材料测试技术

材料分析测试技术应用与发展趋势

班级：材料成型及控制工程06

姓名：程佩

学号：200601041305

摘要：讨论了高技术新材料的特点及其对材料测试技术提出的要求。并就高技术新材料以及相应测试技术的特点和发展趋势进行了讨论。

关键词：材料测试方法应用发展趋势

现代材料科学的发展在很大程度上要依赖于人们对于材料宏观性能与其成分和微观组织结构关系的理解, 而上述各方面的掌握则离不开相应的材料测试技术和科学的表征方法。因此, 测试技术是材料科学发展不可须臾忽视的重要组成部分。同时材料的理化测试还是联系材料的加工工艺与材料使用性能的桥梁。

近年来, 随着高技术新材料的不断出现, 对测试技术不断提出新的更高的要求, 对其发展起到促进作用。有些时候则是新型测试仪器和技术的开发应用先行一步, 为人们提供了从新的视角或更深人的层次认识材料性能本质的手段, 反过来推动材料科学与工程的发展。我们可以从众多实例中看到物理测试技术在高技术新材料的发展中所发挥的作用以及与之相互依赖的关系。总的来说, 二者总是相辅相成, 相互促进, 共同发展的。

1. 高技术新材料的特征

合成制备技术的进步以及材料设计理念的更新创造出了许多高技术或新概念材料。例如在极端条件下超高温、超高压、高真空、微重力、特殊场力、强辐射和快速凝固等获得的材料, 其物质结构与性

能特点相对传统材料可能发生巨大的变化, 例如超精细的组织结构微、纳米结构和远离平衡状态的组织结构非晶、准晶、特殊相等的出现, 导致了材料的许多超常规性能超强、超塑、超硬、超导等再例如各类复合材料、梯度结构或梯度功能材料, 以及各类低维材料的出现, 它们的性能测试, 损伤和破坏机制以及失效行为都会不同于传统材料, 使得常规的测试技术和评价标准或不适用或不能满足要求了。因此, 相应的材料测试与表征方法必将应运而生。

2. 材料测试技术的进展

材料测试技术一方面受到新材料研制需求的牵引, 另一方面也受到高精尖仪器发展的推动。总的来说, 其发展表现在如下方面。

(1)适应特殊的材料测试要求

本质上, 传统的分析技术和方法(如化学分析、光谱分析、X射线衍射、普通的力学性能测试等)只能获得块体材料的平均组成、结构与性能的信息。随着研究的深人, 不仅需要了解材料相对宏观的内部信息, 而且还要深人研究材料的表面、内部的各种界面、和特殊微观区域的信息以及随着材料向低维化的发展, 传统的分析方法显然不能满足需要了。因此, 相继出现了许多新的方法。例如, 实用表面与界面分析技术自20世纪70年代以来得到迅速发展。其最大特点是检测的表面深度浅, 从亚原分子单层到几个mm, 需要时结合离子溅射, 真空断裂等也可达到体内由于检测的样品区域为浅表薄层, 这就要求采用特殊的技术手段和有很高的检测灵敏度。还因为暴露表面易受到污染(吸附或氧化), 以及检测信号电子、离子本质的要求, 分析往往需要高真空条件。针对材料微区的组织分析, 成分分析和力学性能测试, 一些超显微的分析方法相继出现。例如在透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)的基础上还发展了高分辨电镜(HREM), 其分辨率达到0.2mm, 足以观察到原子后又有扫描透射电镜(STEM)不但可观查到原子, 而且可分析微小区域化学组成和结构20世纪80年代初扫描隧道显微镜(STEM), 还可以在非真空条件下观察到原子, 并用来进行原子加工一种更为引人注意的显微技术称之为扫描探针显微镜(SPM)基于压电原理, 可以在不同结构中观察到单个原子和分子。原子力显微镜(AFM)可观察金属韧性和脆性断裂过程。红外原子力显微镜(infrared AFM)可以观察高分子聚合物的苯环。这些与高功能计算机结合, 可以得出结构细节, 使结构分析从经验为主到更加科学。在晶体结构分析方面, 从劳厄(Laue)等1912年利用X射线衍射, 到后来的电子、中子衍射, 作为探明材料结构的重要手段。在实验技术上也有了很大发展, 例如适于表面或薄膜结构分析而发展的射线低角度掠射结构分析。近年来, 还出现了多种基于不同原理的新型谱仪, 除XPS、AES、UPS等外, 又有激光拉曼谱仪,也都成为表征材料的有力手段。微加载或亚微加载的力学性能测试, 如纳米硬度计的出现, 也是根据新材料研究需求而发展的, 为薄层和微区性能测试提供了可能。例如薄膜材料对基底材料的附着力, 材料当中的相界面、层界面的结合强度等, 这些都是决定新型材

料性能的关键因素.

(2)新的测试机理与新概念方法

新型测试技术, 往往依赖对于物质的新的物理效应的发现和新的测试机理的运用, 即开发新概念方法。例如, 掌握了电子与材料的相互作用后, 发展了多种材料的电子显微分析技术, 而基于光波、电磁波辐射、电子、离子、中子等与材料的作用原理, 都有相应的分析技术发展。近年来, 基于量子隧道效应, 发展的扫描隧道显微技术(STM), 进而又以STM原理为基础, 发展了一些微加工技术和相关的学科, 为纳米科技的发展提供了保证。将近程隧道效应电流, 原子力等加以利用, 导致了显微分析技术的创新发展。

另一个例子, 早在1880年, Bell首先在固体中观察到光声转换现象, 即光声效应。近年来, 各国科学家对光声光热技术进行了更加深人的研究。扫描电子声显微镜和扫描光声显微镜就是利用光声光热效应而发展的。并把它从体材料的应用扩大到多层薄膜材料, 对象涉及到有机、半导体、金属等材料的有关物理和化学问题。派生出以无辐射激发机理为基础的几种光热检测技术。光热检测技术不仅用于研究各种物质的光声效应, 物理性能和光谱特性, 而且也可用于亚表面无损成像。

新型测试技术对于科学进步的作用, 还可以从1981年表面科学的电子能谱学和1986年的扫描隧道电子显微镜先后两度获得诺贝尔奖略见一斑。因此, 发现物质的新的物理效应或将之更好的利用, 开创新的技术方法是非常重要的。

此外, 值得重视的是, 有关专家指出, 材料研究的突破性成果是很难在成熟的商业化的设备仪器上获得的, 因为, 他们总是落后于创新研究的需求。因此, 应重视根据研究需要自行研制仪器, 自制装置和设计实验, 取得创新成果。在实际当中不乏这样的例子说明这一点。例如, 在我国空间材料研究中, 就曾自行设计制作了7m透明石英落管, 用红外热象仪捕捉液滴, 进行实验, 后来又到神州号2上实验。

(3)建立新的性能标准和评价体系

新材料的发展以及材料评价的进一步科学化对测试技术提出了更高的要求。传统的材料性能测试与评价, 往往从单一指标出发, 考核条件为静态或标准状态, 如力学性能中的强度、伸长率, 物理性能中的弹性、热膨胀、磁性等。

