四川理工学院-材料现代分析历届考试复习题.doc

四川理工学院试卷（2010至2011学年第2学期）
系 专业 级 班 学号 姓名
密 封 线
密 封 线 内 不 要 答 题
课程名称： 材料现代分析方法
命题教师： 唐杰
适用班级： 材料08级；高分子08级
考试 200 年 月 日 共 4 页
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
总分
评阅（统分）教师
得分

注意事项：
1、 满分100分。要求卷面整洁、字迹工整、无错别字。
2、 考生必须将姓名、班级、学号完整、准确、清楚地填写在试卷规定的地方，否则视为废卷。
3、 考生必须在签到单上签到，若出现遗漏，后果自负。
4、 如有答题纸，答案请全部写在答题纸上，否则不给分；考完请将试卷和答题卷分别一同交回，否则不给分。

试 题
得分
评阅教师

一、填空（20分，每空1分）
1．由En=-Z2R/n2可知：主量子数n值越大，则原子轨道能量越高；主量子数n值越大，相邻原子轨道能量差越小；具有相同主量子数n的原子轨道，原子序数Z越大，则原子轨道能量越低；其中里得伯常数R为13.6eV。
2 X射线频率为3×1014~3×1010MHz，对应于原子内层轨道能级跃迁。红外线频率为4.0×108~6.0×106 MHz，对应于分子振动能级跃迁。
3量子数n, l, m共同表征电子的轨道运动，而s, ms表征电子的自旋运动。
4干涉指数是对晶面空间方位与晶面间距的标识，所表示的晶面不一定是晶体的真实原子面。
5 与某一晶向[uvw]平行的所有（HKL）晶面属于同一晶带，称为[uvw]晶带。
6 共振线是指电子在基态与任一激发态之间直接跃迁所产生的谱线。
7各种分析方法的分析检测过程均可大体分为信号发生，信号检测，信号处理及信号读出等几个步骤。
8 X射线衍射分析法用于材料结构分析，X射线荧光分析法用于材料成分分析。
9电子显微分析方法以材料微观形貌，结构与成分分析为基本目的。
10电子探针（EPA或EPMA）的技术基础与X射线荧光光谱分析相似，主要区别是以电子束代替X光子为激发源。

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得分
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二、判断（10分，每小题1分）
1费米能级是材料中电子的一个真实能级。(X)
2只有偶极矩发生改变的分子振动才能产生红外吸收。(V)
3 在X射线源与样品之间放置特定材料薄片以吸收Kβ射线从而保证Kα射线纯度，称为滤波。 (V)
4 对于多相物质，其衍射花样由各组成相的衍射花样干涉叠加而成。(X)
5扫描电镜作表面形貌观测时是收集二次电子成像的。(V)
6 透射电子显微镜配置选区电子衍射装置，使得薄膜样品的结构分析与形貌观察有机结合，是X射线衍射无法比拟的优点。(V)
7 二维倒易点阵阵点在垂直于点阵平面的方向上延伸为连续直线，称为倒易杆。(V)
8 原子光谱分析仪中的原子化器的作用是把样品原子汽化为单个原子，并将其外层电子激发到高能态。(V)
9 像衬度是图像上不同区域间明暗程度的差别。(V)
10色谱分析法具有能解决那些物理常数相近、化学性质相似的同系物、异构体等复杂组成混合物分析问题的特点。(V)

得分
评阅教师

三、简答（20分，每题5分）
1.指出光谱项nMLJ中各字母的意义和M与J之间的关系。
答：n：主量子数；L：总角量子数；J：内量子数（或总量子数）；M：谱线多重性符号。M为J的取值个数。

2．简述倒易阵点与正点阵晶面的对应关系。
答：正点阵中每一（HKL）对应一个倒易点，该倒易点的倒易坐标即为HKL；反之，一个阵点指数为HKL的倒易点对应于正点阵中的一组（HKL）晶面，（HKL）的方位与晶面间距由倒易点相应的r*HKL决定。

