无机非金属测试技术..doc

《无机非金属测试技术》复习资料 第一章 X射线衍射 1.X射线的产生及X射线管 X射线的产生：X射线是真空中高速运动的粒子与某种物质相撞击后猝然减速，且与该物质中的内层电子相互作用而产生的。 X射线产生条件：a.阴极产生自由电子；b.直流高电压使电子做定向高速运动；c.阳极有障碍物使其突然减速。 2.X射线连续谱与特征谱区别 连续谱 (软X射线) 高速运动的粒子能量转换成电磁波 谱图特征:强度随波长连续变化 是衍射分析的背底; 是医学采用的 特征谱 (硬X射线) 高能级电子回跳到低能级多余能量转换成电磁波 仅在特定波长处有特别强的强度峰 衍射分析采用 3.X射线连续谱产生解释 解释一：根据经典物理学的理论，一个带负电荷的电子作加速运动时，电子周围的电磁场将发生急剧变化，此时必然要产生一个电磁波，或至少一个电磁脉冲。由于极大数量的电子射到阳极上的时间和条件不可能相同，因而得到的电磁波将具有连续的各种波长，形成连续X射线谱。 解释二: 量子力学概念，当能量为ev的电子与靶的原子整体碰撞时，电子失去自己的能量，其中一部分以光子的形式辐射出去，每碰撞一次，产生一个能量为hv的光子，即“韧致辐射”。大量的电子在到达靶面的时间、条件均不同，而且还有多次碰撞，因而产生不同能量不同强度的光子序列，即形成连续谱。极限情况下，能量为ev的电子在碰撞中一下子把能量全部转给光子，那么该光子获得最高能量和具有最短波长，即短波限λ0。都有一个最短波长，称之短波限λ0，强度的最大值在λ0的1.5倍处。 eV = hvmax = hc/λ0 λ0 = 1.24/V（nm） 4.Cu靶的波长 Kα=1.5418（） 5.X射线与物质的相互作用 6.光电效应 光电子 被X射线击出壳层的电子即光电子,它带有壳层的特征能量,所以可用来进行成分分析(XPS) 俄歇电子 高能级的电子回跳,多余能量将同能级的另一个电子送出去,这个被送出去的电子就是俄歇电子带有壳层的特征能量(AES) 二次荧光 高能级的电子回跳,多余能量以X射线形式发出.这个二次X射线就是二次荧光也称荧光辐射同样带有壳层的特征能量 7.散射与吸收 散射 散射无能力损失或损失相对较小 相干散射是X射线衍射基础,只有相干散射才能产生衍射. 散射是进行材料晶体结构分析的工具 吸收 吸收是能量的大幅度转换,多数在原子壳层上进行,从而带有壳层的特征能量,因此是揭示材料成分的因素 吸收是进行材料成分分析的工具 可以在分析成分的同时告诉你元素价态 8.X射线的衰减小结 宏观表现 强度衰减与穿过物质的质量和厚度有关是X射线透射学的基础 这就是质厚衬度 微观机制 散射和吸收消耗了入射线的能量 这与吸波原理是一样的 9.X射线的衰减规律 IH＝I0exp-(μ/ρ) ρH＝I0e-μmρH 式中μm＝μ/ρ称质量衷减系数， 其单位为cm2 ／g。 μm=ω1μm1+ω2μm2+…ωiμmi 10.滤波片的选择规则 Z靶＜40时，Z滤＝Z靶-1； Z靶＞40时，Z滤＝Z靶-2 11.立方晶系晶面间距计算公式 12.在推导衍射方程时做三点假设： （1）入射线与衍射线都是平行波。 （2）晶胞中只有一个原子，即晶胞是简单的。 （3）原子尺寸忽略不计，原子中各原子发出的相干散射是由原子中心发出的。 13.试解释Bragg 方程 布拉格方程是X射线在晶体产生衍射的必要条件而非充分条件。有些情况下晶体虽然满足布拉格方程，但不一定出现衍射线，即所谓系统消光。 14.X衍射线的方向与强度影响因素 衍射线的方向只与X射线的波长，晶胞的形状和大小，以及入射线与晶体的相对方位等有关。 衍射线的强度主要与晶体结构（包括晶体中原子种类、数目及排列方式）、晶体的完整性及参与衍射的晶体的体积。 15.衍射线的强度 相对强度: I相对=F2P（1+cos22θ/ sin2θcosθ） e-2M 1/u 式 中：F——结构因子； P——多重性因子；分式为角因子，其中θ为衍射线的布拉格角； e-2M ——温度因子； 1/u-吸收因子。 16.结构因子F 定义一个结构因子F：I晶胞＝|F|2Ie 各原子的分数坐标为u1,v1,w1;u2,v2,w2;u3,v3,w3…… 17. 消光规律 晶体结构中如果存在着带心的点阵、滑移面等，则产生的衍射会成群地或系统地消失，这种现象称为系统消光，即由于原子在晶胞中位置不同而导致某些衍射方向的强度为零的现象。 立方晶系的系统消光规律是： 体心点阵（I） h + k + l=奇数 面心点阵（F） h，k，l奇偶混杂 底心（c）??? h + k＝奇数 底心（a）??? k + l=奇数 底心?（b）??? h + l=奇数