新材料测试(修改)

材料测试技术复习题1. 与其他表面分析技术相比，STM具有哪些独特的优点① 具有原子级高分辨率，STM在平行于样品表面方向上的分辨 率分别可达0.1 nm和0.01 nm,即可以分辨出单个原子。② 可实时得到实空间中样品表面的三维图像，可用于具有周期性 或不具备周期性的表面结构的研究，这种可实吋观察的?#38405;?#21487;用于表 而扩散等动态过程的研究。③ 可以观察单个原子层的局部表面结构，而不是对体相或整个表 面的平均性质，因而可直接观察到表面?#27605;蕁?#34920;面重构、表面吸附体 的形态和位置，以及由吸附体引起的表面重构等。④ 可在真空、大气、常温等不同环境下工作，样品甚至可浸在水 和其他溶液中不需要特别的制样技术并且探测过程对样品无损伤.⑤ 配合扫描隧道谱（STS）可以得到有关表面电子结构的信息， 例如表面不同层次的态密度。表面电子阱、电荷密度波、表面势垒的 变化和能隙结构等。⑥ 利用STM针尖，可实现对原了和分了的移动和操纵，这为纳 ?#21331;?#25216;的全面发展奠定了基础⑵。2. 扫描隧道显微镜的工作原理基于量子力学屮的隧道效应，对于经典物理学来说，当一个粒子 的动能E低于前方势垒的高度时，他不可能越过此势垒，即透射系数 等于零，粒子将完全被弹回，而按照量子力学的计算，在?#35805;?#24773;况下， 其透射系数不等于零，也就是说，粒子可以穿过比它能量更高的势垒,这个现象称为隧道效应。3.扫描隧道显微镜工作方式扫描隧道显微镜主要有两种工作模式?#27721;?#30005;流模式和恒高度模式。4. 原子力显微镜原子力显微镜是将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另一端有-微小的针尖，针尖与样品表面轻轻接触，由于针尖尖端原子与 样品表面原子间存在极微弱的排斥力，通过在扫描时控制这种力的恒 定，带有针尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力的等位 面而在垂直于样品的表面方向起伏运动。利用光学检测法或隧道电流 检测法，可测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，从而可以获得样 品表面形貌的信息。5. 原子力显微镜的缺点受样品因素限?#24179;?#22823;（不可避免，针尖易磨钝&受污染，磨损无法修复，污染清洗困难）。针尖一样品间作用力较小。6. 原子力显微镜的运用AFM可以满足多种样品的要求，用于多种?#20302;?#30340;?#19978;瘢?#37327;了点,生物分子，多聚点，单体的自组装。7.原子力显微镜是利用微小探针与待测物Z间交互作用力，来呈现待测物的表面之物理特性，所以在原子力显微镜中也利用排斥力与吸引力的方式发展出两种操作模式。8. 热分析技术 热分析是在程序控制温度下，测?#35838;?#36136;的物理性质随温度变化的一类技术。9. 差热分析在程序温度下，测物质和参比物的温度差与温度关系的技术。10. 分析以下图形?#24471;?#27599;一个峰形代表的物理意义水铝石AI(OH)3N7OC左右■舉如三水帕b解分Bft 矢OH33OP左右焙件烫■: ■三水像4T JK戻大奶分OH.转化虛错石 3SOP 左石.IRIB ■■水有 OHflft 奂?林化* AUOs高岭石 AI2Si2O5(OH)45609.91熄停矢■:?高"石理墓恋 出，结材■拆Jft韭品査loooc左右，?#39029;?Ai?o? MA123OC左右r敢热?妙成具*石?#33258;?#30707; CaMg(CO3)2<a)<b)答：140,180,205° C三个峰不同温度下失水，450° C下一个峰同时失CO。11. 热重分析(TGA)在程序控制温度下测量获得物质的质量与温度关系的一种技术。12. 阐述DSC技术的原理和特点答?