材料測(cè)試方法知到智慧樹(shù)章節(jié)測(cè)試課后答案2024年秋江蘇大學(xué)

材料測(cè)試方法知到智慧樹(shù)章節(jié)測(cè)試課后答案2024年秋江蘇大學(xué)第一章單元測(cè)試

點(diǎn)陣參數(shù)精確測(cè)定時(shí)，應(yīng)盡可能選取高角度的衍射線。

A:對(duì)B:錯(cuò)

答案:對(duì)材料的內(nèi)應(yīng)力分為三類，X射線衍射方法可以測(cè)定

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

答案:第一類應(yīng)力（宏觀應(yīng)力）當(dāng)X射線將某物質(zhì)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(gè)L層電子打出核外，這整個(gè)過(guò)程將產(chǎn)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(xué)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(fā)散度

A:錯(cuò)B:對(duì)

答案:對(duì)理論上X射線物相定性分析可以告訴我們被測(cè)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(duì)B:錯(cuò)

答案:對(duì)

第二章單元測(cè)試

一百多年前，倫琴發(fā)現(xiàn)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(xué)獎(jiǎng)。請(qǐng)檢索相關(guān)文獻(xiàn)，并結(jié)合文獻(xiàn)內(nèi)容和本課程所學(xué)內(nèi)容針對(duì)以下問(wèn)題進(jìn)行分析討論：（1）倫琴是通過(guò)什么樣的裝置來(lái)發(fā)現(xiàn)X射線的？（2）根據(jù)該文獻(xiàn)所述X射線具有哪些特性？倫琴是通過(guò)怎樣的實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)這些特性的？為什么可以證實(shí)？（3）根據(jù)文獻(xiàn)所述，X射線是怎樣測(cè)出來(lái)的？測(cè)的原理是怎樣的？從今天看來(lái)，當(dāng)時(shí)所用的方法和現(xiàn)在的探測(cè)器原理有什么相似的地方？又有什么不同的地方？（4）根據(jù)文獻(xiàn)所述，X射線操縱的難點(diǎn)在什么地方？為什么？

答案:（1）倫琴是通過(guò)使用陰極射線管并在其附近放置涂有鉑氰化鋇的屏幕來(lái)發(fā)現(xiàn)X射線的。當(dāng)他將管內(nèi)的氣體抽至低真空狀態(tài)并通以高電壓時(shí)，意外地發(fā)現(xiàn)屏幕發(fā)出熒光。（2）根據(jù)文獻(xiàn)所述，X射線的特性包括穿透性、使某些物質(zhì)發(fā)出熒光以及能夠拍攝出物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的照片。倫琴通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這些特性：他讓X射線穿過(guò)不同的物質(zhì)，觀察到它們?cè)谄聊簧狭粝碌牟煌瑥?qiáng)度的陰影，證明了X射線的穿透力；利用熒光效應(yīng)，他展示了X射線能使特定物質(zhì)發(fā)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(shí)了這些特性。（3）文獻(xiàn)中提到的X射線測(cè)量方法可能涉及微-Laue技術(shù)，這是一種基于X射線衍射原理的技術(shù)，用于分析材料的晶體結(jié)構(gòu)。原理上，當(dāng)X射線照射到晶體上時(shí)，會(huì)按照布拉格定律發(fā)生衍射，形成特定角度的衍射斑點(diǎn)，通過(guò)分析這些斑點(diǎn)可以得到晶體結(jié)構(gòu)信息。與當(dāng)時(shí)的探測(cè)方法相比，現(xiàn)代技術(shù)通常采用更高級(jí)的探測(cè)器如CCD或像素探測(cè)器，具有更高的靈敏度和分辨率，且能進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)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(zhì)的相互作用來(lái)獲取信息；不同之處主要在于技術(shù)手段的進(jìn)步，如數(shù)字化記錄、自動(dòng)化分析以及更高效的光源等。（4）X射線操縱的難點(diǎn)在于其對(duì)樣品的高能量作用可能導(dǎo)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(qiáng)度也是一大挑戰(zhàn)，這要求高度先進(jìn)的光學(xué)元件和精密的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。這些難點(diǎn)源于X射線本身的物理性質(zhì)，即其極短波長(zhǎng)和強(qiáng)穿透力，這既提供了研究材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的獨(dú)特能力，也帶來(lái)了操控上的復(fù)雜性。閃爍體計(jì)數(shù)器探測(cè)信號(hào)是基于信號(hào)作用于閃爍體產(chǎn)生光、所產(chǎn)生的光作用于光敏陰極而產(chǎn)生電信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)探測(cè)的。

A:對(duì)B:錯(cuò)

