2025年大學(xué)《化學(xué)測量學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——電子顯微鏡在化學(xué)測量中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的代表字母填寫在答題紙上。）1.產(chǎn)生電子束的物理過程不包括以下哪一項(xiàng)？A.熱電子發(fā)射B.光電子發(fā)射C.電化學(xué)沉積D.場發(fā)射2.在透射電子顯微鏡（TEM）中，用來提高像襯度的主要物理效應(yīng)是？A.散射B.諧振吸收C.衍射D.拉曼散射3.掃描電子顯微鏡（SEM）主要利用哪種物理信號(hào)來成像？A.透射電子B.反射電子C.透射光子D.反射光子4.以下哪種電子顯微鏡技術(shù)主要用于分析樣品的元素組成？A.選中區(qū)電子衍射（SAED）B.能量色散X射線譜（EDS）C.俄歇電子譜（AES）D.電子能量損失譜（EELS）5.在電子顯微鏡樣品制備過程中，對(duì)于導(dǎo)電性差的樣品，常用的預(yù)處理方法不包括？A.鍍碳B.離子濺射C.制成薄片D.冷凍切片6.電子背散射衍射（EBSD）技術(shù)主要應(yīng)用于？A.測定晶體結(jié)構(gòu)B.分析元素成分C.研究表面形貌D.測量樣品厚度7.以下哪種顯微鏡分辨率最高？A.光學(xué)顯微鏡B.掃描電子顯微鏡（SEM）C.透射電子顯微鏡（TEM）D.原子力顯微鏡（AFM）8.納米探針分析（NPA）技術(shù)的主要特點(diǎn)是？A.空間分辨率高B.信號(hào)強(qiáng)度弱C.只能進(jìn)行元素分析D.只能進(jìn)行成分分析9.電子顯微鏡與X射線光電子能譜（XPS）聯(lián)用，主要目的是？A.提高電子顯微鏡的分辨率B.擴(kuò)展電子顯微鏡的分析能力C.降低電子顯微鏡的制造成本D.減少樣品制備的工作量10.衍射斑點(diǎn)強(qiáng)度主要取決于？A.入射電子的能量B.樣品的厚度C.晶粒的大小D.晶體的取向二、填空題（每題2分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在答題紙上。）1.電子顯微鏡利用______束作為光源，其波長比可見光短得多，因此具有更高的分辨率。2.透射電子顯微鏡（TEM）通常需要將樣品制備成______才能進(jìn)行觀察。3.掃描電子顯微鏡（SEM）的景深比光學(xué)顯微鏡______，可以獲得更具立體感的圖像。4.能量色散X射線譜（EDS）技術(shù)利用電子與樣品相互作用產(chǎn)生的______來測定樣品的元素組成。5.俄歇電子譜（AES）技術(shù)利用電子與樣品相互作用產(chǎn)生的______來分析樣品的元素成分和化學(xué)態(tài)。6.電子能量損失譜（EELS）技術(shù)利用電子穿過樣品時(shí)損失的能量來獲取樣品的______和______信息。7.場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）利用______產(chǎn)生的電子束進(jìn)行成像，具有更高的分辨率和更好的景深。8.電子顯微鏡圖像的襯度可以由樣品的______、______和______等因素產(chǎn)生。9.選區(qū)電子衍射（SAED）技術(shù)利用電子束在晶體中的______來測定晶體的結(jié)構(gòu)信息。10.電子顯微鏡與X射線光電子能譜（XPS）聯(lián)用，可以實(shí)現(xiàn)______和______信息的同步獲取。三、簡答題（每題5分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在答題紙上。）1.簡述透射電子顯微鏡（TEM）和掃描電子顯微鏡（SEM）的主要區(qū)別。2.簡述樣品制備對(duì)電子顯微鏡觀察結(jié)果的影響。3.簡述能量色散X射線譜（EDS）和俄歇電子譜（AES）的技術(shù)原理和主要區(qū)別。4.簡述電子顯微鏡在材料科學(xué)中的應(yīng)用。四、計(jì)算題（每題10分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在答題紙上。）1.一束加速電壓為200kV的電子，其德布羅意波長是多少？（提示：電子的質(zhì)量m_e=9.11x10^-31kg，普朗克常數(shù)h=6.63x10^-34J·s）2.假設(shè)一個(gè)樣品的厚度為100nm，電子束的穿透深度為50nm，請(qǐng)計(jì)算電子束在該樣品中穿過的概率。