材料设计准则也一定程度受到测试手段的制约往往不尽科学。加之一些新型材料的特征难以用单项性能进行评价。近年来, 更注重发展完整的材料考核与评价体系以及接近服役环境下的实验研究。例如, 热与力, 化学与力的祸合效应高温熔盐气氛、应力条件下的抗腐蚀性等多因素间交互作用条件下的材料行为, 金属材料的可加工性等。国内外不乏实例说明由于测试环境与使用环境差异, 而导致材料研究走了弯路。例如, 在高温介质下性能极好的材料涂层在高温燃气风洞中却得到完全不同的结果, 因为风洞中低的氧分压、温度梯度和应力环境均对涂层的氧化行为有决定性影响。因此, 接近服役条件的性能测试更加受到重视。研究材料的断裂力学行为和损伤容限, 针对服役特点科学地确定材料的力学性能测试内容, 测试步骤以及数据表征的内涵与可置信度, 例如热和或机械疲劳、高速冲击碰撞、模拟实际环境等对材料的损伤和破坏规律材料断裂力学行为和损伤容限表征的内容与相应的测试指标, 力学性能与可焊性和可加工性间的综合评定这就需要考虑一个测试体系, 创造一个测试环境, 以求所测得的性能尽量真实反映使用的状况。一些新材料的特点复杂, 如各种新型复合材料, 往往具有各向异性, 脆性和非均匀性, 存在多种界面, 使得其缺陷损伤类型与普通材料有极大区别失效判据和寿命预测等等方面都需要建立新的方法在发展和完善。

(4)高精尖测试仪器的开发和应用

在材料性能测试中, 检测的精细程度和覆盖率很大程度受到仪器水平的限制。因此, 测试技术的发展不可忽视高精尖仪器的研制以及相关技术领域成果的借用。近年来, 随着传感技术、电子技术、自动控制技术和计算机技术的发展, 现代检测技术已进人到以采用计算机控制和数据处理为特征的信息加工阶段, 可以更精确、更广泛的采集和利用各种物理效应, 对材料的结构和性能进行更科学准确的分析评价。其发展表现在以下方面。

测试的要求更高, 条件更苛刻极端参数的测量, 超高温(2500——3000℃) , 超低温超高压介质中的测量, 超精度、多参数和连续测量技术, 如液态金属的温度、结构。

测试仪器的发展趋势为测试系统小型化、智能化、多功能化、以及无接触化。

要满足这些要求必须发挥相关科学技术的综合优势。

应用先进传感器是测试系统的咽喉, 是信息的源头。传感器工业技术的快速发展, 各种新型传感器的相继出现, 使物理测量的水平大大提高。传感器的小型化、智能化、集成化、可减小测试系统体积, 增加其可靠性, 更适应CAT系统和多参数或分布式测量。

采用专用集成电路各种专用集成电路越来越多, 大大简化了测试系统, 提高其抗干扰能力。

发展软件仪器增加信息和数据的处理能力, 简化测试操作。

随着信息技术与材料科学的发展, 测试技术必然会有更新的发展空间, 可以预见网络技术, 多媒体技术的发展必然会影响、渗透到测试技术中来, 遥测与远程数据处理与交换将成为事实。物理测试技术将更加科学、精确, 更好的揭示材料的物理质和准确反映材料的行为规律, 不断满足新材料研究测试的需求, 与新材料开发和应用相互促进共同发展.

材料分析测试技术-习题

第一章 1．什么是连续X射线谱？为什么存在短波限λ0？ 答：对X射线管施加不同的电压，再用适当的方法去测量由X射线管发出的X射线的波长和强度，便会得到X射线强度与波长的关系曲线，称之为X射线谱。在管电压很低，小于20kv时的曲线是连续的，称之为连续谱。大量能量为eV的自由电子与靶的原子整体碰撞时，由于到达靶的时间和条件不同，绝大多数电子要经过多次碰撞，于是产生一系列能量为hv的光子序列，形成连续的X射线谱，按照量子理论观点，当能量为eV的电子与靶的原子整体碰撞时，电子失去自己的能量，其中一部分以光子的形式辐射出去，在极限情况下，极少数的电子在一次碰撞中将全部的能量一次性转化为一个光量子，这个光量子具有最高的能量和最短的波长，即λ0。 2.什么是特征X射线？它产生的机理是什么？为什么存在激发电压Vk？ 答：当X射线管电压超过某个临界值时，在连续谱的某个波长处出现强度峰，峰窄而尖锐，这些谱线之改变强度，而峰位置所对应的波长不便，即波长只与靶的原子序数有关，与电压无关，因为这种强度峰的波长反映了物质的原子序数特征，故称为特征X射线，由特征X射线构成的X射线谱叫做特征X射线谱。 它的产生是与阳极靶物质的原子结构紧密相关当外来的高速粒子（电子或光子）的动能足够大时，可以将壳层中的某个电子击出，或击到原子系统之外，击出原子内部的电子形成逸出电子，或使这个电子填补到未满的高能级上。于是在原来位置出现空位，原子系统处于激发态，高能级的电子越迁到该空位处，同时将多余的能量e=hv=hc/λ释放出来，变成光电子而成为德特征X射线。 由于阴极射来的电子欲击出靶材的原子内层电子，比如k层电子，必须使其动能大于k 层电子与原子核的结合能Ek或k层的逸出功Wk。即有eV k=1/2mv2〉-Ek=Wk，故存在阴极电子击出靶材原子k电子所需要的临界激发电压Vk。 3、X射线与物质有哪些互相作用？ 答;X射线的散射：相干散射，非相干散射 X射线的吸收：二次特征辐射（当入射X射线的能量足够大时，会产生二次荧光辐射）； 光电效应：这种以光子激发原子所产生的激发和辐射过程；俄歇效应：当内层电子被击出成为光电子，高能级电子越迁进入低能级空位，同时产生能量激发高层点成为光电子。 4、线吸收系数μl和质量吸收系数μm的含义 答：线吸收系数μl：在X射线的传播方向上，单位长度的X射线强度衰减程度[cm-1]（强度为I的入射X射线在均匀物质内部通过时，强度的衰减率与在物质内通过的距离x成正步-dI/I=μdx，强度的衰减与物质内通过的距离x成正比）。与物质种类、密度、波长有关。质量吸收系数μm：他的物理意义是单位重量物质对X射线的衰减量，μ/P=μm[cm2/g]与物质密度和物质状态无关，而与物质原子序数Z和μm=kλ3Z3，X射线波长有关。 5、什么是吸收限？为什么存在吸收限？ 答：1）当入射光子能量hv刚好击出吸收体的k层电子，其对应的λk为击出电子所需要的入射光的最长波长，在光电效应产生的条件时，λk称为k系激发限，若讨论X射线的被物质吸收时，λk又称为吸收限。 当入射X射线，刚好λ=λk时，入射X射线被强烈的吸收。当能量增加，即入射λ〉λk时，吸收程度小。