答案:對(duì)對(duì)于給定原子，其Kα線的波長(zhǎng)比Kβ線波長(zhǎng)短。

A:錯(cuò)B:對(duì)

答案:錯(cuò)下列哪些信號(hào)可通過(guò)電子束與固體物質(zhì)作用產(chǎn)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(jiàn)光C:X射線D:電子束

答案:電子束假設(shè)電子從燈絲上逸出時(shí)的能量為0，請(qǐng)問(wèn)在加速電壓為10000V時(shí)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(cè)試

2018年，西安交通大學(xué)的RenChenyu等人報(bào)道了上海材料科學(xué)同步輻射裝置微束技術(shù)的發(fā)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(xué)同步輻射裝置微束技術(shù)的特征和性能。請(qǐng)檢索相關(guān)文獻(xiàn)，并結(jié)合文獻(xiàn)內(nèi)容和本課程所學(xué)內(nèi)容針對(duì)以下問(wèn)題進(jìn)行分析討論：（1）該文獻(xiàn)所述的工作有什么價(jià)值（重要性和意義在哪）？（2）該文獻(xiàn)所述的微細(xì)勞厄技術(shù)與本章所學(xué)習(xí)的粉末衍射法有什么區(qū)別？又有什么聯(lián)系？現(xiàn)在衍射儀應(yīng)用已經(jīng)很普遍，發(fā)展微區(qū)勞厄技術(shù)有什么優(yōu)勢(shì)？（3）為了證實(shí)該文獻(xiàn)所述的微細(xì)勞厄技術(shù)的性能，作者都作了哪些展示？請(qǐng)將作者所要證實(shí)的技術(shù)特征和作者給出的測(cè)試結(jié)果圖片的特征對(duì)應(yīng)起來(lái)，所展示的結(jié)果說(shuō)明該技術(shù)的性能了嗎？（4）通過(guò)一般的X射線衍射儀來(lái)實(shí)現(xiàn)微細(xì)勞厄技術(shù)的難點(diǎn)在什么地方？

答案:（1）該文獻(xiàn)所述的工作價(jià)值在于推動(dòng)了材料科學(xué)領(lǐng)域中微觀結(jié)構(gòu)分析技術(shù)的發(fā)展，特別是在使用同步輻射光源進(jìn)行微區(qū)結(jié)構(gòu)分析方面。它的重要性與意義體現(xiàn)在能夠提供更高空間分辨率和更精細(xì)的晶體結(jié)構(gòu)信息，有助于深入理解材料的微觀機(jī)制，促進(jìn)新材料的研發(fā)與現(xiàn)有材料性能的優(yōu)化。（2）微細(xì)勞厄技術(shù)與粉末衍射法的主要區(qū)別在于：微細(xì)勞厄技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)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(duì)樣品的宏觀混合相進(jìn)行平均信息的獲取，分辨率較低。它們之間的聯(lián)系在于都是基于X射線衍射原理，用于分析材料的晶體結(jié)構(gòu)。發(fā)展微區(qū)勞厄技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)雜材料中微小區(qū)域結(jié)構(gòu)的直接、無(wú)損和高精度測(cè)量，這對(duì)于研究材料的局部異質(zhì)性、缺陷、界面效應(yīng)等至關(guān)重要。（3）作者通過(guò)展示微細(xì)勞厄技術(shù)在不同材料上的應(yīng)用實(shí)例，包括高分辨的晶粒取向映射、微區(qū)應(yīng)力分析及缺陷檢測(cè)等，驗(yàn)證了該技術(shù)的性能。具體測(cè)試結(jié)果圖片特征與技術(shù)特征的對(duì)應(yīng)表明，技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)微小樣品區(qū)域的精確結(jié)構(gòu)解析，證明了其在空間分辨率、數(shù)據(jù)質(zhì)量和分析深度方面的優(yōu)越性。（4）實(shí)現(xiàn)微細(xì)勞厄技術(shù)的難點(diǎn)主要包括：需要高度穩(wěn)定和精確的光束定位系統(tǒng)以保證對(duì)微小區(qū)域的準(zhǔn)確照射；同步輻射光源的時(shí)間分配和使用效率；高靈敏度探測(cè)器的開(kāi)發(fā)，以便捕捉微弱信號(hào)；以及復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理算法，用于從大量數(shù)據(jù)中快速準(zhǔn)確提取有用信息。這些技術(shù)挑戰(zhàn)限制了一般X射線衍射儀在微區(qū)分析中的應(yīng)用，突顯了微細(xì)勞厄技術(shù)發(fā)展的必要性和創(chuàng)新性。X射線衍射法測(cè)定結(jié)晶度是通過(guò)測(cè)定樣品中晶相與非晶相的衍射方位來(lái)實(shí)現(xiàn)的

