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材料分析方法
课后练习题参考答案
2015-1-4
BY:二专业の学渣
材料科学与工程学院
第一章 X射线物理学基础
答案之一
(1)同一物质的吸收谱和发射谱;
答:λk吸收〈λkβ发射〈λkα发射
(2)X射线管靶材的发射谱与其配用的滤波片的吸收谱。
答:λkβ发射(靶)〈λk吸收(滤波片)〈λkα发射(靶)。任何材料对X射线的吸收都有一个Kα线和Kβ线。如Ni的吸收限为0.14869nm。也就是说它对0.14869nm波长及稍短波长的X射线有强烈的吸收。而对比0.14869稍长的X射线吸收很小。Cu靶X射线:Kα=0.15418nmKβ=0.13922nm。
(3)X射线管靶材的发射谱与被照射试样的吸收谱。
答:Z靶≤Z样品+1或Z靶Z样品
X射线管靶材的发射谱稍大于被照射试样的吸收谱,或X射线管靶材的发射谱大大小于被照射试样的吸收谱。在进行衍射分析时,总希望试样对X射线应尽可能少被吸收,获得高的衍射强度和低的背底。
答案之二
1)同一物质的吸收谱和发射谱;
答:当构成物质的分子或原子受到激发而发光,产生的光谱称为发射光谱,发射光谱的谱线与组成物质的元素及其外围电子的结构有关。吸收光谱是指光通过物质被吸收后的光谱,吸收光谱则决定于物质的化学结构,与分子中的双键有关。
2)X射线管靶材的发射谱与其配用的滤波片的吸收谱。
答:可以选择λK刚好位于辐射源的Kα和Kβ之间的金属薄片作为滤光片,放在X射线源和试样之间。这时滤光片对Kβ射线强烈吸收,而对Kα吸收却少。
6、欲用Mo靶X射线管激发Cu的荧光X射线辐射,所需施加的最低管电压是多少?激发出的荧光辐射的波长是多少?
答:eVk=hc/λ
Vk=6.626×10-34×2.998×108/(1.602×10-19×0.71×10-10)=17.46(kv)
λ0=1.24/v(nm)=1.24/17.46(nm)=0.071(nm)
×10-34
×10-19c
故需加的最低管电压应≥17.46(kv),所发射的荧光辐射波长是0.071纳米。
7、名词解释:相干散射、非相干散射、荧光辐射、吸收限、俄歇效应
答:⑴当χ射线通过物质时,物质原子的电子在电磁场的作用下将产生受迫振动,受迫振动产生交变电磁场,其频率与入射线的频率相同,这种由于散射线与入射线的波长和频率一致,位相固定,在相同方向上各散射波符合相干条件,故称为相干散射。
⑵当χ射线经束缚力不大的电子或自由电子散射后,可以得到波长比入射χ射线长的χ射线,且波长随散射方向不同而改变,这种散射现象称为非相干散射。
⑶一个具有足够能量的χ射线光子从原子内部打出一个K电子,当外层电子来填充K空位时,将向外辐射K系χ射线,这种由χ射线光子激发原子所发生的辐射过程,称荧光辐射。或二次荧光。
⑷指χ射线通过物质时光子的能量大于或等于使物质原子激发的能量,如入射光子的能量必须等于或大于将K电子从无穷远移至K层时所作的功W,称此时的光子波长λ称为K系的吸收限。
⑸原子钟一个K层电子被光量子击出后,L层中一个电子跃入K层填补空位,此时多余的能量使L层中另一个电子获得能量越出吸收体,这样一个K层空位被两个L层空位代替的过程称为俄歇效应。
第二章X射线衍射方向
2、下面是某立方晶第物质的几个晶面,试将它们的面间距从大到小按次序重新排列:(12ˉ3),(100),(200),(ˉ311),(121),(111),(ˉ210),(220),(130),(030),(2ˉ21),(110)。
答:立方晶系中三个边长度相等设为a,则晶面间距为d=a/则它们的面间距从大小到按次序是:(100)、(110)、(111)、(200)、(210)、(121)、(220)、(221)、(030)、(130)、(311)、(123)。
3.
4、α-Fe属立方晶体,点阵参数a=0.2866。如用CrKαX射线(λ=0.2291mm)照射,试求(110)、(200)及(211)可发生衍射的掠射角。
答:立方晶系的晶面间距:=a/,布拉格方程:2dsinθ=λ,故掠射角θ=arcsin(λ/2),由以上公式得:2d(110)sinθ1=λ,得θ°,同理θ°,θ°。
第三章X射线衍射强度
3、洛伦兹因数是表示什么对衍射强度的影响?其表达式是综合了哪几个方面考虑而得出的?
答:洛伦兹因数是表示几何条件对衍射强度的影响。洛伦兹因数综合了衍射积分强度,参加衍射的晶粒分数与单位弧长上的积分强度。
4、多重性因数的物理意义是什么?某立方第晶体,其{100}的多重性因数是多少?如该晶体转变为四方系,这个晶体的多重性因数会发生什么变化?为什么?
答:(1)表示某
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