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材料物理与化学——X射线复习题（part.1） 1.同一物相X射线衍射谱中，衍射线条的相对强度一般不同，简述原因。 答： 由公式Ic=CIp|G|2可知：衍射线相对强度是G的函数，又由于干涉函数G与晶面的晶面指数（hkl）有关，因此，不同晶面所对应的衍射线条相对强度也不同。 2.简述使用粉末多晶X射线衍射仪测量单晶样品时得到的衍射谱特征，解释原因。 答： 粉末多晶衍射仪测量在工作时，为了使计数器永远处于试样表面的衍射方向，必须让试样表面与入射线呈θ角，且计数器必须正好处于2θ的方位。所以，粉末多晶体衍射仪所探测的始终是与试样表面平行的那些衍射面。 因此，使用粉末多晶衍射仪测量单晶时只有与试样表面平行的晶面才能发生衍射，在衍射谱上则表现为尖锐的单峰。 3.论述立方点阵衍射图谱（德拜相）的指标化原理及过程以及点阵类型与点阵参数的确定。 答： 由立方晶系晶面间距公式d2=a2/(h2+k2+l2)和布拉格方程可得：sin2θ/N=λ2/4a2，其中N=h2+k2+l2，于是有sin2θ1：sin2θ2…：sin2θm=N1：N2…：Nm； 因此，测出试样每个衍射峰的sin2θm后，就可算出它们之间的比值，并与立方晶系的系统消光相比较，便能确定衍射峰的指标、点阵类型和晶胞参数。 测定过程如下： ①在衍射仪上测出各衍射峰的θ值； ②计算各个sin2θm； ③求出各个sin2θm与sin2θ1之比值，并化为整数； ④根据立方晶系系统消光规律得到Nm和（hkl）。 4.使用Ka1-X射线测量粉末多晶衍射谱，为了获得更多的衍射线应选择什么样的阳极靶？解释原因。 答： 晶体发生衍射满足布拉格公式2dsinθ=λ；其中sinθ＜1；因此要发生衍射，必须要满足晶面间距：d＞λ/2；为了获得更多的衍射线，可以使用Ka1较短的X射线作为入射线。 5.从衍射原理出发并应用厄瓦尔德球图论述获得晶体X射线衍射花样的三种方法。 答： 单晶衍射法有劳厄法和周转晶体法。前者固定晶体，使用连续X射线照射。由劳厄法的爱瓦尔德图解可知反射球连续分布在一定区域内，凡是在该区间内的倒易阵点都能产生衍射；后者使用的是特征X射线，晶体绕中轴转动，在圆柱形底片上留下分立的衍射斑。 多晶衍射法有分为照相法和衍射仪法。 其中照相法有多种，但其基本原理同德拜法，德拜法使用的特征X射线投射，德拜法的反射球固定不动，倒易阵点由于大量等同晶面的存在而形成倒易球，倒易球与反射球相交为一圆，因此在底片上留下彼此对称的弧形。 衍射仪法使用的是特征X射线，探测器和试样绕中轴以2θ/θ方式转动，衍射仪探测器以步进或连续方式扫描获得不同晶面的衍射线。 6.Ka1与Ka2X射线之间，Ka与Kb X射线之间分别有何区别，为什么？ 答： Ka1和Ka2的产生与原子能级的精细结构有关。K系跃迁是外层上电子跃迁到K层而产生的，由于L层上有8个电子，且8个电子分别位于三个副层上，因此它们的能量并不相同。当K层空位被两个不同的L副层上的电子填充时，便产生了具有微小能量差别的Ka1和Ka2双重辐射。 产生K系辐射时，内层电子激发在K层留下空位，当K层空位被L层电子填充时，激发的是Ka辐射；当K层空位被M层电子填充是，激发的是Kb辐射。 7.什么叫布拉格方程？为什么称晶体对X射线的衍射（反射）是选择性反射？ 答： 布拉格方程：2dsinθ=nλ；布拉格方程反映了衍射线方向与晶体结构之间的关系，是X射线在晶体中产生衍射必须满足的基本条件。只有当d、λ、θ三者之间满足布拉格方程时才能发射衍射 X射线在晶体中的衍射实质上是晶体中各原子散射波之间的干涉结果。由于衍射线的方向恰好相当于原子面对入射面的反射，所以才借用镜面反射规律来描述X射线的衍射几何。这样从形式上的理解并不歪曲衍射方向的确定，同时却给应用上带来了很大的方便。 8.X射线通过物质时一般可能产生哪些现象？其中那些能量消耗可被称为吸收？ 答： X射线通过物质时将产生：投射X射线，X射线散射、光电效应、俄歇效应。其中光电效应和俄歇效应是试样对X射线能量的真吸收。 9.举例论述X射线衍射方法在材料科学研究中的若干应用原理与方法？ 答： X射线衍射方法可以用于材料的定性、定量和结构分析。其依据的原理分别为：（1）不同的晶体其衍射花样不同；（2）物质特征衍射线的强度会随着它在组分中的比例升高而升高；（3）布拉格方程和晶面间距d与点阵参数的关系式。 10.X射线衍射仪主要由哪些部分组成？核心部件是什么？ 答： X射线衍射仪主要有X射线发生器、衍射测角仪、辐射探测器、测量电路以及控制操作和运行软件组成。其中核心部件为测角仪。 11.量子散射与荧光辐射为什么对衍射分析不利？ 答：