材料測試方法知到智慧樹章節測試課后答案2024年秋江蘇大學第一章單元測試

點陣參數精確測定時，應盡可能選取高角度的衍射線。

A:對B:錯

答案:對材料的內應力分為三類，X射線衍射方法可以測定

A:第二類應力（微觀應力）B:D.A+B+CC:第一類應力（宏觀應力）D:第三類應力

答案:第一類應力（宏觀應力）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，這整個過程將產生

A:光電子B:俄歇電子C:二次熒光D:背散射電子

答案:光電子；俄歇電子；二次熒光在衍射儀的光學布置中，梭拉狹縫由一組平行的金屬薄片組成，其作用是限制射線在豎直方向的發散度

A:錯B:對

答案:對理論上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多少。

A:對B:錯

答案:對

第二章單元測試

一百多年前，倫琴發現了X射線（RenC,JiangL,KouJ,YanS,LiL,LiuM,DongX,ChenK,LiZ,LiZ,HuangX,TaiR.Developmentofmicro-LauetechniqueatShanghaiSynchrotronRadiationFacilityformaterialssciences.SciChinaMater2021,64(9):2348–2358），并因此獲得到1900年的諾貝爾物理學獎。請檢索相關文獻，并結合文獻內容和本課程所學內容針對以下問題進行分析討論：（1）倫琴是通過什么樣的裝置來發現X射線的？（2）根據該文獻所述X射線具有哪些特性？倫琴是通過怎樣的實驗來證實這些特性的？為什么可以證實？（3）根據文獻所述，X射線是怎樣測出來的？測的原理是怎樣的？從今天看來，當時所用的方法和現在的探測器原理有什么相似的地方？又有什么不同的地方？（4）根據文獻所述，X射線操縱的難點在什么地方？為什么？

答案:（1）倫琴是通過使用陰極射線管并在其附近放置涂有鉑氰化鋇的屏幕來發現X射線的。當他將管內的氣體抽至低真空狀態并通以高電壓時，意外地發現屏幕發出熒光。（2）根據文獻所述，X射線的特性包括穿透性、使某些物質發出熒光以及能夠拍攝出物體內部結構的照片。倫琴通過一系列實驗驗證了這些特性：他讓X射線穿過不同的物質，觀察到它們在屏幕上留下的不同強度的陰影，證明了X射線的穿透力；利用熒光效應，他展示了X射線能使特定物質發光；他還拍攝了他妻子手指的X射線照片，首次展示了X射線的成像能力，從而證實了這些特性。（3）文獻中提到的X射線測量方法可能涉及微-Laue技術，這是一種基于X射線衍射原理的技術，用于分析材料的晶體結構。原理上，當X射線照射到晶體上時，會按照布拉格定律發生衍射，形成特定角度的衍射斑點，通過分析這些斑點可以得到晶體結構信息。與當時的探測方法相比，現代技術通常采用更高級的探測器如CCD或像素探測器，具有更高的靈敏度和分辨率，且能進行快速的數據采集和處理。相似之處在于基本的衍射原理未變，都是利用X射線與物質的相互作用來獲取信息；不同之處主要在于技術手段的進步，如數字化記錄、自動化分析以及更高效的光源等。（4）X射線操縱的難點在于其對樣品的高能量作用可能導致樣品損傷，尤其是在生物樣本和脆弱材料的研究中。此外，精確控制X射線的聚焦、方向和強度也是一大挑戰，這要求高度先進的光學元件和精密的實驗設計。這些難點源于X射線本身的物理性質，即其極短波長和強穿透力，這既提供了研究材料內部結構的獨特能力，也帶來了操控上的復雜性。閃爍體計數器探測信號是基于信號作用于閃爍體產生光、所產生的光作用于光敏陰極而產生電信號來實現探測的。

A:對B:錯

答案:對對于給定原子，其Kα線的波長比Kβ線波長短。

A:錯B:對

答案:錯下列哪些信號可通過電子束與固體物質作用產生？

A:特征X射線B:背散射電子C:二次電子D:俄歇電子

答案:特征X射線；背散射電子；二次電子；俄歇電子電磁透鏡可用于（）的聚焦。

A:原子B:可見光C:X射線D:電子束

答案:電子束假設電子從燈絲上逸出時的能量為0，請問在加速電壓為10000V時電子最終的能量大約是多少？

A:10000eVB:10000JC:1.6eVD:1.6×10-15eV

答案:10000eV

第三章單元測試

2018年，西安交通大學的RenChenyu等人報道了上海材料科學同步輻射裝置微束技術的發展（RenC,JiangL,KouJ,YanS,LiL,LiuM,DongX,ChenK,LiZ,LiZ,HuangX,TaiR.Developmentofmicro-LauetechniqueatShanghaiSynchrotronRadiationFacilityformaterialssciences.SciChinaMater2021,64(9):2348–2358），他們展示了上海材料科學同步輻射裝置微束技術的特征和性能。請檢索相關文獻，并結合文獻內容和本課程所學內容針對以下問題進行分析討論：（1）該文獻所述的工作有什么價值（重要性和意義在哪）？（2）該文獻所述的微細勞厄技術與本章所學習的粉末衍射法有什么區別？又有什么聯系？現在衍射儀應用已經很普遍，發展微區勞厄技術有什么優勢？（3）為了證實該文獻所述的微細勞厄技術的性能，作者都作了哪些展示？請將作者所要證實的技術特征和作者給出的測試結果圖片的特征對應起來，所展示的結果說明該技術的性能了嗎？（4）通過一般的X射線衍射儀來實現微細勞厄技術的難點在什么地方？