现代材料测试技术期末测试题汇总

《材料现代分析测试技术》思考题 1.电子束与固体物质作用可以产生哪些主要的检测信号？这些信号产生的原理是什么？它们有哪些特点和用途？ (1)电子束与固体物质产生的检测信号有：特征X射线、阴极荧光、二次电子、背散射电子、俄歇电子、吸收电子等。 (2)信号产生的原理：电子束与物质电子和原子核形成的电场间相互作用。 (3)特征和用途： ①背散射电子：特点：电子能量较大，分辨率低。用途：确定晶体的取向，晶体间夹角，晶粒度及晶界类型，重位点阵晶界分布，织 构分析以及相鉴定等。 ②二次电子：特点：能量较低，分辨率高。用途：样品表面成像。 ③吸收电子：特点：被物质样品吸收，带负电。用途：样品吸收电子成像，定性微区成分分析。 ④透射电子：特点：穿透薄试样的入射电子。用途：微区成分分析和结构分析。 ⑤特征X射线：特点：实物性弱，具有特征能量和波长，并取决于被激发物质原子能及结构，是物质固有的特征。用途：微区元素定 性分析。 ⑥俄歇电子：特点：实物性强，具有特征能量。用途：表层化学成分分析。 ⑦阴极荧光：特点：能量小，可见光。用途：观察晶体内部缺陷。 ①电子散射：当高速运动的电子穿过固体物质时，会受到原子中的电子作用，或受到原子核及周围电子形成的库伦电场的作用，从而 改变了电子的运动方向的现象叫电子散射 ②相干弹性散射：一束单一波长的电子垂直穿透一晶体薄膜样品时，由于原子排列的规律性，入射电子波与各原子的弹性散射波不但 波长相同，而且有一定的相位关系，相互干涉。 ③不相干弹性散射：一束单一波长的电子垂直穿透一单一元素的非晶样品时，发生的相互无关的、随机的散射。 ④电子衍射的成像基础是弹性散射。 3.电子束与固体物质作用所产生的非弹性散射的作用机制有哪些？ 非弹性散射作用机制有：单电子激发、等离子激发、声子发射、轫致辐射 ①单电子激发：样品内的核外电子在收到入射电子轰击时，有可能被激发到较高的空能级甚至被电离，这叫单电子激发。 ②等离子激发：高能电子入射晶体时，会瞬时地破坏入射区域的电中性，引起价电子云的集体振荡，这叫等离子激发。 ③声子发射：入射电子激发或吸收声子后，使入射电子发生大角度散射，这叫声子发射。 ④轫致辐射：带负电的电子在受到减速作用的同时，在其周围的电磁场将发生急剧的变化，将产生一个电磁波脉冲，这种现象叫做轫 致辐射。 1）二次电子产生：单电子激发过程中，被入射电子轰击出来并离开样品原子的核外电子。应用：样品表面成像，显微组织观察，断口形貌观察等 2）背散射电子：受到原子核弹性与非弹性散射或与核外电子发生非弹性散射后被反射回来的入射电子。应用：确定晶体的取向，晶体间夹角，晶粒度及晶界类型，重位点阵晶界分布，织构分析以及相鉴定等。 3）成像的相同点：都能用于材料形貌分析成像的不同点：二次电子成像特点：（1）分辨率高（2）景深大，立体感强（3）主要反应形貌衬度。背散射电子成像特点：（1）分辨率低（2）背散射电子检测效率低，衬度小（3）主要反应原子序数衬度。 5.特征X射线是如何产生的，其波长和能量有什么特点，有哪些主要的应用？ 特征X-Ray产生：当入射电子激发试样原子的内层电子，使原子处于能量较高的不稳定的激发态状态，外层的电子会迅速填补到内层电子空位上，并辐射释放一种具有特征能量和波长的射线，使原子体系的能量降低、趋向较稳定状，这种射线即特征X射线。 波长的特点：不受管压、电流的影响，只决定于阳极靶材元素的原子序。 应用：物质样品微区元素定性分析

现代材料测试技术试题答案

一、X射线物相分析的基本原理与思路 在对材料的分析中我们大家可能比较熟悉对它化学成分的分析，如某一材料为Fe96.5%,C 0.4%,Ni1.8%或SiO2 61%, Al2O3 21%,CaO 10% ,FeO 4%等。这是材料成分的化学分析。 一个物相是由化学成分和晶体结构两部分所决定的。X射线的分析正是基于材料的晶体结构来测定物相的。 X射线物相分析的基本原理是什么呢？ 每一种结晶物质都有自己独特的晶体结构，即特定点阵类型、晶胞大小、原子的数目和原子在晶胞中的排列等。因此，从布拉格公式和强度公式知道，当X射线通过晶体时，每一种结晶物质都有自己独特的衍射花样，它们的特征可以用各个反射晶面的晶面间距值d和反射线的强度来表征。 其中晶面网间距值d与晶胞的形状和大小有关，相对强度I则与质点的种类及其在晶胞中的位置有关。 衍射花样有两个用途： 一是可以用来测定晶体的结构，这是比较复杂的； 二是用来测定物相。 所以，任何一种结晶物质的衍射数据d和I是其晶体结构的必然反映，因而可以根据它们来鉴别结晶物质的物相，分析的思路将样品的衍射花样与已知标准物质的衍射花样进行比较从中找出与其相同者即可。 X射线物相分析方法有： 定性分析——只确定样品的物相是什么？ 包括单相定性分析和多相定性分析定量分析——不仅确定物相的种类还要分析物相的含量。 二、单相定性分析 利用X射线进行物相定性分析的一般步骤为: ①用某一种实验方法获得待测试样的衍射花样； ②计算并列出衍射花样中各衍射线的d值和相应的相对强度I值； ③参考对比已知的资料鉴定出试样的物相。 1、标准物质的粉末衍射卡片 标准物质的X射线衍射数据是X射线物相鉴定的基础。为此，人们将世界上的成千上万种结晶物质进行衍射或照相，将它们的衍射花样收集起来。由于底片和衍射图都难以保存，并且由于各人的实验的条件不同（如所使用的X射线波长不同），衍射花样的形态也有所不同，难以进行比较。因此，通常国际上统一将这些衍射花样经过计算，换算成衍射线的面网间距d值和强度I，制成卡片进行保存。

《材料分析测试技术》试卷(答案)

《材料分析测试技术》试卷（答案） 一、填空题：（20分，每空一分） 1. X射线管主要由阳极、阴极、和窗口构成。 2. X射线透过物质时产生的物理效应有：散射、光电效应、透射X射线、和热。 3. 德拜照相法中的底片安装方法有：正装、反装和偏装三种。 4. X射线物相分析方法分：定性分析和定量分析两种；测钢中残余奥氏体的直接比较法就属于其中的定量分析方法。 5. 透射电子显微镜的分辨率主要受衍射效应和像差两因素影响。 6. 今天复型技术主要应用于萃取复型来揭取第二相微小颗粒进行分析。 7. 电子探针包括波谱仪和能谱仪成分分析仪器。 8. 扫描电子显微镜常用的信号是二次电子和背散射电子。 二、选择题：（8分，每题一分） 1. X射线衍射方法中最常用的方法是（ b ）。 a．劳厄法；b．粉末多晶法；c．周转晶体法。 2. 已知X光管是铜靶，应选择的滤波片材料是（b）。 a．Co ；b. Ni ；c. Fe。 3. X射线物相定性分析方法中有三种索引，如果已知物质名时可以采用（c ）。 a．哈氏无机数值索引；b. 芬克无机数值索引；c. 戴维无机字母索引。 4. 能提高透射电镜成像衬度的可动光阑是（b）。 a．第二聚光镜光阑；b. 物镜光阑；c. 选区光阑。 5. 透射电子显微镜中可以消除的像差是（ b ）。 a．球差；b. 像散；c. 色差。 6. 可以帮助我们估计样品厚度的复杂衍射花样是（a）。 a．高阶劳厄斑点；b. 超结构斑点；c. 二次衍射斑点。 7. 电子束与固体样品相互作用产生的物理信号中可用于分析1nm厚表层成分的信号是（b）。 a．背散射电子；b.俄歇电子；c. 特征X射线。 8. 中心暗场像的成像操作方法是（c）。 a．以物镜光栏套住透射斑；b．以物镜光栏套住衍射斑；c．将衍射斑移至中心并以物镜光栏套住透射斑。 三、问答题：（24分，每题8分） 1.X射线衍射仪法中对粉末多晶样品的要求是什么？ 答：X射线衍射仪法中样品是块状粉末样品，首先要求粉末粒度要大小 适中，在1um-5um之间；其次粉末不能有应力和织构；最后是样品有一 个最佳厚度（t =

