1、一、 選擇題：（8 分/ 每題 1 分）.當 X 射線將某物質原子的 K 層電子打出去后， L 層電子回遷 K 層 多余能量將另一個 L 層電子打出核外，這整個過程將產(chǎn)生（ D）。A. 光電子； B. 二次熒光； C. 俄歇電子； D. （ A+C ）0. 286nm，用鐵靶K （ .=0.194nm）照射該晶體能產(chǎn)生B ）衍射2 .有一體心立方晶體的晶格常數(shù)是 （線。A. 三條； B .四條； C. 五條； D. 六條。.最常用的 X 射線衍射方法是 B）（。A. 勞厄法； B. 粉末多晶法； C. 周轉晶體法； D. 德拜法。4測定鋼中的奧氏體含量，若采用定量X射線物相分析，常用方法是（C

2、 ）。A. 外標法； B. 內(nèi)標法； C. 直接比較法；D. K 值法。可以提高 TEM 的襯度的光欄是（B ）。A. 第二聚光鏡光欄； B. 物鏡光欄； C. 選區(qū)光欄； D. 其它光欄。如果單晶體衍射花樣是正六邊形，那么晶體結構是（ D ）。A. 六方結構； B. 立方結構； C. 四方結構； D. A 或 B。.將某一衍射斑點移到熒光屏中心并用物鏡光欄套住該衍射斑點成像，這是（ C ）。A.明場像；B.暗場像；C.中心暗場像；D弱束暗場像。僅僅反映固體樣品表面形貌信息的物理信號是（ B ）。A. 背散射電子； B. 二次電子； C. 吸收電子； D. 透射電子。、判斷題：（8 分/ 每題

3、 1 分）產(chǎn)生特征X射線的前提是原子內(nèi)層電子被打出核外，原子處于激發(fā)狀態(tài)。 （V）倒易矢量能唯一地代表對應的正空間晶面。（V ） 大直徑德拜相機可以提高衍射線接受分辨率，縮短暴光時3間。（X ）X 射線物相定性分析可以告訴我們被測材料中有哪些物相，而定量分析可以告訴我們這些物相的含量有什么成分。（ X ）有效放大倍數(shù)與儀器可以達到的放大倍數(shù)不后者僅僅是儀同，前者取決于儀器分辨率和人眼分辨率， 器的制造水平。（ V ）電子衍射和 X 射線衍射一樣必須嚴格符合布拉格方 （X程。）實際電鏡樣品的厚度很小時，能近似滿足衍襯運動學理論的，這時運動學理論能很好地解釋襯度條件像。 （V ）掃描電子顯微鏡的襯

4、度和透射電鏡一樣取決于質厚襯度和衍射襯8度。（X ）二、填空題:（14分/每2空1分）1.電子衍射產(chǎn)生的復雜衍射花樣是高階勞厄斑、超結構斑點、二次衍射、孿晶斑點和菊池花樣。 連續(xù)譜X射線；當X射線管電壓超過臨界電壓就可以2當X射線管電壓低于臨界電壓僅可以產(chǎn)生 產(chǎn)生 連續(xù)譜X射線和特征譜X-射線。結構振幅用 F 表示，結構因素用 F 表示，結構因素 =0 時沒有衍射我們稱結構消光或 系統(tǒng)消光 。對于有序固溶體，原本消光的地方會出現(xiàn) 弱衍射 。電磁透鏡的像差包括球差、像散和色差。和 探測器 共同組成 測角衍射儀的核心是測角儀圓，它由 輻射源 、 試樣臺 儀 。X 射線測定應力常用儀器有應力儀和衍射

5、儀，常用方法有Sin2屮 法和00-450法。運動學理論的兩個基本假設是雙束近似和柱體近似。1/ 5電子探針包括波譜儀和能譜儀兩種儀 器。三、名詞解釋：（10分/每題2 分）形狀因子一一由于晶體形狀引起的衍射強度分布變化，又稱干涉函數(shù)。聚焦圓一一試樣對入射X射線產(chǎn)生衍射后能聚焦到探測器上，此時輻射源、試樣和探測器三者位 于同一個圓周上，這個圓稱之聚焦圓。景深與焦長一一在成一幅清晰像的前提下，像平面不變，景物沿光軸前后移動的距離稱“景深”；景物 不動，像平面沿光軸前后移動的距離稱“焦長”。應變場襯度由于應變導致樣品下表面衍射波振幅與強度改產(chǎn)生的襯度稱應變場襯變，度；襯度范圍對應應變場大小。背散射

