现代材料分析技术第一章部分作业答案PPT教学课件
(完整版)材料现代分析方法第一章习题答案解析
第一章1.X射线学有几个分支？每个分支的研究对象是什么？答：X射线学分为三大分支：X射线透射学、X射线衍射学、X射线光谱学。
X射线透射学的研究对象有人体，工件等，用它的强透射性为人体诊断伤病、用于探测工件内部的缺陷等。
X射线衍射学是根据衍射花样，在波长已知的情况下测定晶体结构，研究与结构和结构变化的相关的各种问题。
X射线光谱学是根据衍射花样，在分光晶体结构已知的情况下，测定各种物质发出的X射线的波长和强度，从而研究物质的原子结构和成分。
2. 试计算当管电压为50 kV时，X射线管中电子击靶时的速度与动能，以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大能量是多少？解：已知条件：U=50kV电子静止质量：m0=9.1×10-31kg光速：c=2.998×108m/s电子电量：e=1.602×10-19C普朗克常数：h=6.626×10-34J.s电子从阴极飞出到达靶的过程中所获得的总动能为：E=eU=1.602×10-19C×50kV=8.01×10-18kJ由于E=1/2m0v02所以电子击靶时的速度为：v0=(2E/m0)1/2=4.2×106m/s所发射连续谱的短波限λ0的大小仅取决于加速电压：λ0（Å）＝12400/U(伏) ＝0.248Å辐射出来的光子的最大动能为：E0＝hv＝h c/λ0＝1.99×10-15J3. 说明为什么对于同一材料其λK<λKβ<λKα?答:导致光电效应的X光子能量＝将物质K电子移到原子引力范围以外所需作的功hV k = W k以kα为例:hV kα = E L– E khe = W k – W L = hV k – hV L ∴h V k > h V k α∴λk<λk α以k β 为例:h V k β = E M – E k = W k – W M =h V k – h V M ∴ h V k > h V k β∴ λk<λk βE L – E k < E M – E k ∴hV k α < h V k β∴λk β < λk α4. 如果用Cu 靶X 光管照相，错用了Fe 滤片，会产生什么现象？答：Cu 的K α1,K α2, K β线都穿过来了，没有起到过滤的作用。
材料的现代分析测试方法幻灯片PPT
三. 波谱仪与能谱仪比较
与波谱仪相比，能谱仪的缺点： 1. 能量分辨率低. 2. 峰背比差、检测极限高，定 量 分析精度差. 3. Be窗. 4. LN2冷却.
作用: 用来获得扫描电子束, 作为 使样品产生各种物理信号
的 激发源.
1. 电子枪 2. 聚光镜(电磁透镜) 3. 光阑 4. 样品室
用于SEM的电子枪有两种类型
热电子发射型: 普通热阴极三极电子枪 六硼化镧阴极电子枪
场发射电子枪: 冷场发射型电子枪 热场发射型电子枪
几种类型电子枪性能
二. 扫描系统
五. 电源系统
组成：稳压、稳流及相应的平安 保护电路等。
作用：提供扫描电子显微镜各部 分所需要的电源。
六. 真空系统
组成：机械泵、扩散泵、空压机、 电磁阀及相应的真空管路等。
作用：建立能确保电子光学系统正 常工作、防止样品污染所必 须的真空度。
第五节 SEM的主要性能
一. 分辨率
分辨率的主要决定因素: 1. 电子束斑直径 2. 入射电子束在样品中的扩展效应 3. 信噪比
Mn)
SEM图象放大倍数:
显象管荧光屏边
长
.
电子束在试样上(一样方向)扫描宽度
三. 景深
第六节 SEM的样品制备
SEM对样品的最重要的要求是 样品要导电.