A:錯(cuò)B:對(duì)

答案:錯(cuò)非晶物質(zhì)的衍射圖由少數(shù)漫散峰組成

A:對(duì)B:錯(cuò)

答案:對(duì)

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

A:對(duì)B:錯(cuò)

答案:對(duì)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(zhuǎn)晶體法

答案:勞埃法；粉末法；周轉(zhuǎn)晶體法X射線衍射儀常規(guī)測(cè)量中衍射強(qiáng)度的測(cè)量方法有哪些？

A:快速掃描B:步進(jìn)掃描C:間歇掃描D:連續(xù)掃描

答案:步進(jìn)掃描；連續(xù)掃描

第四章單元測(cè)試

2013年，燕山大學(xué)的田永君團(tuán)隊(duì)報(bào)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(jié)構(gòu)、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(qū)體制備出了由平均厚度為3.8nm的精細(xì)孿晶疇主導(dǎo)的納米結(jié)構(gòu)的cBN，所制備出的納米孿生立方氮化硼具有超硬性能。請(qǐng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，并結(jié)合文獻(xiàn)內(nèi)容和本課程所學(xué)內(nèi)容針對(duì)以下問(wèn)題進(jìn)行分析討論：（1）該文獻(xiàn)所述的工作有什么價(jià)值（重要性和意義在哪）？（2）為了證實(shí)該文獻(xiàn)所述的前驅(qū)體特征和最終產(chǎn)物的特征，需要采用什么測(cè)試手段進(jìn)行測(cè)試分析？測(cè)試分析的原理是什么？（3）該文獻(xiàn)中涉及到納米材料、納米孿晶、層錯(cuò)、晶界等微結(jié)構(gòu)。在測(cè)試結(jié)果（襯度圖）中這些微結(jié)構(gòu)具有什么特征（根據(jù)什么原則來(lái)判定文獻(xiàn)中所標(biāo)注的部分是特定的微結(jié)構(gòu)）？（4）文獻(xiàn)測(cè)試結(jié)果中給出了透射電鏡襯度圖和衍射斑點(diǎn)，并標(biāo)出相關(guān)的指數(shù)，這些指數(shù)之間有什么對(duì)應(yīng)關(guān)系嗎？這些指數(shù)是依據(jù)怎樣的原理來(lái)標(biāo)定的（斑點(diǎn)指數(shù)間需要滿足什么關(guān)系）？（5）請(qǐng)將作者所要證實(shí)的結(jié)構(gòu)特征和作者給出的測(cè)試結(jié)果圖片的結(jié)構(gòu)特征對(duì)應(yīng)起來(lái)，然后評(píng)價(jià)以下測(cè)試結(jié)果有沒(méi)有完全說(shuō)明作者所要證實(shí)cBN的結(jié)構(gòu)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(jìn)了超硬材料領(lǐng)域的發(fā)展，還可能為工業(yè)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(cè)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(jié)構(gòu)，包括納米顆粒、孿晶界、層錯(cuò)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(qū)電子衍射（SAED）：用于分析材料的晶體結(jié)構(gòu)和取向，原理是選取樣品上特定區(qū)域進(jìn)行電子衍射，通過(guò)分析衍射花樣確定晶體結(jié)構(gòu)和缺陷。-高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）：更詳細(xì)地觀察晶格結(jié)構(gòu)，確認(rèn)孿晶層厚度和晶體完整性。-X射線衍射（XRD）：整體評(píng)估樣品的結(jié)晶度和相結(jié)構(gòu)，原理基于布拉格定律，通過(guò)測(cè)量X射線的散射角度確定晶面間距。（3）在測(cè)試結(jié)果中，這些微結(jié)構(gòu)的特征通常表現(xiàn)為：-納米材料：呈現(xiàn)為小尺寸的顆?；蚪Y(jié)構(gòu)，與常規(guī)尺度材料相比，顯示獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)。-納米孿晶：在TEM圖像中表現(xiàn)為重復(fù)且緊密排列的平行條紋或界面，間距均勻，表明晶體內(nèi)部存在大量細(xì)小的孿晶結(jié)構(gòu)。-層錯(cuò)：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(guī)則堆垛。-晶界：在TEM圖像中通常呈現(xiàn)為對(duì)比度變化的區(qū)域，反映不同晶粒間的界面。（4）透射電鏡襯度圖和衍射斑點(diǎn)中的指數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系及標(biāo)定原理：-衍射斑點(diǎn)的指數(shù)（如111,200等）代表了晶體中特定晶面間的角度關(guān)系，這些指數(shù)需滿足布拉格方程，即nλ=2d*sinθ，其中n為整數(shù)，λ為入射波長(zhǎng)，d為晶面間距，θ為衍射角。-襯度圖中特定的微結(jié)構(gòu)（如孿晶界、層錯(cuò)）與衍射斑點(diǎn)的對(duì)應(yīng)，可以通過(guò)分析特定斑點(diǎn)的強(qiáng)度變化或缺失來(lái)判斷，因?yàn)檫@些缺陷會(huì)干擾晶體的周期性，影響衍射圖案。（5）評(píng)價(jià)：根據(jù)文獻(xiàn)提供的透射電鏡圖像和衍射斑點(diǎn)圖，如果能夠清晰展示出預(yù)期的納米孿晶結(jié)構(gòu)、層錯(cuò)和晶界特征，并且衍射斑點(diǎn)分析能夠與預(yù)期的cBN晶體結(jié)構(gòu)相匹配，同時(shí)斑點(diǎn)的指數(shù)能夠準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)到材料的特定晶面，則可以認(rèn)為測(cè)試結(jié)果較為全面地證實(shí)了作者所提出的cBN的納米孿晶結(jié)構(gòu)特征。但具體是否“完全”說(shuō)明還需詳細(xì)比對(duì)所有數(shù)據(jù)和分析結(jié)果。電子衍射與X射線衍射均是以滿足______作為產(chǎn)生衍射的必要條件。