3. 简述“布拉格方程只是衍射产生的必要条件”的含义。
答：此话包含两个意思 ：一是在非反射方向上，可能存在干涉部分加强而形成的较弱的衍射线。二是在满足“选择反射”条件的方向上也不一定有反射线(衍射线)存在。

4.衍射花样指数标定。
答：即确定衍射花样中各线条相应晶面的干涉指数，并以之标识衍射线条，又称为衍射花样指数化。

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得分
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系 专业 级 班 学号 姓名

密 封 线
密 封 线 内 不 要 答 题

四、选择你认为合适的分析方法。（10分，每小题1分，选答一种即可）
1．钢液中的Mn, S, P等元素的快速定量分析。（AES）
2．区别FeO, Fe2O3和Fe3O4。( XRD)
3．测定Ag的点阵常数。( XRD)
4．黄金制品含金量的无损检测。
5．淬火钢中残留奥氏体质量分数的测定。( XRD)
6．固体表面元素定性及定量分析。(AXP)
7．几种高聚物组成的混合物的定性定量分析。(GC-MS)
8．镍铬合金钢回火脆断口晶界上微量元素锑的分布。(AP-FIM)
9．淬火钢中孪晶马氏体与位错马氏体的形貌观察。(SEM)
10．推断分子式C8H10O的化合物结构。(UV)

得分
评阅教师

五、综合题（40分）
1.计算初速为0，被900V电场加速的运动电子的的布罗意波长，并判断属于高能电子还是低能电子。（10分）
解：λ=1.225/√900=0.04nm (5分)
答：初速为0，被900V电场加速的运动电子的的布罗意波长为0.04nm，属于低能电子。（5分）
2.CuKα射线（λKα=0.154nm）照射Cu样品，已知Cu点阵常数a=0.361nm，计算（200）反射的θ角。（10分）
解：由2dHKLsinθ=λ，和dHKL=a/√(H2+K2+L2) 得：sinθ=λ√(H2+K2+L2)/2a（5分），代入数据算得sinθ=0.427，θ=arcsin0.427（3分）
答：（200）反射的θ角为arcsin0.427。（2分）
3.氯化铯晶体晶胞为氯原子形成简单立方结构，铯原子位于晶胞体心位置，假定氯原子的散射因子与铯原子相同，f(Cl)=f(Cs)=f，
1 画出氯化铯晶胞示意图；(5分)
2写出该晶体（100）和（211）晶面反射线的F2值。（15分）
解：1 晶胞示意图见图所示。(5分)
2 如图建立坐标系(2分)，则氯原子位于(0,0,0)，铯原子位于(1/2,1/2,1/2)(2分)。

F= f(Cl)*(-1)2(0+0+0)+ f(Cs)*(-1)2(H/2+K/2+L/2)=f[1+(-1)(H+K+L)](4分)
F2(100)=f2[1+(-1)(1+0+0)]2=0（1分）;
F2(211)=f2[1+(-1)(2+1+1)]2=4f2（1分）。
四川理工学院试卷（2010至2011学年第2学期）
系 专业 级 班 学号 姓名
密 封 线
密 封 线 内 不 要 答 题
课程名称： 材料现代分析方法
命题教师： 唐杰
适用班级： 材料08级；高分子08级
考试 200 年 月 日 共 3 页
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
总分
评阅（统分）教师
得分

注意事项：
5、 满分100分。要求卷面整洁、字迹工整、无错别字。
6、 考生必须将姓名、班级、学号完整、准确、清楚地填写在试卷规定的地方，否则视为废卷。
7、 考生必须在签到单上签到，若出现遗漏，后果自负。
8、 如有答题纸，答案请全部写在答题纸上，否则不给分；考完请将试卷和答题卷分别一同交回，否则不给分。