一. 导电材料试样制备 二. 非金属材料试样制备 三. 生物医学材料试样制备
一. 导电材料试样制备
1. 试样尺寸尽可能小些，以减轻 仪器污染和保持良好真空。
漫散射
漫散射的深度与原子序数有关
二. 放大倍数
显微镜的放大倍数: 象与物大小之比 TEM和OM: M总=M１M２……Ｍｎ 式中： M１……Ｍｎ——各个透镜的放大倍数 n ——透镜数目
(完整版)材料现代分析方法第一章习题答案解析
第一章1.X射线学有几个分支？每个分支的研究对象是什么？答：X射线学分为三大分支：X射线透射学、X射线衍射学、X射线光谱学。
X射线透射学的研究对象有人体，工件等，用它的强透射性为人体诊断伤病、用于探测工件内部的缺陷等。
X射线衍射学是根据衍射花样，在波长已知的情况下测定晶体结构，研究与结构和结构变化的相关的各种问题。
X射线光谱学是根据衍射花样，在分光晶体结构已知的情况下，测定各种物质发出的X射线的波长和强度，从而研究物质的原子结构和成分。
2. 试计算当管电压为50 kV时，X射线管中电子击靶时的速度与动能，以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大能量是多少？解：已知条件：U=50kV电子静止质量：m0=9.1×10-31kg光速：c=2.998×108m/s电子电量：e=1.602×10-19C普朗克常数：h=6.626×10-34J.s电子从阴极飞出到达靶的过程中所获得的总动能为：E=eU=1.602×10-19C×50kV=8.01×10-18kJ由于E=1/2m0v02所以电子击靶时的速度为：v0=(2E/m0)1/2=4.2×106m/s所发射连续谱的短波限λ0的大小仅取决于加速电压：λ0（Å）＝12400/U(伏) ＝0.248Å辐射出来的光子的最大动能为：E0＝hv＝h c/λ0＝1.99×10-15J3. 说明为什么对于同一材料其λK<λKβ<λKα?答:导致光电效应的X光子能量＝将物质K电子移到原子引力范围以外所需作的功hV k = W k以kα为例:hV kα = E L– E khe = W k – W L = hV k – hV L ∴h V k > h V k α∴λk<λk α以k β 为例:h V k β = E M – E k = W k – W M =h V k – h V M ∴ h V k > h V k β∴ λk<λk βE L – E k < E M – E k ∴hV k α < h V k β∴λk β < λk α4. 如果用Cu 靶X 光管照相，错用了Fe 滤片，会产生什么现象？答：Cu 的K α1,K α2, K β线都穿过来了，没有起到过滤的作用。
现代材料分析测试技术第一章绪论 ppt课件
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绪论
材料现代研究方法 组织形貌分析
光学显微分析，扫描电子显微镜，扫描探针显微 镜，扫描隧道显微镜和原子力显微镜。
材料科学基础 固体中的原子键合
键合力与能量，杂化轨道的键合，分子轨道的 键合，原子间基本键型，离子键、共价键、金 属键，弱作用键
物相分析
物相分析的意义及含义,电磁波及物质波的衍射 理论,X射线衍射物相分析,电子衍射及显微分析
成分设计
煤炭、金属、水泥、陶瓷等等
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“四要素”基本内涵
（1）成分、组成与结构
组织设计
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“四要素”基本内涵
（1）成分、组成与结构
复合设计
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“四要素”基本内涵
（2）合成与加工
所有尺度上原子、分子及分子团对结构的控制 新结构转化为材料与结构的演化过程 宏观加工引发的微观结构变化与“意外”现象
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“四要素”基本内涵
腐蚀行为 环境腐蚀 应力腐蚀 氢脆
疲劳行为
弯曲疲劳 接触疲劳 拉压疲劳 振动疲劳
时效行为 组织稳定性 蠕变变形 老化 辐照脆化
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复合环境行为
腐蚀+疲劳 疲劳+蠕变
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合 成 设 计 （ 成 分 结 构 ）
材料科学与工程
加 工
宏观组织（晶 粒 形态 与尺寸） 微观组织（亚晶界、 枝晶间距、次生相） 强化相的形态、尺寸 及分布 多相合金的相结构 组织均匀性 控 成分均匀性（宏观与 构 微观偏析） 组织致密性 夹杂、气孔等 应力、变形、开 裂等 晶体结构缺陷（点缺 陷、位错、孪晶等） 非晶、微晶、纳米晶 及非平衡晶
现代材料分析技术第一章部分作业答案
a (030)
O
(020)
(010)
b O*
.(010)
. . (020) (030)
2d2 L2
arcsin(
H 2 K 2 L2 )
2a
2 0.006721
2d sin
d
a
H 2 K 2 L2
