2010命题教师 年 秋 季学期《材料分析测试方法》试卷A 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 姓名 考试 日期 2010年12月21日 学号 考试 2小时 时间 成绩 班 级 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，当样品转动角时，X射线探测器应转动______角；若样品固定，当X射线管转动角时，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。 教务处印制 共 8 页 （第 1 页） 9. 电子探针利用的是高能电子与固体样品作用产生的________信号，按照对信号的色散方式不同分为________仪和________仪。 10. 俄歇电子能谱利用的是________与固体样品作用所产生的________信号，通过检测该信号的________来确定所含元素的表面分析方法。 二、 选择：（1-8每题2分，9题4分，共20分） 1. 分析多晶衍射花样时，若各衍射线对应的Sin2θ比（X射线衍射）或R2比（电子衍射）的序列为3：4：8：11：12……, 则可确定该物相结构为________。 A、简单立方 B、体心立方 C、面心立方 D、金刚石立方 2. 立方晶系{111}晶面的多重性因子为________。 A、4 B、6 C、8 D、12 3. 在TEM中进行选区电子衍射操作时，中间镜又起衍射镜作用，这时中间镜的物平面与物镜的________重合；选区光阑与物镜的________重合。 A、物平面 B、主平面 C、后焦面 D、像平面 4. 扫描电镜形貌像的分辨率与________无关。 A、检测信号的类型 B、样品原子序数 C、放大倍数 D、入射束斑直径 5. 对某立方晶系样品进行TEM分析，在操作矢量gg1时观察到一条直线位错。倾动样品，在gg2时上述位错的衬度消失；再次倾动样品，在gg3时上述位错的衬度仍消失，那么该位错柏氏矢量b的方向为________。 A、g1g2 B、g1g2 C、g2g3 D、g2g3 6. 在下列材料成分分析仪器中，________可测试元素的范围最宽。 A、俄歇电子能谱 B、X射线光电子能谱 C、X射线波谱仪 D、X射线能谱仪 7. X射线衍射宏观应力测定利用的是衍射线_____改变；而微观应力测定利用的是衍射线______改变。 A、强度 B、位置 C、宽度 D、形状 8. 复型技术是将材料表面形貌复制下来进行电子显微分析的方法，其中________可用于金属与合金中析出相的分析。 A、塑料一级复型 B、碳一级复型 C、塑料－碳二级复型 D、萃取复型 9. 根据分析测试内容选择适当的分析仪器。 (1) 材料表面的残余应力测定________； (3) 晶体的点阵常数精确测定________ (2) 晶界析出相晶体结构分析________； (4) 界面化学成分测定________ A、扫描电子显微镜 B、X射线衍射仪 C、扫描探针显微镜 D、透射电子显微镜 E、X射线应力仪 F、电子探针 教务处印制 共 8 页 （第 2 页） 三、 简答：（每题4分，共20分） 1. X射线的本质是什么？ 2. X射线衍射与电子衍射各有何特点。 3. 倒易矢量ghkl与正空间晶面hkl的关系是什么？ 4. 扫描电子显微镜中二次电子像与背散射电子像的特点和应用有何不同？ 教务处印制 共 8 页 （第 3 页）
5. 高能电子与固体样品作用产生的信号主要有哪些，在材料分析测试中分别有何应用。 四、 分析计算：（1~2每题10分，3题8分，4题12分，合计40分） 1. 推导布拉格定律。并说明为什么在电子衍射中当电子束平行入射（即θ=0o时）也可以被晶体衍射。 教务处印制 共 8 页 （第 4 页） 2. 根据Fhklfej1N2i(hxjkyjlzj)导出面心立方（fcc）晶体的消光规律。 式中N为单胞中原子数，f为晶体单胞中第j个原子在（hkl）晶面衍射方向上的原子散射因子， xj、yj、zj为单胞中第j个原子的位置坐标（xjyjzj）。 教务处印制 共 8 页 （第 5 页） 3. TiO2有金红石、锐钛矿等多种晶型，今用磁控溅射制备出TiO2薄膜，对其进行X射线衍射分析，用CuK线入射获得X射线衍射图如下。 试判断该TiO2的为何种晶型。说明分析思路和分析方法。 12108Intensity64201620242832364044485256606468727680842 Theta 教务处印制 共 8 页 （第 6 页）
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hikili ； 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 R2 φ R1 教务处印制 共 8 页 （第 7 页）
附录1 TiO2的PDF卡片。卡片中2θ数据以CuK线(=0.1542nm)转换。 A. 金红石 B. 锐钛矿 附录2 SrTiO3晶面间距表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 h k l 100 110 111 200 210 211 220 300 221 310 d (nm) 0.3910 0.2764 0.2257 0.1955 0.1749 0.1596 0.1382 0.1303 0.1303 0.1236 序号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 h k l 311 222 320 321 400 410 322 330 411 331 d (nm) 0.1179 0.1129 0.1084 0.1045 0.0977 0.0948 0.0948 0.0922 0.0922 0.0897 教务处印制 共 8 页 （第 8 页）