五、論述題（10分。請(qǐng)將答案填寫在答題紙上。）結(jié)合具體實(shí)例，論述電子顯微鏡如何與其他化學(xué)測量技術(shù)聯(lián)用，以提高樣品分析的能力。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.B4.B5.D6.A7.C8.A9.B10.D二、填空題1.電子2.薄膜3.大4.X射線5.俄歇電子6.化學(xué)態(tài)，電子結(jié)構(gòu)7.場發(fā)射8.厚度，成分，形貌9.衍射10.元素，化學(xué)態(tài)三、簡答題1.簡述透射電子顯微鏡（TEM）和掃描電子顯微鏡（SEM）的主要區(qū)別。*解析思路：對(duì)比兩者在光源、樣品要求、成像原理、分辨率、景深、應(yīng)用等方面的差異。*答案要點(diǎn)：TEM使用透射電子，需要制備超薄樣品，通過電子穿過樣品時(shí)的衍射和吸收成像，分辨率高，景深淺；SEM使用反射電子，樣品制備要求較低，通過電子束掃描樣品表面獲取二次電子等信息成像，景深深，適合觀察樣品形貌。2.簡述樣品制備對(duì)電子顯微鏡觀察結(jié)果的影響。*解析思路：分析樣品制備過程中可能引入的問題，如污染、損傷、變形等，以及這些問題如何影響觀察結(jié)果。*答案要點(diǎn)：樣品制備可能引入污染、損傷、變形等問題，影響樣品的原始狀態(tài)，進(jìn)而影響圖像質(zhì)量和分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。例如，鍍膜可能引入外來物質(zhì)，樣品干燥或脆化可能導(dǎo)致開裂，過度研磨可能導(dǎo)致晶格損傷。3.簡述能量色散X射線譜（EDS）和俄歇電子譜（AES）的技術(shù)原理和主要區(qū)別。*解析思路：分別闡述兩種技術(shù)的原理，并對(duì)比其在分析對(duì)象、靈敏度、空間分辨率等方面的差異。*答案要點(diǎn)：EDS基于電子與樣品相互作用產(chǎn)生X射線，通過能量色散探測器分析X射線能量，實(shí)現(xiàn)元素定量分析，空間分辨率受探測器限制；AES基于俄歇電子的二次發(fā)射，直接分析俄歇電子的能量，可進(jìn)行元素和化學(xué)態(tài)分析，空間分辨率高。4.簡述電子顯微鏡在材料科學(xué)中的應(yīng)用。*解析思路：列舉電子顯微鏡在材料科學(xué)中的具體應(yīng)用實(shí)例，并說明其作用。*答案要點(diǎn)：電子顯微鏡可用于觀察材料的微觀結(jié)構(gòu)（如晶體結(jié)構(gòu)、晶粒尺寸、相分布等），分析材料的元素組成和化學(xué)態(tài)，研究材料的形變機(jī)制、疲勞失效等，為材料的設(shè)計(jì)、制備和應(yīng)用提供依據(jù)。例如，利用TEM觀察納米材料的結(jié)構(gòu)，利用EDS分析合金的元素分布，利用EBSD研究晶粒取向分布。四、計(jì)算題1.一束加速電壓為200kV的電子，其德布羅意波長是多少？（提示：電子的質(zhì)量m_e=9.11x10^-31kg，普朗克常數(shù)h=6.63x10^-34J·s）*解析思路：利用德布羅意公式λ=h/p，其中p為電子動(dòng)量，再根據(jù)動(dòng)能公式p=√(2m_e*eV)，將動(dòng)量表達(dá)式代入德布羅意公式求解。*答案：0.00251nm2.假設(shè)一個(gè)樣品的厚度為100nm，電子束的穿透深度為50nm，請(qǐng)計(jì)算電子束在該樣品中穿過的概率。*解析思路：將穿透深度視為樣品的一半，利用指數(shù)衰減模型計(jì)算穿透概率。穿透概率P=e^(-λx)，其中λ為衰減系數(shù)，x為穿透深度，λ=1/穿透深度。*答案：0.6065五、論述題結(jié)合具體實(shí)例，論述電子顯微鏡如何與其他化學(xué)測量技術(shù)聯(lián)用，以提高樣品分析的能力。*解析思路：闡述聯(lián)用的必要性，列舉常見的聯(lián)用技術(shù)，并結(jié)合具體實(shí)例說明聯(lián)用優(yōu)勢。*答案要點(diǎn)：電子顯微鏡與其他化學(xué)測量技術(shù)聯(lián)用，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，提高樣品分析的全面性和深入性。例如，SEM與EDS聯(lián)用，可以在觀察樣品形貌的同時(shí)，進(jìn)行元素定量分析，確定不同區(qū)域的元素