arcsin(
H 2 K 2 L2 )
2a
线 条
F2
强度
Ф
P F2Ф
归一化
1 13689.0 13.9662 2294199.74 100 2 10691.6 6.1348 393544.97 17 3 8873.6 3.8366 817066.89 36 4 7569.0 2.9105 264354.89 12
2.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。 解： 电子从阴极飞出到达靶的过程中所获得的总动能为
E=eU=1.602×10-19C×50kv=8.01×10-18kJ 所以电子与靶碰撞时的速度为
v0=(2E/m)1/2=4.2×106m/s 所发射连续谱的短波限λ0的大小仅取决于加速电压
若L为奇数 F 0 若L为偶数且H和K奇偶混杂 F 0
线 条
θ/（*）
HKL
P
Sinθ/λ nm-1
f
1 20.3 （110） 12 2.2501 58.5
2 29.2 （200） 6 3.1641 51.7
3 36.4 （211） 24 3.8488 47.1
4 43.6 （220） 12 4.4727 43.5
故需加的最低管电压应≥8.86(kv)， 所发射的荧光辐射波长是0.154纳米。
现代材料分析与测试技术材料分析作业汇编ppt
现代材料分析与测试技术材料分析作业汇编ppt作业汇编第一章1.试计算波长为0.71（MoKα）和1.45(CuKα)的某射线束的频率和每个量子的能量。
2.试计算空气对于CrKα辐射的质量吸收系数。
假设空气中含有80％（重量）的氮和20％（重量）的氧。
3.第二章1.用MoKα辐射晶体试样Ag求：（111）晶面的1级、2级、3级衍射的布拉格角。
第三章简述德拜照相法中，试样的制备方法简述德拜照相法中，底片的安装方法，如何计算衍射角某射线衍射仪的光学布置中每个部件的作用是什么？第四章1、简述物相定性分析的基本原理2、简述Hanawalt无机相数值索引的编排方法3、简述无机相字母索引的编排方法4、简述用某射线衍射进行物相定性分析的步骤5、简述外标法、内标法和K值法定量分析的原理。
第五章简述电子与物质相互作用能产生那些物理信息，各有何应用？第六章1、简述透射电镜的结构2、简述透射电镜的复型技术3、简述电子衍射与某射线衍射的异同4、已知某电子衍射花样中测得的一组R值为：R1=7mmR2=8.1mmR3=11.3mmR4=13.4mm对应的d值为：d1=0.2338nmd2=0.2025nmd3=0.1431nmd4=0.1221nm求透射电子显微镜的相机常数。
5、通过电子衍射如何区别所分析的材料是多晶体环视单晶体？6、如何从电子衍射花样初步判定某单晶体是属于哪种晶系？第七章1、简述扫描电镜的工作原理。
2、电子枪与扫描电镜的物镜结构对试样分析有何影响？3、如何控制扫描电镜的放大倍数？4、现要求对Al2O3进行扫描电镜分析，如何制备试样？5、扫描电镜有哪些应用？6、试比较波谱分析与物相分析某射线衍射仪的区别？7、简述能谱仪的工作原理。
8、简述电子探针的基本分析方法。
第八章1、简述俄歇电子的产生过程。
2、如何利用某PS进行定性及定量分析？3、比较AES和某PS的异同。
4、材料中一个元素与另一个比其电负性更负的元素结合，其谱峰可能向哪个方向移动，为什么？第九章1、什么是隧道效应？STM的工作原理是什么？2、简述STM的优点及局限性。
浙大材料现代分析技术-讲义-热分析1
料
现 代
第一章 材料热分析
分
析
技
术
材
要点回顾
料 现 代
材料与材料科学 材料研究与现代分析技术
分
材料现代分析技术的分类
析
电磁辐射与材料的相互作用
技
粒子（束）与材料的相互作用
术
材料现代分析的任务与方法
材料分析技术的选择
材
料
现 代
组成
分
析
技
术
元素组成 1. 整体组成分析 2. 微区体组成分析 3. 微区表面、晶界、相界组成分析
技
量自高温物体向低温物体传递，功转变为热
术
等)，而其逆过程则不能自发地进行。
§1. 材料热分析绪论
材
对于封闭体系，系统只作体积功，在等温和
料
等压下，由始态变化到终态时，吉布斯函数
现
的变化值为，∆G＝∆H-T∆S
代
式中， ∆G－吉布斯函数的变化； ∆H－焓变；T－热
分
力学温度； ∆S－嫡变。
析
∆G < 0时，为自发进行过程；
现
划分可分为固态、液态和气态。物质的聚集态与 温度和压力有关。
代
相态是热力学概念，可分为固相(晶相、非晶相)、
分
液相和气相。物质在一定条件下从一种相转变为
析 技
另一种相称为相变。相变时热力学函数有突变。 晶相中其分子或原子呈规则、对称和周期性结 构状态。
术
非晶相和液相中分子或原子呈近程有序远程无
序状态，因此具有类似液相结构的非晶相固体
种形式，它与过程的性质无关。
§1. 材料热分析绪论
材 料
热力学平衡态
现 代 分
材料现代分析方法PPT课件
第一篇 总论
（材料现代分析方法基础与概述）
第一章 电磁辐射与材料结构
第一节电磁辐射与物质波
一 电磁辐射与波粒二象性
电磁辐射（光的波动性）：在空间传播的交变电 磁场（电磁波）。
特点：不依赖物质存在；横波；同一介质中波速 不变；真空光速极限(c3108m/s)。
主要物理量：振幅；频率(Hz)；波长；相位。
• M叫谱线多重性符号，表示n与L一定的 光谱项由M个能量稍有差别的分裂能级 (光谱支项)构成。