试 题
得分
评阅教师

一、填空（20分，每空1分）
1光谱项nMLJ中各字母的意义是：n主量子数；L总角量子数；J内量子数（或总量子数）；M谱线多重性符号。。
2可见光频率为7.5×108~4.0×108MHZ，对应于原子外层轨道电子跃迁。远红外频率为6.0×106~105MHZ，对应于分子转动能级跃迁。
3干涉指数是材料衍射分析中常用的参数之一，它能同时标识出晶面的空间方位和晶面间距。
4过倒易坐标原点O*的倒易平面称为零层倒易平面。
5不同物质的粒子能态(能级结构，能量大小等)各不相同，因而具有表明自己独有特征的各类光谱。
6物质中与辐射(即入射线)相互作用而导致散射的实物微粒称为散射基元。
7各种分析方法的分析检测过程均可大体分为信号发生，信号检测，信号处理及信号读出等几个步骤。
8高能电子衍射分析（HEED）的入射电子能量为10~200keV，低能电子衍射（LEED）的入射电子能量为10~1000eV。
9电子显微分析方法以材料微观形貌，结构与成分分析为基本目的。
10电子探针（EPA或EPMA）的技术基础与X射线荧光光谱分析相似，主要区别是以电子束代替X光子为激发源。
11结构因子F值只与晶胞所含的原子数及原子位置有关而与晶胞形状无关。
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得分
评阅教师

二、判断（10分，每小题1分）
1 有关X射线衍射必要条件的各种表达式完全适用于电子衍射分析。 (V)
2 晶体尺寸越大，散射主峰有强度范围越窄。 (V)
3 在X射线源与样品之间放置特定材料薄片以吸收Kβ射线从而保证Kα射线纯度，称为滤波。 (V)
4 对于多相物质的衍射花样由各组成相的衍射花样简单叠加而成。(V)
5 X射线荧光分析可用于材料的结构分析。(X)
6 透射电子显微镜配置选区电子衍射装置，是的薄膜样品的结构分析与形貌观察有机结合，是X射线衍射无法比拟的优点。(V)
7 衍射仪是以特征X射线照射多晶样品，用辐射探测器记录衍射信息的衍射实验装置。(V)
8 电子能谱分析中，用X光照射获得样品芯层能级光电子谱；用紫外光照射获得样品价层能级光电子谱。(V)
9 像衬度是图像上不同区域间明暗程度的差别。(V)
10电子显微分析方法以材料的微观形貌分析为目的。(X)

得分
评阅教师

三、简答（20分，每题5分）
1. 公式l=1.225/ÖV成立的前提条件
答：V0=0，电场作功全部转化为电子动能。

2．简述（HKL）与(hkl)的对应关系。
答：干涉指数可以看成是带有公约数的晶面指数。即广义的晶面指数。将干涉指数按比例化为互质整数时(n=1)，不论晶面间距如何，干涉指数均还原为晶面指数(hkl)。

3.辐射的发射。
答：是指物质吸收辐射能量后产生电磁辐射的现象。实质是物质粒子吸收能量被激发到高能态后，经过短暂停留(10-8-10-4s)，再返回基态(或低能态)，多余的能量以电磁辐射的形式释放出来。

4.衍射花样指数标定。
答：即确定衍射花样中各线条相应晶面的干涉指数，并以之标识衍射线条，又称为衍射花样指数化。

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系 专业 级 班 学号 姓名

密 封 线
密 封 线 内 不 要 答 题

得分
评阅教师

四、选择你认为合适的分析方法。（10分，每小题1分，选答一种即可）
1．钢液中的Mn, S, P等元素的快速定量分析。 AES
2．区别BaO, CaO和MgO。 XFS
3．测定Au的点阵常数。 XRD
4．装饰品成分的无损检测。 XFS
5．淬火钢中残留奥氏体质量分数的测定。 XRD
6．固体表面元素定性及定量分析。 XFS
7．混纺布成分的定性定量分析。 GC-MS
8．镍铬合金钢回火脆断口晶界上微量元素锑的分布。AP-FIM
9．淬火钢中孪晶马氏体与位错马氏体的形貌观察。SEM
10．一种粘合剂的成分推测。 IR

