2004年材料科学研究方法考试试题与答案(4)

2. 试比较非晶态物质与结晶系物质结构主要特征及其用X射线衍射谱峰异同点。 在结构上，非晶态物质最主要的特征为短程有序、长程无序；而晶态物质最主要的特征是长、短程都有序。非晶态的短程有序只是在最近邻关系上与晶态类似，而在次近邻关系上就有明显的差别。与晶体结构不同，非晶态物质不存在结构周期性，不存在晶态结构中的点阵、点阵参数等概念。

在衍射图上：非晶态物质的衍射图由少数漫散的峰组成；而晶态物质的衍射图则由许多尖锐峰组成。

3. 试比较透射电子显微镜与扫描电子显微镜像原理的异同点？

相同点：均是利用电子束与固体样品作用时产生的信号，并按电子光学成像原理来对样品进行分析的。

不同点：透射电子显微镜是靠电磁透镜放大成像的，而描电子显微镜成像原理以类似电视摄影显像的方式，利用细聚焦电子束在样品表面扫描时激发出来的各种物理信号来调制成像的。另外透射电子显微镜是一种高放大倍数的光学显微镜，而扫描电子显微镜的景深远比光学显微镜大，描电子显微镜可以用来进行显微断口分析。

4. 为什么用X衍射法可以测量材料内应力？

内应力是指产生应力的各种因素不复存在时，由于形变和体积的变化不均匀而存在物体内部并自身保持平衡的应力。X射线衍射法通过测量弹性应变求得应力值，对理想的多晶体（晶粒细小均匀、无择优取向），在无应力状态下，不同方位的同族晶面的面间距是相等的，而受到一定的宏观应力时，不同晶粒的同族晶面的面间距随晶面方位及应力的大小发生有规律的变化。由布拉格方程2dsinθ=nλ可知，利用X射线衍射花样可以求出晶面间距d ，从可测量材料内应力的φ及其变化。

5. 试举一例说明热分析在材料研究中的应用。

物资在加热吸收热量和冷却时放出热量，而有转变和反应发生时，则加热时会吸收额外的热量，冷却时放出额外的热量，而产生热效应。通过测量热效应就可以研究材料的转变和反应等。

例如用密度梯度法测量尼龙6的结晶度，再用DTA或DSC方法测定其熵值。熔融热对结晶度作图为直线，然后便可以求出高聚物的结晶度。

6. 用能带论的观点解释导体、半导体和绝缘体导电行为的区别。

能带理论认为由于晶体中电子能级间的间隔小，所以能级的分布可以看成是准连续谱，或称能带，并认为金属中有离子点阵所造成的、是呈周期变化的势场存在。在能带理论中能隙所对应的能带称禁带，电子可以共存的能级所组成的能带称允带，允带中未被电子添满的能级称为导带。如果允带中的能级未被填满，允带之间没有禁带或允带相互重叠，在外电场的作用下，电子很容易从一个能级转到另一个能级上去而产生电流，有这种能带结构的就是导体。允带中所有能级被电子填满时，则称为满带，若一个满带上面的能带完全是空的称为空带，在外电场的作用下电子很难跳过禁带，有这种能带结构的就是绝缘体。半导体的能带结构与绝缘体相同，所不同的是它的禁带比较窄，电子跳过禁带不象绝缘体那末困难，而满带中的电子受