现代材料测试技术是材料科学领域的重要组成部分,它涉及多种测试仪器和方法,用于表征和分析材料的微观结构、成分以及性能。以下是一些关键知识点的详细解释:
1. 能谱仪与波谱仪的分辨率:能谱仪主要用于测量样品中的元素组成,其分辨率相对较低,无法分辨相近原子序数的元素;而波谱仪,如电子能量损失谱(EELS),具有更高的分辨率,能够分析更精细的能量变化。
2. 核外电子:在材料测试中,入射电子束与样品相互作用时,可能会产生多种类型的电子,包括二次电子(主要反映表面形貌)、背散射电子(提供关于材料成分和结构的信息)和俄歇电子(揭示元素的化学状态)。
3. X射线衍射(XRD):X射线滤波通常用于去除不必要的辐射,提高K系单色X射线的纯度,以便进行更精确的晶体结构分析。
4. debye照相法:在底片安装时,反装法可以避免底片收缩影响到衍射图像的准确性。
5. X射线吸收:物质对X射线的吸收主要由光电效应引起,这导致电子从原子内层跃迁,形成特征X射线。
6. 透射电镜(TEM):TEM是观察材料内部结构和表面形貌的重要工具,其中聚光镜光阑、物镜光阑和选区光阑分别控制着电子束的聚焦和成像区域。
7. 振荡深度周期:入射电子在样品中振荡的深度周期被称为消光距离,它与材料的电子密度和波长有关,影响着电子衍射图案。
8. 电子枪:在电子枪中,阳极提供加速电压,使电子从阴极加速,而栅极则用于控制电子流。
9. Ewald图解:在衍射实验中,满足衍射条件的晶面倒易点阵位于半径为1/λ的反射球面上,λ代表X射线的波长。
10. 布拉格方程:布拉格方程是晶体衍射的基础,只有当入射角、晶面间距和波长满足特定关系时,X射线才能被晶体反射。
11. X射线管电压:低于临界电压时,仅产生连续X射线;超过临界电压时,特征X射线也会产生。
12. 分辨率比较:在扫描电镜(SEM)中,背散射电子像通常具有更高的分辨率,用于观察表面细节,而二次电子像则适用于显示表面形貌。
13. 衍射条件:X射线照射晶体时,必须满足布拉格方程以产生衍射,这是必要且充分的条件。
14. 单色X射线:经过滤波的X射线可以显著提高其单色性,从而提高分析的精度。
15. 数值孔径:透镜的数值孔径决定了其聚焦能力,与折射率和孔径大小有关。
16. 扫描电镜衬度:SEM的衬度来源于质厚衬度和衍射衬度,但两者在SEM和TEM中的影响机制略有不同。
17. 体心立方点阵的系统消光:对于体心立方点阵,当H、k、L的奇偶性相同,即全为奇数或全为偶数时,才会出现反射。
18. 激发限与吸收限:激发限是材料吸收光子并产生电子发射的最低能量,而吸收限是材料开始吸收光的最小能量,两者虽相关但不完全相同。
以上知识点涵盖了现代材料测试技术中的基础概念和技术,包括电子显微镜、X射线衍射和材料的电子性质,这些是理解和分析材料特性不可或缺的基础。