6、電背散射電子入射電子被樣品原子散射回來的部分；它包括彈性散射和非彈性散射部分；子的作用深度大，產(chǎn)額大小取決于樣品原子種類和樣品形狀。四、問答題：（36分/每題9分）1.X射線學有幾個分支？每個分支的研究對象是什么?答:支:X射線學有三個分X射線透射學，X射線衍射學，X學研究射線光譜學。X射線透射X射線衍射學研究晶體X1.X射線學有幾個分支？每個分支的研究對象是什么?答:支:X射線學有三個分X射線透射學，X射線衍射學，X學研究射線光譜學。X射線透射X射線衍射學研究晶體X射線透 過 射線的衍物質后的強度衰減規(guī)律，由此可以研究探測物體內(nèi)部形貌與缺陷; 規(guī)律，由此可以通過 X射線衍射研究晶體結構與進行

7、物相分析 等；素的關系，由此可以根據(jù)特 征XX射線光譜學研究特征元射線與物質C2析樣品ri成IO德拜相（示意圖），攝照時-X-射線分支。巳知1、濾波為同一晶面衍射線，3、4為另一晶面衍射線試對此現(xiàn)象作出解釋.答：根據(jù)衍射圖發(fā)現(xiàn)每個晶面都有兩條衍射線，說明入射線存在兩個波長。由于沒有采用濾波裝置， 那么很可能是 K 、 K 共同衍射的結果。a B分別說明成像操作與衍射操作時各級透鏡（像平面與物平面）之間的相對位置關系，并畫出光路圖 答：成像操作時中間鏡是以物鏡的像作為物成像，然后由投影鏡進一步放大投到熒光屏上，即中間 鏡的物平面與物鏡的像平面重合；衍射操作是以物鏡的背焦點作為物成像，然后由投影鏡

8、進一步放 大投到熒光屏上，即中間鏡的物平面與物鏡的背焦面重合。入圖所示：2/ 5a)(b)圖力特成煨系軌光IS(Q髙借放大】堪于街射電子束和固體樣品作用時會產(chǎn)生哪些信號？它們各具有什么特點？答：背散射電子。背散射電于是指被固體樣品中的原子核反彈回來的一部分入射電子。其中包括彈性背 散射電子和非彈性背散射電子。背散射電子的產(chǎn)生范圍深，由于背散射電子的產(chǎn)額隨原子序數(shù)的增加而增 加，所以，利用背散射電子作為成像信號不僅能分析形貌特征，也可用來顯示原子序數(shù)襯度，定性地進行 成分分析。二次電子。二次電子是指被入射電子轟擊出來的核外電子。二次電子來自表面50-500 ?的區(qū)域，能量為0-50 eV。它對試

9、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。吸收電子。入射電子進入樣品后，經(jīng)多次非彈性散射，能量損失殆盡(假定樣品有足夠厚度，沒有透射電子產(chǎn)生)，最后被樣品吸收。若在樣品和地之間接入一個高靈敏度的電流表，就可以測得樣品對地的信號。若把吸收電子信號作為調制圖像的信號，則其襯度與二次電子像和背散射電子像的反差是互補的。透射電子。如果樣品厚度小于入射電子的有效穿透深度，那么就會有相當數(shù)量的入射電子能夠穿過薄樣品而成為透射電子。樣品下方檢測到的透射電子信號中，除了有能量與入射電子相當?shù)膹椥?散射電子外，還有各種不同能量損失的非彈性散射電子。其中有些待征能量損失E的非彈性散射電子和分析區(qū)域的成分

10、有關，因此，可以用特征能量損失電子配合電子能量分析器來進行微區(qū)成分分析。特征X射線。特征X射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)以后，在能級躍遷過程中直接釋放的具有特征能量 和波長的一種電磁波輻射。如果用 X射線探測器測到了樣品微區(qū)中存在某一特征波長，就可以判定該微區(qū)A中存在的相應元素。俄歇電子。 如果原子內(nèi)層電子能級躍遷過程中釋放出來的能量 E 不以 X 射線的形式釋放，而是用該能量 將核外另一電子打出，脫離原子變?yōu)槎坞娮?，這種二次電子叫做俄歇電子。俄歇電子是由試樣表 面極有限的幾個原于層中發(fā)出的，這說明俄歇電子信號適用于表層化學成分分析。3/ 5五、綜合題：（ 24 分 / 每題 12 分）8、成

11、像系統(tǒng)的主要構成及其特點是什么？ 解：成像系統(tǒng)組要是由物鏡、中間鏡和投影鏡組成。物鏡是用來形成第一幅高分辨率電子顯微鏡圖 像或電子衍射花樣。1）物鏡是采用強激磁、短焦距的透鏡（ f=13mm ），它的放大倍數(shù)較高，一般為 100300倍。2）中間鏡是一個弱激磁的長焦距變倍透鏡，可在 020 倍范圍調節(jié)。當放大倍數(shù)大于 1 時，用來進一步放 大物像；當放大倍數(shù)小于 1 時，用來縮小物鏡像。3）投影鏡的作用是把中間鏡放大（或縮?。┑南瘢ɑ螂娮友苌浠樱┻M一步放大，并投影到熒光屏上，它 和物鏡一樣，是一個短焦距的強激磁透鏡。投影鏡的激磁電流是固定的，因為成像電子束進入投影 鏡時孔徑角很小，因此它的景

