2023材料现代研究方法试题.docx
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=55.3°3.125、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=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=2x2.0134×sbIO.16=0.7103AO含表得MoKa«0.7107AJ=28.76°,26=57.520,A=2dsin夕=2x2.0134×sin28.76°=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：