材料测试技术复习知识点

判断题： 滤波片的K吸收限应大于或小于Kα和Kβ。（×） 满足布拉格方程时，各晶面的散射线相互干涉加强形成衍射线。（√） 当物平面与物镜后焦平面重合时，可看到形貌像。（×） 原子序数Z越大的原子，其对入射电子的散射的弹性散射部分越小。（×） TG曲线上基本不变的部分叫基线。（√） 有λ0的X射线光子的能量最大。（√） 衍射指数可以表示方位相同但晶面间距不同的一组晶面。（） 调节中间镜的焦距，使其物平面与物镜的像平面重合，叫衍射方式操作。（×） 蒙脱石脱层间水后，晶格破坏，晶面间距增加。（对） 当高速电子的能量全部转换为x射线光子能量时产生λ0，此时强度最大，能量最高。（×） 弦中点法是按衍射峰的若干弦的中点连线进行外推，与衍射峰曲线相交的点。（×） 减弱中间镜的电流，增大其物距，使其物平面与物镜的后焦平面重合，叫衍射方式操作。（√） SEM一般是采用二次电子成像，这种工作方式叫发射方式。（√） 基线是ΔΤ=0的直线。（×） 连续X射谱中，随V增大，短波极限值增大。（×） 凡是符合布拉格方程的晶面族都能产生衍射线。（×） 色差是由于能量非单一性引起的。（√） 当中间镜的物平面与物镜背焦平面重合时，可看到形貌像。（×） 非晶质体重结晶时DTA曲线上产生放热峰。（√） 填空题： 请按波长由短到长的顺序对X射线，可见光，红外线，紫外线进行排练：X射线<紫外线<可见光<红外线。 X射线本质上是一种电磁波。 波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射。 相对于波长而言，障碍物的尺寸越大，衍射现象越不明显。 系统消光包括点阵消光和结构消光。 X射线衍射分析时，晶胞的形状和尺寸与衍射线的分布规律有关；原子的种类及其在晶胞中的位置与衍射线的强度有关。X射线衍射分析时，衍射线的低角度线和高角度线中比较重要的是低角度线，强线和弱线更重要的是强线。 在扫描电镜中，可以利用会聚透镜和电磁透镜两种透镜对电子进行会聚。 在波谱仪和能谱仪中，能同时测量所有元素的是能谱仪，定量分析准确度高的是波谱仪。 扫描电镜的二次电子像和背散射电子像中，分辨率较高的是二次电子像，形成原序数衬度的是背散射电子像。 吸收限的应用主要是：合理的选用滤波片材料害人辐射源的波长（即选阳极靶材料）以便获得优质的花样衍射。

现代测试技术复习试题

一、选择 1．把连续时间信号进行离散化时产生混迭的主要原因是（ ） a.记录时间太长； b.采样时间间隔太宽； c.记录时间太短； d. 采样时间间隔太窄 2.下述参量的测量属于间接测量法的是（ ） a.用天平测量物体质量； b.用弹簧秤称物体重量； c.声级计测声强级； d.线圈靶测速 3．磁感应测速传感器中的速度线圈之所以用两个线圈串联而成，其作用主要为（ ） a.提高传感器的灵敏度及改善线性； b. 提高传感器的灵敏度及改善频响特性； c.改善传感器的频响特性及补偿永久磁铁在线圈铁心垂直方向上的微小跳动对感应电动势的影响； d.提高传感器的灵敏度及补偿永久磁铁在线圈铁心垂直方向上的微小跳动对感应电动势的影响； 4.表示随机信号中动态分量的统计常数是（ ） a.均方值； b.均值； c.均方差； d.概率密度函数 5．半导体应变片是根据（ ）原理工作的。 a.电阻应变效应； b.压电效应； c.热阻效应； d.压阻效应 6.压电式加速度计测量系统的工作频率下限取决于（ ） a.压电测压传感器的力学系统的频率特性； b.压电晶体的电路特性； c.测量电路的时间常数； d.放大器的时间常数τ 7．二阶系统中引入合适的阻尼率的目的是（ ） a.使得系统输出值稳定； b.使系统不共振； c.获得较好的幅频、相频特性； d.获得好的灵敏度 8．带通滤波器所起的作用是只允许（ ）通过。 a.低频信号； b.高频信号； c.某一频带的信号； d.所有频率分量信号 9．压电加速度测量系统的工作频率下限取决于（ ） a.加速度力学系统的频率特性； b. 压电晶体的电路特性； c. 测量电路的时间常数 10. 自相关函数是一个（ ）函数 a.奇函数； b.偶函数； c.非奇非偶函数； d. 三角函数 11．在光作用下，使物体的内部产生定向电动势的现象，称（ ）效应。 a.内光电； b.外光电； c.热电； d.阻挡层光电 12．（ ）传感器是根据敏感元件材料本身的物理性质变化而工作的。 a.差动变压器式； b.变间隙电容式； c.变阻器式； d. 电压式 13．半导体热敏电阻的电阻温度系数α可用下式（ ）表示（已知半导体热敏电阻与温度系数关系可用T B Ae R =描述） a.α=dT R dR ；b. α=2T B ；c. α=2T A ；d. α=00111ln ln T T R R --(R 1,R 0分别是温度T 1,T 0时的电阻值) 14．如果一信号的自相关函数R x (τ)是一定周期性不衰减，则说明该信号（ ） a.均值不为0； b.含周期分量； c.是各态历经的 ； d.是各态不历经的 15．用方程法求解回归直线时，误差最小的方法是（ ）

(完整版)材料分析测试技术部分课后答案

材料分析测试技术部分课后答案 太原理工大学材料物理0901 除夕月 1-1 计算0.071nm(MoKα)和0.154nm(CuKα)的X-射线的振动频率和能量。 ν=c/λ=3*108/(0.071*10-9)=4.23*1018S-1 E=hν=6.63*10-34*4.23*1018=2.8*10-15 J ν=c/λ=3*108/(0. 154*10-9)=1.95*1018S-1 E=hν=6.63*10-34*2.8*1018=1.29*10-15 J 1-2 计算当管电压为50kV时，电子在与靶碰撞时的速度与动能以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大动能. E=eV=1.602*10-19*50*103=8.01*10-15 J λ=1.24/50=0.0248 nm E=8.01*10-15 J(全部转化为光子的能量) V=(2eV/m)1/2=(2*8.01*10-15/9.1*10-31)1/2=1.32*108m/s 1-3分析下列荧光辐射产生的可能性，为什么？ （1）用CuKαX射线激发CuKα荧光辐射； （2）用CuKβX射线激发CuKα荧光辐射；