• 能级的分裂取决于J，每一个光谱支项对 应于J的一个取值，M为J 可能取值的个 数(LS时，M=2S+1；L<S时，M=2L+1)
塞曼分裂
• 当有外磁场存在时，光谱支项将进一步 分裂为能量差异更小的若干能级，这种 现象叫塞曼(Zeeman)分裂。
真空中的相互关系：
=c
(1-1)
光的粒子性： 斯托列托夫实验（1872年，莫斯科大学）
• 实验结果 ：
• (1) 光照使真空管出现自 由电子。
• (2) 入射光的频率必须大 于某一确定值才有电子 出现，该值与真空管阴 极材料有关。
• 波动理论无法解释此现 象。
光电效应表明电磁辐射具有粒子性。
• 爱因斯坦的光电理论（1905年，1916年由 密立根实验证实）：
取值：L+S，L+S-1，…，|L-S|。当L<S 时有2L+1个值，当LS时有2S+1个值。
• M量J的称大总小磁，量取子值数：，0表，征±P1J,沿±外2,…磁,场±方J（向J分 为整数）或：0，±1/2，±3/2,…，±J(J 为半整数)。
原子的能级可用符号nMLJ表示，称为光 谱项
• 对应于L=0，1，2，3，4，… 常用大 写字母S，P，D，F，G，…表示。
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电子从阴极飞出到达靶的过程中所获得的总动能为 E=eU=1.602×10-19C×50kv=8.01×10-18kJ
所以电子与靶碰撞时的速度为 v0=(2E/m)1/2=4.2×106m/s
所发射连续谱的短波限λ0的大小仅取决于加速电压 λ0（Å）＝12400/v(伏) ＝0.248Å
是多少？
解：eVk=hc/λ Vk=20.03(kv) Ek=hc/λk eU=Ek λk=1.24/U=1.24/8.86=0.138(nm)
故需加的最低管电压应≥8.86(kv)， 所发射的荧光辐射波长是0.154纳米。
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10.试计算含Wc＝0.8％，Wcr＝4％，Ww＝18％的高速 钢对MoKα辐射的质量吸收系数。
辐射出来的光子的最大动能为 E0＝hʋ0＝hc/λ0＝1.99×10-15J
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K
hc
EEK
K
hc EM EK
K
hc EL EK
KK K
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7.计算钼的k激发电压。欲使钼靶X射线管发射的X射线 能激发放置在光束中的铜样品发射K系荧光辐射，
问需加的最低的管压值是多少？所发射的荧光辐射波 长
f [exp(iH) exp(iK)]exp(0.5iL)[1 exp(iL)]
若L为奇数
F 0
若L为偶数且 H和K奇偶混杂
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F 0
PPT教学课件
谢谢观看
Thank You For Watching
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O
(020)
(010)
b O*
.(010)
. . (020) (030)
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arcsin( H 2 K 2 L2 )
2a
2 0.006721
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2d sin
d
a
H 2 K 2 L2
arcsin(
f exp[2i(0.5H 0K 0.25L)]
f exp[2i(0.5H 0K 0.75L)]
f exp[2i(0H 0.5K 0.75L)]
f exp(iK)exp(0.5iL)
f exp(iH)exp(0.5iL)
f exp(iK)exp(0.5iL)exp(iL)
f exp(iH)exp(0.5iL)exp(iL)
μm=ω1μm1+ω2μm2+…ωiμmi ω1, ω2 ωi为吸收体中的质量分数， 而μm1，μm2 μmi 各组元在一定X射线衰减系数 μm=0.8％×0.70＋4％×30.4＋18％×105.4 ＋（1－0.8％－4％－18％）×38.3=49.7612（cm2／g）
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a (030)
H 2 K 2 L2 )
2a
(110 ) 34 .43
(200 ) 53 .09
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r* Ha* Kb* Lc* 2a* 2 a
arcsin2(/a) arcsin()
2/
a
(200) 25.26
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2/a
2/
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F f exp[2i(0H 0.5K 0.25L)]