得分
评阅教师

五、综合题（40分）
1.简述线光谱的特点，计算频率6.0×106MHz的远红外线光子能量值。
（10分）
解：在某些特定波长的位置有强度很高的狭仄谱线叫线光谱，含物质特征信息。 (3分)
E=hv=6.626´10-34´6.0×106×106=4×10-21J（5）
答：频率6.0×106MHz的远红外线光子能量值为4×10-21焦耳。（2分）
2.布拉格父子用CuKα射线（λKα=0.154nm）照射NaCl（晶格常数a=0.57nm）晶体表面，在θ=15°和θ=32°时记录到反射线。请解释此现象并标出两条反射线指数。（sin15°=0.26，sin32°=0. 53）（30分）
解：由2dHKLsinθ=λ（3分），得：
dHKL(A) =0.154/2/0.26=0.296 nm。（3分）
dHKL(B) =0.154/2/0.53=0.145nm。（3分）
NaCl为简立方复式晶格（2分），晶格常数标称值a=0.57nm指[100]晶向同类离子间距（2分），（100）面间距应为0.57nm的一半，即0.285nm（2分）。
由dHKL=a/√(H2+K2+L2) （3分），和衍射花样标定方法知：
(H2+K2+L2) (A)=（a/dHKL）2=（0.285/0.296）2≈1，即：
（HKL）(A)应为（100）。（4分）
(H2+K2+L2) (B)=（a/dHKL）2=（0.285/0.145）2≈4，即：
（HKL）(B)应为（200）。（4分）
根据以上分析可知：15°反射线为100线(2分)，32°反射线为200线（2分）。

四川理工学院试卷（08级重修）
系 专业 级 班 学号 姓名
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密 封 线 内 不 要 答 题
课程名称： 材料现代分析方法
命题教师： 唐杰
适用班级： 材料08级；高分子08级
考试 200 年 月 日 共 4 页
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
总分
评阅（统分）教师
得分

试 题
得分
评阅教师

一、填空（20分，每空1分）
1 X射线频率为3×1014~3×1010MHz，对应于原子内层轨道能级跃迁。红外线频率为4.0×108~6.0×106 MHz，对应于分子振动能级跃迁。
2空间所有相互平行(方向一致)的晶向，其晶向指数相同，称之为晶向组，
晶体中方位不同但基元排列状况相同的所有晶向组合称为一个晶向族。空间所有相互平行(方向一致)的一组晶面，称之为晶面组，方位不同但原子排列状况相同的所有晶面组合称为一个晶面族。
4干涉指数是对晶面空间方位与晶面间距的标识，所表示的晶面不一定是晶体的真实原子面。
5 与某一晶向[uvw]平行的所有（HKL）晶面属于同一晶带，称为[uvw]晶带。
6各种分析方法的分析检测过程均可大体分为信号发生，信号检测，信号处理及信号读出等几个步骤。
7灵敏线是原子光谱中最容易产生的谱线，一般主共振线即为灵敏线。
8 X射线衍射分析法用于材料结构分析，X射线荧光分析法用于材料成分分析。
9电子显微分析方法以材料微观形貌，结构与成分分析为基本目的。
10电子探针（EPA或EPMA）的技术基础与X射线荧光光谱分析相似，主要区别是以电子束代替X光子为激发源。

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得分
评阅教师

二、判断（10分，每小题1分）
1 辐射的散射指电磁辐射与物质发生相互作用时部分偏离入射方向而分散传播的现象。(V)
2对于多相物质，其衍射花样由各组成相的衍射花样简单叠加而成。(V)
3相干散射指入射线光子与原子内受核束缚较紧的电子(内层电子)发生弹性碰撞，运动方向改变而能量不变的散射。(V)
4只有偶极矩发生改变的分子振动才能产生红外吸收。(V)
5扫描电镜二次电子成像主要用作表面成分分析。(X)
6 透射电子显微镜配置选区电子衍射装置，使得薄膜样品的结构分析与形貌观察有机结合，是X射线衍射无法比拟的优点。(V)
7 二维倒易点阵阵点在垂直于点阵平面的方向上延伸为连续直线，称为倒易杆。(V)
8 原子光谱分析仪中的原子化器的作用是把样品原子汽化为单个原子，并将其外层电子激发到高能态。(V)
9吸收光谱，发射光谱，拉曼散射谱和光电子能谱均含有物质成分，结构等特征信息，在不加区别时，统称为特征谱。(V)
10色谱分析法具有能解决那些物理常数相近、化学性质相似的同系物、异构体等复杂组成混合物分析问题的特点。(V)

