材料分析方法课后习题答案 第十四章
1波谱仪和能谱仪各有什么优缺点
优点：1）能谱仪探测 X射线的效率高。
？
X射线光子的能量进行测定和计数，在几分钟内可得到
定性分析结2） 在同一时间对分析点内所有元素 3） 结构简单，稳定性和重现性都很好
果，而波谱仪只能逐个测量每种元素特征波长。
4） 不必聚焦，对样品表面无特殊要求，适于粗糙表面分析。
缺点：1）分辨率低。
2）能谱仪只能分析原子序数大于
基体中碳含量可用波谱仪。
11的元素；而波谱仪可测定原子序数从 4到92间的所有
3）能谱仪的Si（Li）探头必须保持在低温态，因此必须时时用液氮冷却。 分析钢中碳化物成分可用能谱仪；分析2、 举例说明电子探针的三种工作方式（点、线、面）在显微成分分析中的应用。
答：（1）、定点分析： 将电子束固定在要分析的微区上用波谱仪分析时，改变分光晶体和探 测器的位置，即可得到分析点的
X射线谱线；用能谱仪分析时，几分钟内即可直接从荧光
、线分析：将谱仪（波、能）固屏（或计算机）上得到微区内全部元素的谱线。
（2）
定在所要测量的某一元素特征
X射线信号（波长或能量）
的位置把电子束沿着指定的方向作直线轨迹扫描，便可得到这一元素沿直线的浓度分布情 况。改变位置可得到另一元素的浓度分布情况。
（3）
、面分析： 电子束在样品表面作光栅扫描，将谱仪（波、能）固定在所要测量的某一元
素特征X射线信号（波长或能量）的位置，此时，在荧光屏上得到该元素的面分布图像。 改变位置可得到另一元素的浓度分布情况。也是用
X射线调制图像的方法。
3、 要在观察断口形貌的同时，分析断口上粒状夹杂物的化学成分，选用什么仪器？用怎样
的操作方式进行具体分析？
答：（1）若观察断口形貌，用扫描电子显微镜来观察：而要分析夹杂物的化学成分，得选用 能谱仪来分析其化学成分。
（2）A、用扫描电镜的断口分析观察其断口形貌：
a、 沿晶断口分析：靠近二次电子检测器的断裂面亮度大，背面则暗，故短裤呈冰糖块状或
呈石块状。沿晶断口属于脆性断裂，断口上午塑性变形迹象。
b、 韧窝断口分析：韧窝的边缘类似尖棱，故亮度较大，韧窝底部比较平坦，图像亮度较低。
韧窝断口是一种韧性断裂断口，
无论是从试样的宏观变形行为上，
还是从断口的微观区域上
都能看出明显的塑性变形。韧窝断口是穿晶韧性断口。
c、 解理断口分析：由于相邻晶粒的位相不一样，因此解理断裂纹从一个晶粒扩展到相邻晶
粒内部时，在晶界处开始形成河流花样即解理台阶。 晶体学晶面产生的穿晶断裂。
解理断裂是脆性断裂，是沿着某特定的
d、 纤维增强复合材料断口分析：断口上有很多纤维拔出。由于纤维断裂的位置不都是在基
体主裂纹平面上，一些纤维与基体脱粘后断裂位置在基体中， 纤维，同时还可看到纤维拔出后留下的孔洞。
所以断口山更大量露出的拔出
B、用能谱仪定性分析方法进行其化学成分的分析。定点分析
线分析：测定某特定元素的直线分布•面分析：测定某特定元素的面分布
：对样品选定区进行定性分析
，波谱仪分析时，改变分光晶体和探测器位置 •或用能谱 仪,获取、E— I谱线,根据谱线中各峰对应的特征波长值或特征能量值 ，确定照射区的元素a、定点分析方法：电子束照射分析区
I
组成；
b、 线分析方法：将谱仪固定在要测元素的特征 c、 面分析方法：将谱仪固定在要测元素的特征
X射线 波长值或特征能量值，使电子束沿着 图像指定X射线波长值或特征能量值，使电子束在在
直线轨迹扫描•常用于测晶界、相界元素分布 •常将元素分布谱与该微区组织形貌结 合起来分析；
样品微区作光栅扫描，此时在荧光屏上便得到该元素的微区分布 ，含量高则亮。
4、扫描电子显微镜是由电子光学系统，信号收集处理、图像显示和记录系统，真空系统三 个基本部分组成。
（1 ）、电子光学系统（镜筒）
1） 电子枪：提供稳定的电子束，阴阳极加速电压
2） 电磁透镜：第一、二透镜为强磁透镜，第三为弱磁透镜，聚集能力小，目的是增大镜筒空 间 3） 扫描线圈：使电子束在试样表面作规则扫描，
子束扫描同步进行。扫描方式有光栅扫描
同时控制电子束在样品上扫描与显像管上电
（面扫）和角光栅（线）扫描
4） 样品室及信号探测：放置样品，安装信号探测器；各种信号的收集和相应的探测器的位
置有很大关系。样品台本身是复杂而精密的组件，能进行平移、倾斜和转动等运动。
（2）信号收集和图像显示系统
电子束照射试样微区，产生信号量
----荧光屏对应区光强度。因试样各点状态不同
（形貌、成
分差异），在荧光屏上反映图像亮度不同，从而形成光强度差
（图像）。
（3）真空系统
防止样品污染，灯丝氧化; 气体电离,
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电子束散射。真空度
1。33X10----1。33X10。
而特征X射线调制成显微图像的分辨率最低。
由表可看出二次电子和俄歇电子的分辨率高，
6、 二次电子成像原理及应用
（1） 成像原理为：二次电子产额对微区表面的几何形状十分敏感。随入射束与试样表面法 线夹角增大，二次电子产额增大。 因为电子束穿入样品激发二次电子的有效深度增加了， 表面
使
5-10 nm作用体积内逸出表面的二次电子数量增多。
（2） 应用：a断口分析1）沿晶断口；
2）韧窝断口； 3）解理断口；
4）纤维增强复合材料断口。
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