答案:0用愛(ài)瓦爾德球圖解說(shuō)明電子衍射過(guò)程中，以下錯(cuò)誤的是（）。（）

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

答案:k是衍射波的波矢量關(guān)于電子衍射與X射線衍射的說(shuō)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(duì)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(duì)較大；電子衍射的散射能力高晶體正空間中的點(diǎn)陣晶面對(duì)應(yīng)倒易空間中的點(diǎn)。

A:錯(cuò)B:對(duì)

答案:對(duì)調(diào)節(jié)中間鏡使中間鏡的物平面和物鏡的像平面重合，實(shí)現(xiàn)電子衍射操作。

A:錯(cuò)B:對(duì)

答案:錯(cuò)

第五章單元測(cè)試

2018年，湖南大學(xué)的PanShuaijun團(tuán)隊(duì)報(bào)道了對(duì)超低表面張力液體具有超強(qiáng)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(jí)結(jié)構(gòu)的薄膜以實(shí)現(xiàn)超疏油性能。請(qǐng)檢索相關(guān)文獻(xiàn)，并結(jié)合文獻(xiàn)內(nèi)容和本課程所學(xué)內(nèi)容針對(duì)以下問(wèn)題進(jìn)行分析討論：(1)該文獻(xiàn)所述的工作有什么價(jià)值(重要性和意義在哪)?(2)為了證實(shí)該文獻(xiàn)所述的超疏油表面的微結(jié)構(gòu)特征，需要采用什么測(cè)試手段進(jìn)行測(cè)試分析?測(cè)試分析的原理是什么?(3)該文獻(xiàn)中涉及到表面上的超疏油區(qū)域和超親油區(qū)域，兩種在成分上有差別，可以通過(guò)什么手段來(lái)表征微觀區(qū)域的這種差別?依據(jù)的原理是什么?(4)文獻(xiàn)表征元素組成時(shí)需要足夠高的電子加速電壓，為什么?請(qǐng)分別大致計(jì)算一下測(cè)試氧元素和碳元素需要多高的電子加速電壓?(5)請(qǐng)將作者所要證實(shí)的結(jié)構(gòu)特征和作者給出的測(cè)試結(jié)果圖片的結(jié)構(gòu)特征對(duì)應(yīng)起來(lái)，然后評(píng)價(jià)以下測(cè)試吉果有沒(méi)有完全說(shuō)明作者所要證實(shí)表面的結(jié)構(gòu)特征。

答案:1)該文獻(xiàn)所述工作的價(jià)值在于開(kāi)發(fā)出一種新型超拒油涂層材料，通過(guò)氟硅烷和氰基丙烯酸酯的創(chuàng)新組合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)超低表面張力液體的超強(qiáng)拒油性。這一成果在防腐、自清潔材料、油水分離技術(shù)以及微流控器件等領(lǐng)域具有重要意義，能夠推動(dòng)相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用拓展。2)驗(yàn)證超疏油表面微結(jié)構(gòu)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(jí)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)；AFM則能測(cè)量表面的粗糙度和微納結(jié)構(gòu)。測(cè)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(chǎn)生的信號(hào)，來(lái)重構(gòu)樣品表面的三維形貌信息。3)表征微觀區(qū)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(shù)都能在