（3）用CuKαX射线激发CuLα荧光辐射。 答：根据经典原子模型，原子内的电子分布在一系列量子化的壳层上，在稳定状态下，每个壳层有一定数量的电子，他们有一定的能量。最内层能量最低，向外能量依次增加。 根据能量关系，M、K层之间的能量差大于L、K成之间的能量差，K、L层之间的能量差大于M、L层能量差。由于释放的特征谱线的能量等于壳层间的能量差，所以K?的能量大于Ka 的能量，Ka能量大于La的能量。 因此在不考虑能量损失的情况下： CuKa能激发CuKa荧光辐射；（能量相同） CuK?能激发CuKa荧光辐射；（K?>Ka） CuKa能激发CuLa荧光辐射；（Ka>la） 1-4 以铅为吸收体，利用MoKα、RhKα、AgKαX射线画图，用图解法证明式（1-16）的正确性。（铅对于上述Ⅹ射线的质量吸收系数分别为122.8，84.13，66.14 cm2／g）。再由曲线求出铅对应于管电压为30 kv条件下所发出的最短波长时质量吸收系数。 解：查表得 以铅为吸收体即Z=82 Kαλ3 λ3Z3 μm Mo 0.714 0.364 200698 122.8 Rh 0.615 0.233 128469 84.13 Ag 0.567 0.182 100349 66.14 画以μm为纵坐标，以λ3Z3为横坐标曲线得K≈8.49×10-4，可见下图 铅发射最短波长λ0＝1.24×103/V＝0.0413nm λ3Z3＝38.844×103 μm = 33 cm3/g 1-5. 计算空气对CrKα的质量吸收系数和线吸收系数（假设空气中只有质量分数80％的氮和质量分数20％的氧，空气的密度为1.29×10-3g／cm3）。 解：μm=0.8×27.7＋0.2×40.1=22.16+8.02=30.18（cm2/g） μ=μm×ρ=30.18×1.29×10-3=3.89×10-2 cm-1 1-6. 为使CuKα线的强度衰减1／2，需要多厚的Ni滤波片？（Ni的密度为8.90g／cm3）。1-7. CuKα1和CuKα2的强度比在入射时为2：1，利用算得的Ni滤波片之后其比值会有什么变化？ 解：设滤波片的厚度为t 根据公式I/ I0=e-Umρt；查表得铁对CuKα的μm＝49.3（cm2/g）,有：1/2=exp(-μmρt) 即t=-(ln0.5)/ μmρ=0.00158cm 根据公式：μm=Kλ3Z3，CuKα1和CuKα2的波长分别为：0.154051和0.154433nm ，所以μm=K

材料测试技术

X射线衍射分析的基本应用 ▲物相定性分析（这是XRD最基本、最常见的应用。其原理是和国际标准委员会出版的标准物质的PDF卡片对比分析）； ▲物相定量分析； ▲晶胞参数的测定（也叫点阵参数的测定）； ▲固溶体类型的测定和固溶体固溶度的测定； ▲结晶度的测定； ▲晶粒度和嵌镶块尺度的测定； ▲薄膜样品的测定（适用于膜厚小于10 m的情况）； ▲残余应力的测量等。 一、单晶体的研究方法 说明：利用反射球讨论晶体衍射的方法及原理。在具体的衍射工作中，入射光的方向是固定不变的，如果晶体不动，而入射光又是单色，则落在反射球上的倒格点实际上很少，晶体的衍射强度小，要增加衍射强度，对于单晶体采用两种方法 1、劳厄法：晶体固定不动，射线为连续谱线。 2、转晶法：转动晶体，采用单色特征标识谱线 注：如果转动晶体，又用未经过滤的多色入射线，则照片上的斑点过多，不便于分析，一般不采用。 劳厄法的应用 1、测晶体的取向； 2、测晶体的对称性； 3、鉴定物质是晶态或非晶态； 4、粗略地观察晶体的完整性。 转晶法的应用： 1、测定单晶样品的晶胞常数； 2、观察晶体的系统消光规律，以确定晶体的空间群。 研究多晶体一般采用单色X射线来进行衍射，多晶体的衍射方法有两种，即： 1、粉末照相法：用照相底片记录衍射图。可分为德拜—谢乐法（简称德拜法）、聚焦法和针孔法，其中德拜法应用最普遍，照相法一般均指德拜法。 2、衍射仪法：用计数器记录衍射图。 衍射仪法粉末平板试样的制备： 制备试样时，可以把粉末试样倾入用玻璃或塑料板制成的盛放板中，将粉末轻轻压紧，不加粘结剂，然后削去多余粉末，压力不能过大，否则容易产生择优取向。所用样品需要一定的细度。如试样的数量少时，需用如加拿大树胶液，涂于玻璃片上。 X射线物相分析 物相定性分析物相定性分析用粉末照相法和衍射仪法均可进行，其程序是：先制样并获得该样品的衍射花样；然后测定各衍射线条的衍射角并将其换算成晶面间距d；再测出各条衍射线的相对强度；最后和各种结晶物质的标准衍射花样进行对比鉴定。因此，物相分析也叫物相鉴定。 物相定性分析的一般步骤： 样品制备； 获取待测试样的衍射花样（也叫衍射谱线）； 根据衍射线的位置计算各衍射线的晶面间距； 估算衍射线的相对强度； 查阅索引； 核对卡片并确定物相。

现代测试技术试题A----答案

现代道路交通测试技术 试题A----答案 一. 解：由题意频谱函数：x （ω）= dt e t x j ? +-∞ ∞ -t )(ω = dt e j ?+--2 /2 /t ττ ω =2/2/12t/ττω ω-+--j e j = () 2 /2/1ωτωτω j j e e j -- = ω 2 sin 2 ωτ =τ /2 /2sin ωτωτ ∴频谱函数虚部为0，故相频谱为0； X(0)=τωτωττ ωωω==→→2 /2 /sin lim )(lim 0 x 当ω= τ π n （n=1,2,3……）时 X （ω）=0 故幅频谱图如下： 二．解：因为信号是周期信号，可以用一个共同周期内的平均值代替整个历程的平均值 故：dt t y t x T R T T xy ? +=∞→0)()(1lim )(ττ = 1 T dt t y t x T ? -+++0 00])(sin[)sin(φθτωθω =)cos(2 1 00φωτ-y x