得分
评阅教师

三、简答（20分，每题5分）
1.指出光谱项nMLJ中各字母的意义和M与J之间的关系。
答：n：主量子数；L：总角量子数；J：内量子数（或总量子数）；M：谱线多重性符号。M为J的取值个数。

2．简述原子光谱及基本类型。
答：原子光谱指基于自由原子外层电子跃迁产生的光谱，包括原子吸收光谱，原子发射光谱和原子荧光光谱三类。

3. 简述“布拉格方程只是衍射产生的必要条件”的含义。
答：此话包含两个意思 ：一是在非反射方向上，可能存在干涉部分加强而形成的较弱的衍射线。二是在满足“选择反射”条件的方向上也不一定有反射线(衍射线)存在。

4.什么叫“衍射花样指数标定”。
答：即确定衍射花样中各线条相应晶面的干涉指数，并以之标识衍射线条，又称为衍射花样指数化。

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得分
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系 专业 级 班 学号 姓名

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密 封 线 内 不 要 答 题

四、判断下列分析方法的对错。（10分，每小题1分，对V错X）
1．钢液中的Mn, S, P等元素的快速定量分析。AES （V）
2．区别FeO, Fe2O3和Fe3O4。GC-MS ( X )
3．测定Ag的点阵常数。XRF (X )
4．黄金制品含金量的无损检测。XRF (V)
5．淬火钢中残留奥氏体质量分数的测定。XRF ( X)
6．固体表面元素定性及定量分析。AXP (V)
7．几种高聚物组成的混合物的定性定量分析。XRD (X)
8．镍铬合金钢回火脆断口晶界上微量元素锑的分布。AP-FIM (V)
9．淬火钢中孪晶马氏体与位错马氏体的形貌观察。IR (X)
10．推断分子式C8H10O的化合物结构。IR (V)

五、综合题（40分）
1.计算初速为0，被900V电场加速的运动电子的的布罗意波长，并判断属于高能电子还是低能电子。（10分）
解：λ=1.225/√900=0.04nm (5分)
答：初速为0，被900V电场加速的运动电子的的布罗意波长为0.04nm，属于低能电子。（5分）
2.CuKα射线（λKα=0.154nm）照射Cu样品，已知Cu点阵常数a=0.361nm，计算（200）反射的θ角。（10分）
解：由2dHKLsinθ=λ，和dHKL=a/√(H2+K2+L2) 得：sinθ=λ√(H2+K2+L2)/2a（5分），代入数据算得sinθ=0.427，θ=arcsin0.427（3分）
答：（200）反射的θ角为arcsin0.427。（2分）
3布拉格父子用CuKα射线（λKα=0.154nm）照射NaCl（晶格常数a=0.57nm）晶体表面，在θ=15°和θ=32°时记录到反射线。请解释此现象并标出两条反射线指数。（sin15°=0.26，sin32°=0. 53）（20分）
解：由2dHKLsinθ=λ（1分），得：
dHKL(A) =0.154/2/0.26=0.296 nm。（2分）
dHKL(B) =0.154/2/0.53=0.145nm。（2分）
NaCl为简立方复式晶格（1分），晶格常数标称值a=0.57nm指[100]晶向同类离子间距（1分），（100）面间距应为0.57nm的一半，即0.285nm（1分）。
由dHKL=a/√(H2+K2+L2) （2分），和衍射花样标定方法知：
(H2+K2+L2) (A)=（a/dHKL）2=（0.285/0.296）2≈1，即：
（HKL）(A)应为（100）。（4分）
(H2+K2+L2) (B)=（a/dHKL）2=（0.285/0.145）2≈4，即：
（HKL）(B)应为（200）。（4分）
根据以上分析可知：15°反射线为100线(2分)，32°反射线为200线（2分）。