用镊子将留有试样表面信息的AC纸揭下。

d使负复型与试样接触的面朝上,用透明胶纸平整地固定在载玻片上。

把载玻片放入真空喷镀仪中进行喷碳e为提高衬度使用真空喷镀仪中另一对电极,进行投影,投影材料为铬或金,投影角为30度。

f将喷好的复型膜剪成2.5mm × 2.5mm的小块,置于丙酮中,使AC纸充分溶解。

并用干净丙酮反复清洗碳膜2-3次,最后用Φ3mm的铜网直接捞取碳膜,用滤纸将丙酮吸干后,供电子显微镜直接观察。

一级萃取复型:a金相试样制备同二级复型,但浸蚀表面的深度视第二相质点的尺寸决定,最佳浸蚀深度为略大于第二相质点的一半,以便易于萃取在复型上;对断口试样一般不浸蚀。

b在试样表面上真空喷镀一层碳。

c将带有碳膜的试样用小刀轻轻划成2.5mm见方的小块。

用电解法或化学法使碳膜分离。

d不同的试样选择不同的电解液(或腐蚀液),它只浸蚀基体而不浸蚀要萃取的第二相。

e待碳膜从试样表面全部分离并漂浮于液面时,用铜网捞起。

f在一定浓度的硝酸酒精或盐酸酒精中清洗碳膜,再于酒精或丙酮中反复清洗,最后用Φ3mm 的铜网捞取碳膜,用滤纸将其吸干后,供电子显微镜观察。

4.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?在其他条件相同的情况下(如信噪比、磁场条件及机械振动等)电子束的束斑大小、检测信号的类型以及检测部位的原子序数是影响扫描电子显微镜分辨率的三大因素。

成像分辨率(nm):二次电子5-10,背散射电子50-200,吸收电子100-1000特征X射线100-1000,俄歇电子5-10所谓扫描电镜的分辨率是指二次电子像的分辨率。

2. 扫描电镜的成像原理与透射电镜有何不同?它不用电磁透镜放大成像,而是用类似电视显影显像的方式,利用细聚焦电子束在样品表面扫面试激发出来的各种物理信号来调制成像的。

3. 二次电子和背散射电子像在显示表面形貌衬度时有何相同与不同之处?相同:都可以利用收集到的信号进行形貌分析不同:二次电子像主要反映试样表面的形貌特征。

像的衬度是形貌衬度,主要决定于试样表面相对于入射电子束的倾角。

试样表面光滑平整(无形貌特征),倾斜放置时的二次电子发射电流比水平放置时大,一般选在45度左右。

用二次电子信号作形貌分析时,可以在检测器收集栅上加一正电压(一般为250-500V),来吸引能量较低的二次电子,使它们以弧形路线进入检测器,这样在样品表面某些背向检测器或凹坑等部位上逸出的二次电子也能对成像有所贡献,图像层次增加,细节清楚。

用背散射电子信号进行形貌分析时,其分辨率要比二次电子低,因为背散射电子是在一个较大的作用体积内被入射电子激发出来的,成像单元变大是分辨率降低的原因。

背散射电子的能量很高,它们以直线轨迹逸出样品表面,对于背向检测器的样品表面,因检测器无法收集到背散射电子而变成一片阴影,因此在图像上显示出很强的衬度,以至失去细节的层次,不利于分析。

4. 电子探针仪与扫描电镜有何异同?电子探针仪如何与扫描电镜和透射电镜配合进行组织结构和微区化学成分的同位分析?电子探针的镜筒及样品室和扫描电镜没有本质上的差别,但在检测器部分使用的额是X射线谱仪,专门用来测定特征波长(WDS)或特征能量(EDS),以此来对委屈化学成分进行分析。

电子探针一般作为附件安装在扫描电镜或透射电镜上,满足微区组织形貌、晶体结构级化学成分三位一体分析的需要。

5. 举例说明电子探针的三种工作方式(点、线、面)在显微成分分析中的应用。

点分析:将电子束固定在所要分析的某一点上,用手动或马达带动来改变晶体和计数器的相对位置,就可以接收到此点内的不同元素的X射线。

线分析:将谱仪(波谱仪或能谱仪)固定在所要测量的某一元素特征X射线信号(波长或能量)的位置上,使电子束沿指定的路径作直线扫描,便可得到该元素在此直线上的浓度分布曲线。

改变谱仪的位置,便可得到另一元素的浓度分布曲线。

面分析:电子束在样品表面作光栅扫描时,把谱仪(波谱仪或能谱仪)设定在接收某一元素特征X射线信号的位置上,此时在荧光屏上便可得到该元素的面分布图像。

图像中的亮区表示这种元素的含量较高。

若把谱仪设定为在另一元素,则可获得另一种元素得浓度分布图像。

思考题1. 简述能谱仪、波谱仪在分析工作中的优缺点能谱仪与波谱仪比较优点:探测效率高。

能谱仪的灵敏度比波谱仪高一个数量级。

能谱仪可同时对分析点所有元素进行测定。

波谱仪只能逐个测量每种元素的特征波长。

能谱仪的结构比波谱仪简单。

能谱仪不必聚焦。

因此对样品表面没有特殊要求,适合于粗糙表面的分析工作。

缺点:分辨率比波谱仪低。

能谱仪只能分析原子序数大于11的元素,而波谱仪可测定原子序数4-92之间的所有元素。

能谱仪的Si(Li)探头必须用液氮冷却。

2. 当对样品的扫描幅度为5×10-3mm、在荧光屏上的扫描幅度为50mm时扫描电镜的放大倍数是多少?M=50mm/5×10-3mm=1043. 对扫描电镜来说当放大倍数为20000、发散半角β=5×10-3rad时的场深为多少?D=0.2/βM=0.2/(5×10-3×20000)=0.02mm4. 扫描电镜的物镜与透射电镜的物镜有什么不同?扫描电子显微镜一般都有三个聚光镜。

前两个聚光镜是强磁透镜,用于缩小电子束光斑;第三个聚光镜是弱磁透镜(称为物镜),具有较长的焦距。

目的是使样品室和透镜之间留有一定的空间,以便装入各种探测器,不作成像透镜用,不放大物象。

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