12、深和焦長都非常大。9、分別說明成像操作和衍射操作時各級透鏡 （像平面和物平面）之間的相對位置關系，并畫出光路圖。 解： 如果把中間鏡的物平面和物鏡的像平面重合，則在熒光屏上得到一幅放大像，這是成像操作。 如果把中間鏡 的物平面和物鏡的背焦面重合，則在熒光屏上得到一幅電子衍射花樣，這是電子衍射操作。圖在課本 P14410、透射電鏡中有哪些主要光闌，在什么位置？其作用如何？ 解：在透射電鏡中主要有三種光闌：聚光鏡光闌、物鏡光闌、選區(qū)光闌。聚光鏡光闌裝在第二聚光鏡的下方，其作用是限制照明孔徑角。物鏡光闌安放在物鏡的后焦面上，其作用是使物鏡孔徑角減小，能減小像差，得到質量較高的顯微 圖像；在后焦面上套

13、取衍射束的斑點成暗場像。選區(qū)光闌放在物鏡的像平面位置，其作用時對樣品進行微小區(qū)域分析，即選區(qū)衍射。19. 電子束入射固體樣品表面會激發(fā)哪些信號 ?它們有哪些特點和用途 ?答：電子束入射固體樣品表面會激發(fā)出背散射電子，二次電子，吸收電子，透射電子，特征 X 射線，俄 歇電子六種。 （ 1）背散射電子是固體樣品中的原子核反彈回來的部分入射電子，它來自樣品表層幾百納米 的深度范圍。由于它的產(chǎn)額能隨樣品原子序數(shù)增大而增大，所以不僅能用做形貌分析，而且可以用來顯示 原子序數(shù)的襯度，定性地用做成分分析。 （ 2）二次電子是在入射電子束作用下被轟擊出來離開樣品表面的 核外電子。它來自表層510nm的深度范圍

14、內(nèi)，它對樣品表面形貌十分敏感，能用來非常有效的顯示樣品的 表面形貌。（ 3）吸收電子是非散射電子經(jīng)多次彈性散射之后被樣品吸收的部分，它能產(chǎn)生原子序數(shù)襯度， 同樣也可以用來進行定性的微區(qū)成分分析。 （4）透射電子是入射電子穿過薄樣品的部分，它的信號由微區(qū)的 厚度，成分和晶體結構來決定。可以利用特征能量損失電子配合電子能量分析器進行微區(qū)成分分析。 （ 5） 特征 X 射線由樣品原子內(nèi)層電子被入射電子激發(fā)或電離而成，可以用來判定微區(qū)存在的元素。 （ 6）俄歇電 子是由內(nèi)層電子能級躍遷所釋放的能量將空位層的外層電子發(fā)射出去而產(chǎn)生的， 平均自由程很小， 只有 1nm 左右，可以用做表面層成分分析。2、電

15、磁透鏡的像差是怎樣產(chǎn)生的，如何來消除或減小像差？解：電磁透鏡的像差可以分為兩類：幾何像差和色差。幾何像差是因為投射磁場幾何形狀上的缺 陷造成的，色差是由于電子波的波長或能量發(fā)生一定幅度的改變而造成的。幾何像差主要指球差和 像散。球差是由于電磁透鏡的中心區(qū)域和邊緣區(qū)域對電子的折射能力不符合預定的規(guī)律造成的，像 散是由透鏡磁場的非旋轉對稱引起的。消除或減小的方法： 球差：減小孔徑半角或縮小焦距均可減小球差，尤其小孔徑半角可使球差明顯減小。 像散：引入一個強度和方向都可以調節(jié)的矯正磁場即消像散器予以補償。色差：采用穩(wěn)定加速電壓的方法有效地較小色差。3、說明影響光學顯微鏡和電磁透鏡分辨率的關鍵因素是什么？如何提高電磁透鏡的分辨率？ 解：光學顯微鏡的分辨本領取決于照明光源的波長。4/ 5電磁透鏡的分辨率由衍射效應和球面像差來決定，球差是限制電磁透鏡分辨本領的主要因素。 若只考 慮衍射效應，在照明光源和介質一定的條件下，孔徑角a越大，透鏡的分辨本領越高。若同時考慮衍射和球 差對分辨率的影響，關鍵在確定電磁透鏡的最佳孔徑半角，使衍射效應斑和球差散焦斑的尺寸大小相等。4、電子波有何特征？與可見光有何異同？ 解：電子波的波長較短，軸對稱非均