#21644;?#36807;对试样因发生热效应而发生?#21738;?#37327;变化进行及时的应有 的补偿，保持试样与参比物之间温度始终保持相同，无温差、无热传 递，使?#20154;?#22833;小，检测信号大。因此在灵敏度和精度方面?#21363;?#26377;提高。DSC与DTA比较：DTA定性分析 测量范围大DSC定量分析 测量范围800摄氏度以下(1650摄氏度)DSC的温度、能量和量程校止——利用标准物质的熔融转变温度进行温度校正——利用高纯金属钢(Tn)标准熔融热容进行能量校正——利用锢进行量程校止.DSC与DTA比较，在差热分析中试样发生热效应时，试样的实际温 度已不是程序升温所控制的温度，试样本身在发生热效应时的升温速 度是非线性的。而且在发生热效应时，试样与参比物及试样周围的环境有了较大的温 差，它们之间会进行热传递，?#26723;土?#28909;效应测量的灵敏度和精?#33539;取?差示扫描量热分析克服了差热分析的这个缺点，试样的吸、放热量能 及时得到应有的补偿，同时试样与参比物之间的温度始终保持相同, 无温差、无热传递，使?#20154;?#22833;少，检测信号大。故而差示扫描量热分 析在检测灵敏度和检测精?#33539;?#19978;都耍优于差热分析。DSC的另一个突出的特点是DSC曲线离开基线的位移代表试样吸热 或放热的速度，是以mJ/s为单位来记录的，DSC曲线所包围的面积 是H的直接度量。13. 无损检测无损检测：在不破坏前提下，检查工件宏观?#27605;?#25110;测量工件特征 的各种技术方法的统称。无损探伤：检测工件宏观?#27605;?#30340;无损检测14. 超声检测超声波在被检测材料中传播时，材料的声学特性和内部组织的变 化对超声波的传播产生一定的影响，通过对超声波受影响程度和状况 的探测了解材料?#38405;?#21644;结构变化的技术称为超声检测。15. 射线检测利用射线(X射线、x射线、中了射线等)穿过材料或工件吋的强?#20154;?#20943;，检测其内部结构不连续性的技术称为射线检测。16. 磁粉检测利用漏磁和合适的检验介质发现试件表面和近表面的不连续性的无损检测方法。17. 涡流检测利用铁磁线圈在工件中感生的涡流，分析工件内部质量状况的无 损检测方法称为涡流检测18. 渗透检测利用液体的毛细管作用，将渗透液渗入固休材料表面开口?#27605;?#22788;。再通过显象剂将渗入的渗透液吸岀到表面显示?#27605;?#30340;存在。这种 无损检测方法称为渗透检测O19?图1为一种单分散?#38405;?#31859;粉体的形貌与结构分析，图l(a)(c)(d)不同放大倍数?#21738;?#31859;粉体显微形貌照片，图1 (b)为单分散?#38405;?#31859;粉体的粒径分布图，图1 (e)为单分散?#38405;?#31859;粉体的电子衍射?#35745;祝?#22270;2为单分散?#38405;?#31859;粉体的物相分析?#35745;住?#35831;回答以下问题。(1) 该单分散纳米粉体的粒径是多少？请写出分析过程。(2) 图1 (a) (c) (d)所示的显微形貌照片采用哪种电子显微 镜获得的？如何制样(3) 由图1 (e)所示的电?#25628;?#23556;?#35745;?#24050;经标定，请判?#32454;?#21333;分 散纳米粉体是多品、单品还是非晶？如果该单元分散纳米粉体为晶态物质，请判断是属于哪个晶系?(4) rfl图2的XRD?#35745;祝?#26681;据德拜■谢乐方程可以计算出该单元 分散纳米粉体的平均粒径尺寸为D=2.85nm。请与(1)得到的粒 径对比。分析不同方法获得得粒径特征。M70MM8342C图2.3实验新合成的ZnSe亚微*球的透射电fit脫片Fig. 2?3 TEM images of ZnS< submicronsphcres图2.2 !20°C＞