习题集-材料现代研究方法15.12.17.doc

第一章 X射线衍射分析 1、什么是X射线？什么是特征X射线（标识X射线）谱？特征X射线可用于对材料进行哪两方面的分析？ X射线与可见光一样，也是电磁波，其波长范围在0.001nm~100nm之间； 在X射线谱中，有若干条特定波长的谱线，这些谱线只有当管电压超过一定的数值时才会产生，而这种谱线的波长与管电压、管电流等工作条件无关，只决定于阳极材料，不同元素制成的阳极材料发出不同波长的谱线，因此称之为特征X射线谱或标识X射线谱。 特征X射线谱—元素分析——电子探针X射线显微分析的依据。 2、根据波尔的原子结构壳层模型，阐述K系特征X射线的产生（画图说明）。 3、推导莫塞来定律。 4、什么是X射线强度？ X射线作为一种电磁波，在其传播过程中是携带着一定的能量的，多带能量的多少，即表示其强弱的程度。 X射线衍射分析在无机非金属材料研究中有哪些应用？ 物相分析：定性、定量（2）结构分析：a、b、c、α、β、γ、d（3）单晶分析：对称性、晶面取向—晶体加工、籽晶加工（4）测定相图、固溶度（5）测定晶粒大小、应力、应变等情况 6、X射线管中焦点的形状分为哪两种?各适用于什么分析方法？ 点焦点，照相法；线焦点，衍射仪法。 目前常用的X射线管有哪两种？ 封闭式X射线管，旋转阳极X射线管。 元素对X射线的吸收限？简述元素X射线吸收限的形成机理。 单色X射线采用的阳极靶材料的哪种特征X射线、滤波片材料的原子序数与阳极靶材料的原子序数关系如何？滤波片吸收限λk与阳极靶材料的特征X射线波长是什么关系？ 采用Kα射线；滤波片材料的原子序数一般比X射线管把材料的原子序数小1或2 Kα是由那两条X射线合成的？怎样合成的？ X射线与物质相互作用时，产生哪两种散射？各有什么特点？哪种散射适用于X射线衍射分析？ 相干散射，非相干散射。相干散射：不改变波长；非相干散射：改变波长。相干衍射 什么叫X射线的光电效应？什么叫荧光X射线？什么叫俄歇电子？ （1）光电效应：当X射线波长足够短时，X射线光子的能量就足够大，能把原子中处于某一能级的电子打出来，而它本身则被吸收，它的能量就传给该电子，使之成为具有能量的光电子，并使原子处于高能的激发态。这种过程就称为光电吸收或光电效应。 （2）荧光X射线：因为光电吸收后，原子处于高能激发态，内层出现了空位，外层电子往此跃迁，就会产生标识X射线，这种由X射线激发出的X射线称为荧光X射线。 （3）俄歇电子：当外层电子跃迁到内层空位时，其多余的能量传递给其他外层的电子，使之脱离原子，这样的电子称为俄歇电子。 X射线衍射分析的基本原理？ X射线照射物体时，产生相干散射与非相干散由于散射的次级X射线具有相同的波长，如果散射物质内的原子或分子排列具有周期性（晶体物质）则会发生相互加强的干涉现象，这。θ、必须满足布拉格公式。其数学表达式为： 其中d是晶面间距，θ是布拉格角，即入射线与晶面间的交角。2θ是衍射角。是入射X射线的波长。 布拉格方程表明，用波长的X射线照射晶面间距为d的晶体时，在方向产生衍射。对于一定波长的X射线而言，晶体中能产生衍射的晶面数是有限的，即得晶面才能产生衍射。 布拉格定律：布拉格方程和光学反射定律加在一起就是布拉格定律。 什么叫布拉格角？什么叫衍射角？ （1）布拉格角：入射线与晶面间的交角θ。（2）衍射角：入射线和衍射线之间的夹角2θ。 多重性因子？ 等同晶面对衍射强度的影响。在粉末衍射中，不同的晶体中属于同一晶形的晶面间距相等，因此衍射角也相等，衍射线都重叠在同一衍射圆环上，这样某一衍射线（HKL）的强度将正比于该晶形中的不同晶面数，即为多重性因数。 X射线衍射研究方法有哪几种？各自的实验条件是什么？粉末照相法中应用最广的方法是什么方法？其衍射照片特征？根据照片如何确定2θ？ 什么是衍射仪法？该法为什么能广泛应用？它有什么用途？ （1）衍射仪法：用单色X射线照射多晶或转动的单晶试样，用探测器和探角仪探测衍射线的强度位置，并将它们转变为电信号，然后进行自动记录或用计算机进行自动分析处理。 （2）由于衍射仪法具有测量精度高、数据分析处理能力强等特点，所以才被广泛应用。 （3）衍射仪法应用：X射线衍射分析的所有应用，物相分析，结构分析，单晶分析，测定相图、固溶度，测定晶粒大小应力应变等情况。 粉末衍射仪核心部件是什么？该部件包括那些部分？ 测角仪是核心部件。测角仪包括两个同轴转盘：小转盘——中心样品台H，大转盘——X射线源S、探测器D A．大小转盘均可绕它们的共同轴线O转动，轴线O——衍射仪轴。 B．X射线源S与探测器前端的接收狭缝RS都处在以O圆心的大转盘圆上——衍射仪圆（R=185mm）。 23、衍射仪的探测器有哪几种？并阐述各自的原理？ （答案不确定，貌似不对）探测器以一定角速度在选定角度范围连续扫描 -→ 计数率仪 -