現(xiàn)代材料分析方法試題及答案

1、《現(xiàn)代材料分析方法現(xiàn)代材料分析方法》期末試卷期末試卷1一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共10分）1成分和價(jià)鍵分析手段包括【b】（a）WDS、能譜儀（EDS）和XRD（b）WDS、EDS和XPS（c）TEM、WDS和XPS（d）XRD、FTIR和Raman2分子結(jié)構(gòu)分析手段包括【a】（a）拉曼光譜（Raman）、核磁共振（NMR）和傅立葉變換紅外光譜（FTIR）（b）NMR、FTIR和WDS（c）SEM、TEM和STEM（掃描透射電鏡）（d）X

2、RD、FTIR和Raman3表面形貌分析的手段包括【d】（a）X射線衍射（XRD）和掃描電鏡（SEM）(b)SEM和透射電鏡（TEM）(c)波譜儀（WDS）和X射線光電子譜儀（XPS）(d)掃描隧道顯微鏡（STM）和SEM4透射電鏡的兩種主要功能：【b】（a）表面形貌和晶體結(jié)構(gòu)（b）內(nèi)部組織和晶體結(jié)構(gòu)（c）表面形貌和成分價(jià)鍵（d）內(nèi)部組織和成分價(jià)鍵5下列譜圖所代表的化合物中含有的基團(tuán)包括：【c】（a）–CH、–OH和–NH2(b)–CH

3、、和–NH2(c)–CH、和C=C(d)–CH、和CO二、判斷題（正確的打√，錯(cuò)誤的打，每題2分，共10分）1透射電鏡圖像的襯度與樣品成分無(wú)關(guān)。（）2掃描電鏡的二次電子像的分辨率比背散射電子像更高。（√）3透鏡的數(shù)值孔徑與折射率有關(guān)。（√）4放大倍數(shù)是判斷顯微鏡性能的根本指標(biāo)。（）5在樣品臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的工作模式下，X射線衍射儀探頭轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度是樣品轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的二倍。（√）三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共25分）1.掃描電鏡的分辨率和哪些因素有關(guān)？為什

4、么這些X射線被Si(Li)半導(dǎo)體探測(cè)器吸收，進(jìn)入探測(cè)器中被吸收的每一個(gè)X射線光子都使硅電離成許多電子—空穴對(duì)，構(gòu)成一個(gè)電流脈沖，經(jīng)放大器轉(zhuǎn)換成電壓脈沖，脈沖高度與被吸收的光子能量成正比。最后得到以能量為橫坐標(biāo)、強(qiáng)度為縱坐標(biāo)的X射線能量色散譜。在波譜儀中，在電子束照射下，樣品發(fā)出所含元素的特征x射線。若在樣品上方水平放置一塊具有適當(dāng)晶面間距d的晶體，入射X射線的波長(zhǎng)、入射角和晶面間距三者符合布拉格方程時(shí)，這個(gè)特征波長(zhǎng)的X射線就會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈衍

5、射。波譜儀利用晶體衍射把不同波長(zhǎng)的X射線分開(kāi)，即不同波長(zhǎng)的X射線將在各自滿足布拉格方程的2θ方向上被檢測(cè)器接收，最后得到以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)、強(qiáng)度為縱坐標(biāo)的X射線能量色散譜。3電子束與試樣物質(zhì)作用產(chǎn)生那些信號(hào)？說(shuō)明其用途。（1）二次電子。當(dāng)入射電子和樣品中原子的價(jià)電子發(fā)生非彈性散射作用時(shí)會(huì)損失其部分能量(約30～50電子伏特)，這部分能量激發(fā)核外電子脫離原子，能量大于材料逸出功的價(jià)電子可從樣品表面逸出，變成真空中的自由電子，即二次電子。二次電

6、子對(duì)試樣表面狀態(tài)非常敏感，能有效地顯示試樣表面的微觀形貌。（2）背散射電子。背散射電子是指被固體樣品原子反射回來(lái)的一部分入射電子。既包括與樣品中原子核作用而形成的彈性背散射電子，又包括與樣品中核外電子作用而形成的非彈性散射電子。利用背反射電子作為成像信號(hào)不僅能分析形貌特征，也可以用來(lái)顯示原子序數(shù)襯度，進(jìn)行定性成分分析。（3）X射線。當(dāng)入射電子和原子中內(nèi)層電子發(fā)生非彈性散射作用時(shí)也會(huì)損失其部分能量(約幾百電子伏特)，這部分能量將激發(fā)內(nèi)層電

7、子發(fā)生電離，失掉內(nèi)層電子的原子處于不穩(wěn)定的較高能量狀態(tài)，它們將依據(jù)一定的選擇定則向能量較低的量子態(tài)躍遷，躍遷的過(guò)程中將可能發(fā)射具有特征能量的x射線光子。由于x射線光子反映樣品中元素的組成情況，因此可以用于分析材料的成分。七、問(wèn)答題1根據(jù)光電方程說(shuō)明X射線光電子能譜（XPS）的工作原理。(5分)以MgKα射線(能量為1253.8eV)為激發(fā)源，由譜儀（功函數(shù)4eV）測(cè)某元素電子動(dòng)能為981.5eV，求此元素的電子結(jié)合能。（5分）答：在入射

8、X光子的作用下，核外電子克服原子核和樣品的束縛，逸出樣品變成光電子。入射光子的能量hυ被分成了三部分：（1）電子結(jié)合能EB；（2）逸出功（功函數(shù)）ФS和（3）自由電子動(dòng)能Ek。hυ=EBEKФS因此，如果知道了樣品的功函數(shù)，則可以得到電子的結(jié)合能。X射線光電子能譜的工資原理為，用一束單色的X射線激發(fā)樣品，得到具有一定動(dòng)能的光電子。光電子進(jìn)入能量分析器，利用分析器的色散作用，可測(cè)得起按能量高低的數(shù)量分布。由分析器出來(lái)的光電子經(jīng)倍增器進(jìn)行信