三．1．试述瞬态瑞雷面波无损检测基本原理及其相应的测试技术要求。 参考答案： ①基本原理：对于均匀的弹性半空间分层介质，其结构表面受到瞬态冲击作用时，将产生瞬态振动。振动组份中包括纵波、横波和瑞雷波。在一次冲击产生的波能中，瑞雷波占67%，即从一个振源向一个半无限介质表面辐射的总能量的三分之二形成瑞雷型表面波。而纵波和横波只占有少量能量；并且在表面，随着波传播距离的增大其衰减比瑞雷面波大得多。确切地说，纵波和横波引起的位移振幅沿表面随着距离的平方衰减，而瑞雷面波是随着距离的平方根而衰减，因此，在地基表面的瞬态振动中，瑞雷面波的衰减比纵波和横波衰减慢得多，瞬态表面波主要是由瑞雷波组成。我们通过一系列的关系可以得出，利用瞬态瑞雷面波的传播速度和频率可以确定不同介质的穿透深度。 ②技术要求：检测系统设计是否合理、仪表选型与安装是否符合要求，是保证质量检测精度和可靠性的关键，对其各组成部分有相应的技术要求。 1）．激振部分——力锤的选择 它是整套测量系统的前哨，对路面冲击信号的产生和冲击响应信号的正确检取，是系统准确测试的基本保证。预先应根据检测深度做一些力锤冲击试验，以选择合理的力锤重量或合适材料的锤头。使瞬态冲击施加于路面表面后，能产生一组具有不同频率的瑞雷面波在介质中传播。 2）．垂向检波器的选型 垂向检波器选用压电式加速度传感器。 对于层状路面结构来说，一般选择小冲击源作为振源，使其产生具有丰富频率的瑞雷面波沿地表一定深度向四周传播。对于高频短波长的波来说，选择加速度传感器，因为它具有频率范围宽，对冲击振动的频响特性好等特点。如检测像硅酸盐、水泥混凝土和沥青混凝土路面的刚性层状体系时需要选择加速度传感器。 速度、位移传感器一般不用作冲击测量。另外，正确选定压电式加速度传感器的型号也是十分重要的（必须考虑它的频率范围、动态范围、灵敏度等主要特征参数是否符合测试精度要求）。 3）．安装位置的确定 测试前，应对现场路面进行调查，确定检测点，并合理布置。一般两个垂向检 波器之间的距离应视测试的路面深度而定，通常应使两个间距大于路面深度的一半以上，并且取振源到最近的传感器的距离等于两传感器之间的距离。 4）．连接导线选择 仪器之间的连接导线应尽量短，且记不应将各种导线混合使用，尽量选择相同线种，且忌抖动，以免引起现场测量不稳定。 四． 参考答案：令SAM(t)=Х(t)﹡cos ω0t,则SAM(t)的傅立叶变换为 SAM(ω)= ? ∞ ∞ - Х(t)﹡cos ω0t*e t j ωdt=1/2[X(ω+ω0)+X(ω-ω0)]

现代测试技术课后答案

现测课后习题答案 第1章 1. 直接的间接的 2. 测量对象测量方法测量设备 3. 直接测量间接测量组合测量直读测量法比较测量法时域测量频域测量数据域测量 4. 维持单位的统一，保证量值准确地传递基准量具标准量具工作用量具 5. 接触电阻引线电阻 6. 在对测量对象的性质、特点、测量条件（环境）认真分析、全面了解的前提下，根据对测量结果的准确度要求选择恰当的测量方法（方式）和测量设备，进而拟定出测量过程及测量步骤。 7. 米(m) 秒(s) 千克(kg) 安培(A) 8. 准备测量数据处理 9. 标准电池标准电阻标准电感标准电容 第2章 填空题 1. 系统随机粗大系统 2. 有界性单峰性对称性抵偿性 3. 置信区间置信概率 4. 最大引用0.6% 5. 0.5×10-1[100.1Ω，100.3Ω] 6. ± 7.9670×10-4±0.04% 7. 测量列的算术平均值 8. 测量装置的误差不影响测量结果，但测量装置必须有一定的稳定性和灵敏度 9. ±6Ω 10. [79.78V，79.88V]

计算题 2. 解: (1)该电阻的平均值计算如下： 1 28.504n i i x x n == =∑ 该电阻的标准差计算如下： ?0.033σ == (2)用拉依达准则有，测量值28.40属于粗大误差，剔除，重新计算有以下结果： 28.511?0.018x σ '='= 用格罗布斯准则，置信概率取0.99时有，n=15，a=0.01，查表得 0(,) 2.70g n a = 所以， 0?(,) 2.700.0330.09g n a σ =?= 可以看出测量值28.40为粗大误差，剔除，重新计算值如上所示。 (3) 剔除粗大误差后，生于测量值中不再含粗大误差，被测平均值的标准差为： ?0.0048σσ ''== (4) 当置信概率为0.99时，K=2.58，则 ()0.012m K V σ'?=±=± 由于测量有效位数影响，测量结果表示为 28.510.01x x m U U V =±?=± 4. 解： (1) (2) 最大绝对误差?Um=0.4，则最大相对误差=0.4%<0.5% 被校表的准确度等级为0.5 (3) Ux=75.4，测量值的绝对误差:?Ux=0.5%× 100=0.5mV

材料分析测试技术期末考试重点知识点归纳

材料分析测试技术复习参考资料（注：所有的标题都是按老师所给的“重点”的标题，） 第一章x射线的性质 1.X射线的本质：X射线属电磁波或电磁辐射，同时具有波动性和粒子性特征，波长较为可见光短，约与晶体的晶格常数为同一数量级，在10-8cm左右。其波动性表现为以一定的频率和波长在空间传播；粒子性表现为由大量的不连续的粒子流构成。 2，X射线的产生条件：a产生自由电子；b使电子做定向高速运动；c在电子运动的路径上设置使其突然减速的障碍物。 3，对X射线管施加不同的电压，再用适当的方法去测量由X射线管发出的X射线的波长和强度，便会得到X射线强度与波长的关系曲线，称为X射线谱。在管电压很低，小于某一值（Mo阳极X射线管小于20KV）时，曲线变化时连续变化的，称为连续谱。在各种管压下的连续谱都存在一个最短的波长值λo，称为短波限，在高速电子打到阳极靶上时，某些电子在一次碰撞中将全部能量一次性转化为一个光量子，这个光量子便具有最高的能量和最短的波长，这波长即为λo。λo=1.24/V。 4，特征X射线谱： 概念：在连续X射线谱上，当电压继续升高，大于某个临界值时，突然在连续谱的某个波长处出现强度峰，峰窄而尖锐，改变管电流、管电压，这些谱线只改变强度而峰的位置所对应的波长不变，即波长只与靶的原子序数有关，与电压无关。因这种强度峰的波长反映了物质的原子序数特征、所以叫特征x射线，由特征X射线构成的x射线谱叫特征x射线谱，而产生特征X射线的最低电压叫激发电压。 产生：当外来的高速度粒子(电子或光子)的动aE足够大时，可以将壳层中某个电子击出去，或击到原于系统之外，或使这个电子填到未满的高能级上。于是在原来位置出现空位，原子的系统能量因此而升高，处于激发态。这种激发态是不稳定的，势必自发地向低能态转化，使原子系统能量重新降低而趋于稳定。这一转化是由较高能级上的电子向低能级上的空位跃迁的方式完成的，电子由高能级向低能级跃迁的过程中，有能量降低，降低的能量以光量子的形式释放出来形成光子能量，对于原子序数为Z的确定的物质来说，各原子能级的能量是固有的，所以．光子能量是固有的，λ也是固有的。即特征X射线波长为一固定值。 能量：若为K层向L层跃迁，则能量为： 各个系的概念：原于处于激发态后，外层电子使争相向内层跃迁，同时辐射出特征x射线。我们定义把K层电子被击出的过程叫K系激发，随之的电子跃迁所引起的辐射叫K系辐射，同理，把L层电子被击出的过程叫L系激发，随之的电子跃迁所引起的辐射叫L系辐射，依次类推。我们再按电子跃迁时所跨越的能级数目的不同把同一辐射线系分成几类，对跨越I，2，3．．个能级所引起的辐射分别标以α、β、γ等符号。电子由L—K，M—K跃迁(分别跨越1、2个能级)所引起的K系辐射定义为Kα，Kβ谱线；同理，由M—L，N—L电子跃迁将辐射出L系的Lα，Lβ谱线，以此类推还有M线系等。 莫赛莱定律：特征X射线谱的频率或波长只取决于阳极靶物质的原子能级结构，而与其它外界因素无关。 5，X射线的吸收：