答案:（1）該文獻所述的工作價值在于推動了材料科學領域中微觀結構分析技術的發展，特別是在使用同步輻射光源進行微區結構分析方面。它的重要性與意義體現在能夠提供更高空間分辨率和更精細的晶體結構信息，有助于深入理解材料的微觀機制，促進新材料的研發與現有材料性能的優化。（2）微細勞厄技術與粉末衍射法的主要區別在于：微細勞厄技術能夠實現微米乃至納米尺度上樣品的原位分析，具有更高的空間分辨率；而粉末衍射法通常是對樣品的宏觀混合相進行平均信息的獲取，分辨率較低。它們之間的聯系在于都是基于X射線衍射原理，用于分析材料的晶體結構。發展微區勞厄技術的優勢在于能夠實現對復雜材料中微小區域結構的直接、無損和高精度測量，這對于研究材料的局部異質性、缺陷、界面效應等至關重要。（3）作者通過展示微細勞厄技術在不同材料上的應用實例，包括高分辨的晶粒取向映射、微區應力分析及缺陷檢測等，驗證了該技術的性能。具體測試結果圖片特征與技術特征的對應表明，技術成功實現了對微小樣品區域的精確結構解析，證明了其在空間分辨率、數據質量和分析深度方面的優越性。（4）實現微細勞厄技術的難點主要包括：需要高度穩定和精確的光束定位系統以保證對微小區域的準確照射；同步輻射光源的時間分配和使用效率；高靈敏度探測器的開發，以便捕捉微弱信號；以及復雜的數據處理算法，用于從大量數據中快速準確提取有用信息。這些技術挑戰限制了一般X射線衍射儀在微區分析中的應用，突顯了微細勞厄技術發展的必要性和創新性。X射線衍射法測定結晶度是通過測定樣品中晶相與非晶相的衍射方位來實現的

A:錯B:對

答案:錯非晶物質的衍射圖由少數漫散峰組成

A:對B:錯

答案:對

脈沖高度分析器可以剔除那些對衍射分析不需要的干擾脈沖，從而達到降低背底和提高峰背比的作用

A:對B:錯

答案:對X射線衍射方法有哪些？

A:勞埃法B:粉末法C:布拉格法D:周轉晶體法

答案:勞埃法；粉末法；周轉晶體法X射線衍射儀常規測量中衍射強度的測量方法有哪些？

A:快速掃描B:步進掃描C:間歇掃描D:連續掃描

答案:步進掃描；連續掃描

第四章單元測試

2013年，燕山大學的田永君團隊報道了超硬納米孿生立方氮化硼（cBN）的工作（TianY,XuBo,YuD,MaY,WangY,JiangY,HuW,TangC,GaoY,LuoK,ZhaoZ,WangL-M,WenB,HeJ,LiuZ.Ultrahardnanotwinnedcubicboronnitride.Nature,2013,493:385-388.），他們使用特制的具有洋蔥狀嵌套結構、具有固有的褶皺BN層和許多堆疊缺陷的納米顆粒作為前驅體制備出了由平均厚度為3.8nm的精細孿晶疇主導的納米結構的cBN，所制備出的納米孿生立方氮化硼具有超硬性能。請查閱相關文獻，并結合文獻內容和本課程所學內容針對以下問題進行分析討論：（1）該文獻所述的工作有什么價值（重要性和意義在哪）？（2）為了證實該文獻所述的前驅體特征和最終產物的特征，需要采用什么測試手段進行測試分析？測試分析的原理是什么？（3）該文獻中涉及到納米材料、納米孿晶、層錯、晶界等微結構。在測試結果（襯度圖）中這些微結構具有什么特征（根據什么原則來判定文獻中所標注的部分是特定的微結構）？（4）文獻測試結果中給出了透射電鏡襯度圖和衍射斑點，并標出相關的指數，這些指數之間有什么對應關系嗎？這些指數是依據怎樣的原理來標定的（斑點指數間需要滿足什么關系）？（5）請將作者所要證實的結構特征和作者給出的測試結果圖片的結構特征對應起來，然后評價以下測試結果有沒有完全說明作者所要證實cBN的結構特征。

