(材料分析方法1.docVIP

材料分析方法 第一章 X射线 1、X射线的性质（考过该题） 答:1、肉眼不可见，能使空气电离，能感光，能穿透物体； 2、呈直线传播，在电场和磁场中不发生偏转，穿过物体时部分被散射； 3、对动物和有机体能产生巨大、生理影响，能杀伤生物细胞。 4、具有波粒二象性： 2、X射线的产生（重点） 答：产生：由于高速运动的电子轰击物质后，与该物质中的原子相互作用发生能量转移，损失的能量通过两种形式释放出x射线。一种形式是高能电子击出原子的内层电子产生一个空位，当外层电子跃入空位时，损失的能量以表征该原子特征的x射线释放。另一形式则是高速电子受到原子核的强电场作用被减速，损失的能量以波长连续变化的x射线形式出现。因此产生x射线的基本条件是：①产生带电粒子；②带电粒子作定向高速运动；③在带电粒子运动的路径上设置使其突然减速的障碍物。 连续X射线——带电粒子加速或减速运动时发生电磁场剧变，产生大量的电磁波具有连续的各种波长，形成连续X射线。 特征X射线——当X射线管两端电压增高到与阳极靶材相应的某一特定值UK时，在连续谱某些特定波长位置上，会出现一系列强度很高、波长范围很窄、能表征阳极靶材的特征的线状光谱。 3、X射线谱的性质：（图P8）重点 答：1）当提高管电压U时（i、Z不变），各波长X射线的强度一致提高，短波限λSWL和强度最大值对应的λm减小； 2) 当保持管电压一定，提高管电流I，各波长X射线强度一致提高，但λSWL和λm不变； 3）在相同的管电压和管电流下，阳极靶材的原子叙述Z越高，连续谱的轻度越大，但λSWL和λm相同。 特征谱线的波长不受管电压、管电流的影响，只取决于阳极靶材元素原子序数。 4、X射线与物质的相互作用（理解） 图2.2 X射线的产生及其物质的相互作用 5、X射线的应用： 3 6、名词解释：真吸收、相干散射、不相干散射、荧光辐射、吸收限、俄歇效应。 真吸收：光电效应所造成的入射能量消耗即为真吸收； 相干散射：当入射线与原子内受核束缚较紧的电子相遇，光量子能量不足以使原子电离，但电子可在X射线交变电场作用下发生受迫振动，这样的电子就成为一个电磁波的发射源，向周围辐射与入射X射线波长相同的辐射，因为各电子所散射的射线波长相同，有可能相互干涉，故称相干散射。 不相干散射：能量为hv的光子与自由电子或受核束缚较弱的电子碰撞，将有一部分能量给予电子，使其动能提高，成为反冲电子，光子损失了能量，并改变了运动的方向，能量减少为hv＇，显然v＇＜v，这即是不相干散射， 荧光辐射：由入射X射线所激发出来的特征X射线称荧光辐射。 俄歇效应：即由入射X射线使原子L层电子跃迁至K层，而跃迁能量激发L层电子溢出俄歇电子。（考过该题） 吸收限：X射线虽然有很强的透射作用，但是经试验证明，X射线通过深度为x处的dx厚度物质其强度的衰减dIx/dx与dx成正比，即 式1.1 μl为线吸收系数，表明物质对X射线的吸收特征，与密度无关。式1.1经积分得（积分限0～t）： 式1.2 称为透射系数，I为透射过物质后的X射线强度，I0为入射X射线强度，因为不同物质的μl不同，故不同物质的透射系数也不同。 X射线衍射方向 布拉格角、衍射角概念： 答：X射线照射到晶体表面并发生衍射，入射线与晶面的夹角θ称为布拉格角。入射线与衍射线之间的夹角为2θ，称为衍射角。 布拉格方程导出过程：（P26） 设一束平行的入射波(波长λ)以θ角照射到(hkl)的原子面上，各原子面产生反射。图7。2中PA和QA’分别为照射到相邻两个乎行原子面的入射线，它们的“反射线”分别为AP’和A’Q’，则光程差为 只有光程差为波长λ的整数倍时，相邻晶面的“反射被”才能干涉加强形成衍射线，所以产生衍射的条件为 2dsinθ=nλ(布拉格方程) 这就是著名的布拉格公式，其中，n＝0，1，2，3…，称为衍射级数，对于确定的晶面和入射 电子波长，n越大，衍射角越大。θ角称为布拉格角，而入射线与衍射线的交角2θ称为衍射角。 布拉格方程的物理意义： 答：X射线在晶体中的衍射必须满足布拉格方程，即布拉格方程为我们指出X射线在晶体中可能发生衍射的方向。 布拉格方程的应用：（考过该题） 答：从试验上可有两方面应用：（1）用已知波长的X射线去照射未知结构的晶体，通过衍射角的测量求得晶体中各晶面的面间距d，从而解释晶体的