材料现代测试技术

材料现代测试技术 学院：材料科学与工程学院专业班级：材料科学02班 姓名：吴明玉 学号：20103412

SnO 基纳米晶气敏材料微观结构的表征 2 一．摘要 随着现代物理科学技术的迅速发展，现代分析测试技术的不断更新和进步为人们对材料结构和性能的深入研究提供了可能，从而促进人们对气敏材料机理有了更为客观的认识。本文主要以X衍射分析仪(XRD)，X射线光电子能谱(XPS)，扫描电镜(SEM)，高分辨电子显微镜(HRTEM)等现代材料测试技术为基础，设计出了可行的气敏材料微观结构表征方案。 关键词：XRD XPS SEM HRTEM 二．引言 材料是人类社会赖以生存和发展的物质基础,材料的发展关系到国民经济发展,国防建设和人民生活水平的提高。半导体SnO2气敏材料在防止火灾爆炸事故的发生、大气环境的检测以及工业生产有毒有害气体的检测等领域的发挥了巨大作用。但是，目前开发的半导体气敏材料仍存在着灵敏度不高、交叉敏感严重、长期使用敏感材料易中毒失效稳定性差、重复性不好等缺点。针对上述问题，研究者们做了大量工作。气敏材料的研究热点主要集中在改进、优化成膜工艺和对现有材料进行掺杂、改性、表面修饰等处理，以提高气体传感器的气敏性能，降低工作温度，提高选择性稳定性等性能。掺杂不仅可以提高元件的电导率，还可以提高稳定性和选择性，金属掺杂是最为常见的掺杂方式，掺杂物的电子效应可以起到催化活性中心的作用，降低被测气体化学吸附的活化能，有效提高气敏元件的灵敏度和缩短响应时间。 成分，结构，加工和性能是材料科学与工程的四个基本要素，成分和结构从根本上决定了材料的性能，对材料的成分和结构进行精确表征是实现材料性能控制的前提。材料的分析包括表面和内部组织形貌，晶体的相结构，化学成分和价键结构，相应地，材料分析方法有形貌分析，物相分析，成分与价键分析和分子结构分析。为了对SnO 掺杂金属离子复合材料的性能进行研究，本文设计出了 2 微观结构表征方案，为微观结构研究做好了铺垫。 三．正文 3.1材料的制备及表征方法 纳米材料，并对其分别进行Cd,Ni等金属的掺杂。通采用水热法制备SnO 2 过X衍射分析仪(XRD)，X射线光电子能谱(XPS)等,得到薄膜的晶体结构以及表面的化学组成，原子价态，表面能态分布信息；通过扫描电镜(SEM)等得到材料的表面微观形貌信息；通过高分辨电子显微镜(HRTEM)得到材料的晶体取向， 3.2表征方案 3.2.1X衍射分析仪(XRD)

现代材料测试技术作业汇总

现代材料测试技术 作业

第一章X射线衍射分析 一、填空题 1、X射线从本质上说，和无线电波、可见光、γ射线一样，也是一种。 2、尽管衍射花样可以千变万化，但是它们的基本要素只有三个：即、、。 3、在X射线衍射仪法中，对X射线光源要有一个基本的要求，简单地说，对光源的基本要求是、、。 4、利用吸收限两边相差十分悬殊的特点，可制作滤波片。 5、测量X射线衍射线峰位的方法有七种，它们分别是、、 、、、、。 6、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是、 、。 7、特征X射线产生的根本原因是。 8、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是、 和字顺索引。 9、X射线衍射仪探测器的扫描方式可分、、三种。 10、实验证明，X射线管阳极靶发射出的X射线谱可分为两类：和 11、当X射线穿过物质时，由于受到散射，光电效应等的影响，强度会减弱，这种现象称为。 12、用于X射线衍射仪的探测器主要有、、、，其中和应 用较为普遍。 13、X射线在近代科学和工艺上的应用主要有、、三个方面 14、X射线管阳极靶发射出的X射线谱分为两类、。 15、当X射线照射到物体上时，一部分光子由于和原子碰撞而改变了前进的方向，造成散射线；另一部分光子可能被原子吸收，产生；再有部分光子的能量可能在与原子碰撞过程中传递给了原子，成为。 二、名词解释 X-射线的吸收、连续x射线谱、特征x射线谱、相干散射、非相干散射、荧光辐射、光电效应、俄歇电子、质量吸收系数、吸收限、 三、问答与计算 1、某晶体粉末样品的XRD数据如下，请按Hanawalt法和Fink法分别列出其所有可能的检索组。 2、产生特征X射线的根本原因是什么？ 3、简述特征X-射线谱的特点。 4、推导布拉格公式，画出示意图。 5、回答X射线连续光谱产生的机理。

现代测试技术复习要点

复习重点 第一章 信号分析基础（作业题重点） ——信号的分类： （确定性信号与非确定性信号） 1．确定性信号：是指可以用明确的数学关系式描述的信号。它可以进一步分为周期信号、非周期信号与准周期信号。 周期信号是指经过一段时间可以重复出现的信号，满足条件()()x t x t nT =+。 非周期信号：往往具有瞬变性。 准周期信号：周期信号与非周期信号的边缘。 2．非确定性信号：是指无法用明确的数学式描述，其幅值、相位变化是不可预知的，所描述的物理现象是一种随机过程，通常只能用概率统计的方法来描述它的某些特征。 （能量信号与功率信号） 1． 能量信号：在所分析的区间里面(,)-∞+∞，能量为有限值的信号称为能量信号，满足 条件： ()2 t dt x ∞ -∞ <∞? 2． 功率信号：有许多信号，它们在区间(,)-∞+∞内能量不是有限值。在这种情况下，研 究信号的平均功率更为合适。在区间12(,)t t 内，信号的平均功率()2 2 1 21 1t t P t dt x t t -= ? （连续时间信号与离散时间信号） 1． 连续时间信号：在所分析的时间间隔内，对于任意时间值，除若干个第一类间断点外， 都可以给出确定的函数值，此类信号称为连续时间信号或模拟信号。 2． 离散时间信号：又称时域离散信号或时间序列。它是在所分析的时间区间，在所规定的 不连续的瞬时给出函数值。可以分为两种情况：时间离散而幅值连续时，称为采样信号；时间离散而幅值量化时，称为数字信号。 ——信号的时域分析 （信号的时域统计分析） 1．均值：表示集合平均或数学期望值，也即信号的静态分量。用x μ表示。 2．均方值：也称平均功率，用2 x ψ表示。 3．方差：描述信号的波动分量，用2x σ表示。 三者之间的关系为：2 x ψ=2x σ+2 x μ 4．概率密度函数：随机信号的概率密度函数是表示幅值落在指定区间的概率。定义为 [] 0()1()lim lim lim x x x T P x x t x x T p x x x T ?→?→→∞<≤+???==?????? 5．概率分布函数：概率分布函数是信号幅值()x t 小于或等于某值x 的概率，其定义为：