答案:（1）該工作的重要性和意義在于：成功合成了超硬納米孿生立方氮化硼材料，不僅推進了超硬材料領域的發展，還可能為工業切割、鉆探等極端條件下的耐磨工具提供新型高性能材料。（2）測試手段及原理包括：-透射電子顯微鏡（TEM）：用于觀察材料的微觀結構，包括納米顆粒、孿晶界、層錯等，原理是電子束穿透樣品后形成圖像，分辨率高，能直接觀察原子排列。-選區電子衍射（SAED）：用于分析材料的晶體結構和取向，原理是選取樣品上特定區域進行電子衍射，通過分析衍射花樣確定晶體結構和缺陷。-高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）：更詳細地觀察晶格結構，確認孿晶層厚度和晶體完整性。-X射線衍射（XRD）：整體評估樣品的結晶度和相結構，原理基于布拉格定律，通過測量X射線的散射角度確定晶面間距。（3）在測試結果中，這些微結構的特征通常表現為：-納米材料：呈現為小尺寸的顆粒或結構，與常規尺度材料相比，顯示獨特的物理化學性質。-納米孿晶：在TEM圖像中表現為重復且緊密排列的平行條紋或界面，間距均勻，表明晶體內部存在大量細小的孿晶結構。-層錯：在高分辨圖像中可能顯示為局部晶格失配或額外的明暗條紋，表明原子層之間的不規則堆垛。-晶界：在TEM圖像中通常呈現為對比度變化的區域，反映不同晶粒間的界面。（4）透射電鏡襯度圖和衍射斑點中的指數對應關系及標定原理：-衍射斑點的指數（如111,200等）代表了晶體中特定晶面間的角度關系，這些指數需滿足布拉格方程，即nλ=2d*sinθ，其中n為整數，λ為入射波長，d為晶面間距，θ為衍射角。-襯度圖中特定的微結構（如孿晶界、層錯）與衍射斑點的對應，可以通過分析特定斑點的強度變化或缺失來判斷，因為這些缺陷會干擾晶體的周期性，影響衍射圖案。（5）評價：根據文獻提供的透射電鏡圖像和衍射斑點圖，如果能夠清晰展示出預期的納米孿晶結構、層錯和晶界特征，并且衍射斑點分析能夠與預期的cBN晶體結構相匹配，同時斑點的指數能夠準確對應到材料的特定晶面，則可以認為測試結果較為全面地證實了作者所提出的cBN的納米孿晶結構特征。但具體是否“完全”說明還需詳細比對所有數據和分析結果。電子衍射與X射線衍射均是以滿足______作為產生衍射的必要條件。

答案:0用愛瓦爾德球圖解說明電子衍射過程中，以下錯誤的是（）。（）

A:O*是倒易原點B:k是衍射波的波矢量C:倒易陣點G落在愛瓦爾德球的球面上D:O是愛瓦爾德球的球心

答案:k是衍射波的波矢量關于電子衍射與X射線衍射的說法，以下正確的是（

）。

A:電子衍射的反射球半徑小B:X射線的衍射角相對較大C:電子衍射的散射能力高D:二者采用的光源是一致的

答案:X射線的衍射角相對較大；電子衍射的散射能力高晶體正空間中的點陣晶面對應倒易空間中的點。

A:錯B:對

答案:對調節中間鏡使中間鏡的物平面和物鏡的像平面重合，實現電子衍射操作。

A:錯B:對

答案:錯

第五章單元測試

2018年，湖南大學的PanShuaijun團隊報道了對超低表面張力液體具有超強拒油性的涂層工作(PanS,GuoR,Bj?mmalmM,RichardsonJJ,LiL,PengC,Bertleff-ZieschangN,XuW,JiangJ,CarusoF.Coatingssuper-repellenttoultralowsurfacetensionliquids.NatureMaterials,2018,17:1040-1047.),他們使用氟硅烷和氰基丙烯酸酯混合物自底向上制備超拒油涂料，將涂層組裝成具有局部多凹入分級結構的薄膜以實現超疏油性能。請檢索相關文獻，并結合文獻內容和本課程所學內容針對以下問題進行分析討論：(1)該文獻所述的工作有什么價值(重要性和意義在哪)?(2)為了證實該文獻所述的超疏油表面的微結構特征，需要采用什么測試手段進行測試分析?測試分析的原理是什么?(3)該文獻中涉及到表面上的超疏油區域和超親油區域，兩種在成分上有差別，可以通過什么手段來表征微觀區域的這種差別?依據的原理是什么?(4)文獻表征元素組成時需要足夠高的電子加速電壓，為什么?請分別大致計算一下測試氧元素和碳元素需要多高的電子加速電壓?(5)請將作者所要證實的結構特征和作者給出的測試結果圖片的結構特征對應起來，然后評價以下測試吉果有沒有完全說明作者所要證實表面的結構特征。

答案:1)該文獻所述工作的價值在于開發出一種新型超拒油涂層材料，通過氟硅烷和氰基丙烯酸酯的創新組合，實現了對超低表面張力液體的超強拒油性。這一成果在防腐、自清潔材料、油水分離技術以及微流控器件等領域具有重要意義，能夠推動相關行業的技術進步和應用拓展。2)驗證超疏油表面微結構特征通常采用掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)。SEM可以提供表面形貌的高分辨率圖像，揭示多級結構的細節；AFM則能測量表面的粗糙度和微納結構。測試分析的原理是利用電子束或微小探針與樣品表面相互作用產生的信號，來重構樣品表面的三維形貌信息。3)表征微觀區域成分差別的手段主要是能量散射光譜(EDS)或X射線光電子能譜(XPS)。這兩種技術都能在