2023材料现代研究方法试题.docx

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1、材料现代探讨方法试题1、分别从原理、衍射特点及应用方面比较X射线衍射和透射电镜中的电子衍射在材料结构分析中的异同点。2、已知纯金属CU为面心立方结构,晶格常数=3.6153A,若接受FeKaa=1.93731)进行X射线衍射分析,试问第一条衍射线的晶面指数是什么?其衍射角2。为何值?3、已知CsAu为面心立方结构,可以以有序和无序两种结构存在,请画出其有序和无序结构001晶带的电子衍射花样,并标定出其指数。4、何为晶带定理和零层倒易截面?说明同一晶带中各晶面及其倒易矢量与晶带轴之间的关系。5、什么是双光束衍射?电子衍衬分析时,为什么要求在近似双光束条件下进行?6、-Fe单晶(体心立方,点阵常数

2、斫2.86A)的选区电子衍射花样如图所示。已测得A、B、C三个衍射斑点距透射斑点O的距离为:RA=IO.0mm,RB=24.5mm,Rc=26.5mm,NAc)B=90。试求:(1)标定图中全部斑点的指数;(2)求出晶带轴指数uvw;(3)计算相机常数L=?BCA7、利用WDS对某一合金进行XRF成分分析,接受LiF(d200=2.0134A)分光晶体,在。分别为10.16。和28.76。探测器接收到猛烈的信号,试问在这一合金中存在何种元素?8、产生红外吸取的条件是什么?是否全部的分子振动都会产生红外吸取光谱?为什么?9、拉曼光谱的峰位是由什么因素确定的,试述拉曼散射的过程。10、对于半导体材

3、料,如何依据透射光谱或吸取光谱来计算材料的禁带宽度?报告:简述一种你在本学期课程中学到的测试分析技术的原理、试验方法和简洁应用(最好能结合你要探讨的课题)。L电子衍射与X射线衍射原理一样,都是衍射,遵从衍射产生的必定条件和系统消光规律。衍射路径不同,所以衍射花样不同,电镜中衍射误差大于X射线,但电镜可以实现形貌与结构的同步分析。电子波是物质波,按入射电子能量的大小,电子衍射可分为高能电子衍射、低能电子衍射和反射式高能电子衍射,而X射线衍射是X射线照射样品。2.1、答:因为纯CU为FCC结构,根据消光条件该结构晶面指数只能取全奇或全偶,即其晶而指数只能取(111),(200),(220)又因为面

4、间距d=JaA=2Jsin所以衍射角26=2Sin()=2sin,(/)2d2a即小角度衍射线对应的晶面指数小因为第一条衍射线的晶面指数为(111),把h=k=l=l代入上式得20=55.33.125、何为零层倒易截面和晶带定理?说明同一晶带中各种晶面及其倒易矢量与晶带轴之间的关系 零层倒易截面:由晶体的倒易点阵是三位点阵,如果电子束沿品带轴uvw的反向入射时,通过原点0*的倒易平面只有一个,我们把这个二维平面叫做零层倒易面。 晶带定理:因为零层倒易面上的备倒易矢量都和晶带轴r=uvw垂克,故有募尸=O,即力+ku+w=O.这就是晶带定理。 关系:同一晶带中各个晶面与晶带轴平行,其倒易矢量与晶

5、带轴垂直。5 .倾转样品,使晶体中只有一个晶面满足布拉格条件,从而产生强衍射,其它晶面均远离布拉格位置,衍射花样中几乎只存在大的透射斑点和一个强衍射斑点。缘由:首先,存在一个偏离矢量S是要使衍射束的强度远比透射束弱,这就是可以保证衍射束和透射束之间没有能量交换。其次,若只有一束衍射束,则可以认为衍射束的强度Ig和透射束的强度IT之间互补关系,即Io=Ig+1T=I,IO为入射束强度。因此,只要计算出衍射束强度便可知道透射束的强度。6 .5.Fe单晶(体心立方,点阵常数a=2.86A)的选区电子衍射花样如图所示.已测得A、B、C三个衍射斑点距透射斑点O的距离为:TbTCRA=10.0mm,/RB

6、=245mm,/RC=26.5mmf了.ZAOB=90o.试求:O(1)标定图中所有斑点的指数;(2)求出晶带轴指数uvw;(3)计算相机常数U=?解(1)R2:RzZRR=100:600:702=2:12:14(HKL,)=(l10)(H2K2L2)=(2-22)(H3K3L3)=(I10)+(2-22)=(3-I2)(2)晶带轴指数uvw=1-I-2(3),L=Rdio=10*2.0=20.0mmA24、答:2ds6=4R2为待测元素的特征谱线=10.16,2=20.32*,=2Jsin=2x2.0134sbIO.16=0.7103AO含表得MoKa0.7107AJ=28.76,26=57

7、.520,A=2dsin夕=2x2.0134sin28.76=1.9375AO查表得FefCa1.9373A所以合金中应含有Mo和Fe这两种元素8.1 .产生红外吸收的条件是什么?是否所有的分子振动都会产生红外吸收光谱?为什么?解:条件:激发能与分子的振动能级差相匹配,同时有偶极矩的变化.并非所有的分子振动都会产生红外吸收光谱,具有红外吸收活性,只有发生偶极矩的变化时才会产生红外光谱.9.拉曼光谱的峰位是由什么因素决定的,试述拉曼散射的过程。拉曼光谱的峰位是由分子基态和激发态的能级差决定的。在拉曼散射中,若光子把一部分能量给样品分子,使一部分处于基态的分子跃迁到激发态,则散射光能量减少,在垂直方向测量到的散射光中,可以检测到频率为(V0-v)的谱线,称为斯托克斯线。相反,若光子从样品激发态分子中获得能量,样品分子从激发态回到基态,则在大于入射光频率处可测得频率为(V0+Cv)的散射光线,称为反斯托克斯线10.根据半导体带间光跃迁的基本理论(见有关半导体物理书籍),在半导体本征吸收带内,吸收系数a与光子能量Av又有如下关系:(aA02=AL(hvEg)(4)式中切为光子能量;/为带隙宽度;总是常数。由此公式,可以用(y)2对光子能量加作图,如下:然后在吸收边处选择线性最好的几点做线形拟合,将线性区外推到横轴上的截距就是禁带宽度Eg,即纵轴(Av)2为。时的横轴值和。如下图所示:

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