材料分析测试技术习题及答案

材料分析测试技术习题及答案

第一章 一、选择题 1.用来进行晶体结构分析的X射线学分支是（） A.X射线透射学； B.X射线衍射学； C.X射线光谱学； D.其它 2. M层电子回迁到K层后，多余的能量放出的特征X射线称（） A.Kα； B. Kβ； C. Kγ； D. Lα。 3. 当X射线发生装置是Cu靶，滤波片应选（） A．Cu；B. Fe；C. Ni；D. Mo。

4. 当电子把所有能量都转换为X射线时，该X射线波长称（） A.短波限λ0； B. 激发限λk； C. 吸收限； D. 特征X射线 5.当X射线将某物质原子的K层电子打出去后，L层电子回迁K层，多余能量将另一个L 层电子打出核外，这整个过程将产生（）（多选题） A.光电子； B. 二次荧光； C. 俄歇电子； D. （A+C） 二、正误题 1. 随X射线管的电压升高，λ0和λk都随之

减小。（） 2. 激发限与吸收限是一回事，只是从不同角度看问题。（） 3. 经滤波后的X射线是相对的单色光。（） 4. 产生特征X射线的前提是原子内层电子被打出核外，原子处于激发状态。（） 5. 选择滤波片只要根据吸收曲线选择材料，而不需要考虑厚度。（） 三、填空题 1. 当X射线管电压超过临界电压就可以产生X射线和X射线。 2. X射线与物质相互作用可以产

生、、、、 、、、。 3. 经过厚度为H的物质后，X射线的强度为。 4. X射线的本质既是也是，具有性。 5. 短波长的X射线称，常用于；长波长的X射线称 ，常用于。 习题 1.X射线学有几个分支？每个分支的研究对象

材料测试技术课后题答案

大功率转靶衍射仪与普通衍射仪相比，在哪两方面有其优越性？ 答：①提高X射线强度；②缩短了试验时间 2、何为特征X射线谱？特征X射线的波长与（管电压）、（管电流）无关，只与（阳极材料）有关。 答：由若干条特定波长的谱线构成。当管电压超过一定的数值（激发电压V激）时产生。不同元素的阳极材料发出不同波长的X射线。因此叫特征X射线。 什么是Kα射线？在X射线衍射仪中使用的是什么类型的X射线？ 答：L壳层中的电子跳入K层空位时发出的X射线，称之为Kα射线。 Kα射线的强度大约是Kβ射线强度的5倍，因此，在实验中均采用Kα射线。 Kα谱线又可分为Kα1和Kα2，Kα1的强度是Kα2强度的2倍，且Kα1和Kα2射线的波长非常接近，仅相差0.004?左右，通常无法分辨，因此，一般用Kα来表示。但在实际实验中有可能会出现两者分开的情况。 Al是面心立方点阵，点阵常数a=4.049?，试求（111）和（200）晶面的面间距。计算公式为：dhkl=a(h2+k2+l2)-1/2 答：d111=4.049/(12+12+12)-1/2=2.338?；d200=4.049/(22)-1/2=2.0245? 说说不相干散射对于衍射分析是否有利？为什么？ 答：有利。不相干散射线由于波长各不相同，因此不会互相干涉形成衍射，所以它们散布于各个方向，强度一般很低，它们在衍射工作中只形成连续的背景。不相干散射的强度随sin θ/λ的增大而增强，而且原子序数越小的物质，其不相干散射愈大，造成对衍射分析工作的不利影响。 6、在X射线衍射分析中，为何要选用滤波片滤掉Kβ射线？说说滤波片材料的选取原则。实验中，分别用Cu靶和Mo靶，若请你选滤波片，分别选什么材料？ 答：（1）许多X射线工作都要求应用单色X射线，由于Kα谱线的强度高，因此当要用单色X射线时，一般总是选用Kα谱线。但从X射线管发出的X射线中，当有Kα线时，必定伴有Kβ谱线及连续光谱，这对衍射工作是不利的，必须设法除去或减弱之，通常使用滤波片来达到这一目的。 滤波片的选取原则： ①滤波片材料的原子序数一般比X射线管靶材料的原子序数小1或2； ②滤波片的厚度要适当选择，太厚则X射线强度损失太大，太薄则滤波片作用不明显，一般控制厚度使滤波后Kα线和Kβ线的强度比为600:1。 X射线滤波片的选择：当Z靶≤40时，Z滤= Z靶-1；当Z靶>40时，Z滤= Z靶-2. 故Cu靶选28镍片作滤波片；Mo靶选40锌片作滤波片。 产生衍射的两个基本条件是什么？ 答：产生衍射的两个基本条件：①必须有能够产生干涉的波动即要有X射线；②必须有周期性的散射中心即晶体中的原子。 2、画图说明何为衍射峰的积分强度、峰值强度、背景及半高宽。 结构因子的计算公式为F=fje2Лi(hxj+kyj+lzj)，该式表明：结构因子与（晶胞中原子种类）、（单晶中原子个数）、（原子在空间位置）、（原子散射原子）等四个因素有关。 4、X射线衍射产生的条件是什么？ 答：X射线衍射产生的充分必要条件： ①X射线衍射产生的必要条件是必须满足Bragg方程； ②X射线衍射产生的充分条件是结构因子不等于0。

现代测试技术试卷及部分答案

一、填空题（每小题1 分，共 10 分） 1. 当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=，其中0A 、0t 为常数时，该系统就能实现对信号的（ 不失真 ）测试。 2. 测试系统动态特性的描述函数主要有脉冲响应函数、传递函数和( 频率响应函数 )。 3. 周期信号的频域分析采用的数学工具是（ 傅里叶级数 ）。 4. 有源传感器一般是将非电量转换为电能量，称之为能量（ 转换 ）型传感器。 5. 压电式振动加速度传感器是利用某些材料的（ 压电效应 ）原理工作的。 6. 交流电桥的平衡条件是（ 两相对臂阻抗的乘机相等 ）。 7. 电容式传感器分为（ 极距变化 ）型电容传感器、面积变化型电容传感器和介质变化型电容传感器三大类。 8. 振动的激励方式通常有稳态正弦激振、（ 随机激振 ）和瞬态激振。 9. 随机信号的自功率谱密度函数的物理含义是（ 随机信号的自相关函数的傅里叶变换 ）。 二、单项选择题（每小题 1 分，共 15 分） 1．传感器在非电量电测系统中的作用是（ C ）。 (A) 将被测电量转换为电参量 (B) 将被测非电量转换为非电参量 (C) 将被测非电量转换为电参量 2. ( C )不属于测试系统的静态特性指标。 （A ）回程误差 （B ）灵敏度 （C ）阻尼系数 3． 频率响应函数H （j ω）是在（ A ）描述测试系统对正弦信号稳态响应特征的函数。 （A ）频率域内 （B ） 时间域内 （C ）幅值域内 4． 压电式传感器目前多用于测量（ B ）。 （A ）静态的力 （B ）物体运动速度 （C ）瞬态的力 5． 振动子FC6-1200的固有频率为1200Hz ，问用该振动子能不失真记录信号的频率范围是（ C ）。 （A ）0 - 1200 Hz （B ）>1200Hz （C ）0 - 600 Hz