材料物理性能 作者 陈騑騢_ 第六章.ppt

(三)研究辐照效应 由于辐照使材料中产生空位型缺陷，所以正电子湮没特别适合研究辐照效应。用这种方法可以粗略估计空位团的大小及相对浓度，还能揭示缺陷变化的情况。此外，正电子湮没技术所用样品不受限制，适于现场测量，并且应用的温度范围也较宽，因此对研究缺陷随温度变化的动态过程十分方便。迄今，已用这种方法对铜合金、铁合金、镍合金、铌合金，以及铌-钴合金等进行了大量的研究工作。 第六节　中子散射及其应用 一、散射原理二、中子散射的测量三、中子散射的应用 一、散射原理 (一)核散射(二)磁散射 (一)核散射 表6-2　常见金属的散射长度(单位：1cm) (二)磁散射 中子具有磁矩，当它与一个具有磁矩的原子相互碰撞时，由于磁的相互作用也会产生散射，这种散射称为磁散射。核散射和磁散射同时存在时，两个散射效应可相互叠加。磁散射取决于被研究金属原子的磁性，即受散射体原子和离子磁矩大小及方向的影响。 二、中子散射的测量 (一)中子衍射测量法(二)飞行时间测量法 (一)中子衍射测量法 图6-25　中子衍射仪测量原理图1—核反应堆　2—单色器3—样品　4—B计数器 (二)飞行时间测量法 飞行时间法是在反应堆放出中子束的通路上，加入一个斩波器(闸门)，用以产生脉冲中子束，中子束被试样散射之后，用一个放置在几米远处的探测器测量中子经固定路径所需要的飞行时间，这一飞行时间实质上代表散射中子的动量和能量。此法用于分析非弹性碰撞。 三、中子散射的应用 (一)确定晶体的结构(二)研究晶体的磁结构(三)缺陷分析 (一)确定晶体的结构 轻元素对X射线和电子的散射能力很弱，所以要确定轻元素在点阵中的晶位，上述方法都不好用，但轻元素对中子的散射长度较大，因此可以借助于中子衍射技术进行分析。在这方面曾经对锆和铑的氢化物结构，以及氢在晶体中的位置进行过测定。 (二)研究晶体的磁结构 中子衍射最重要的应用是研究材料的磁结构，它是直接测量原子磁结构的唯一方法。利用它可以确定铁磁及反铁磁体中原子磁矩的有序分布情况。从磁散射的强度可以分析出原子磁矩的大小，因此它对研制新的磁性材料有极为重要的价值。迄今已用这种方法对Fe-Si、Fe-Al、Fe-Ni及稀土钴等合金进行了大量的研究工作。 (三)缺陷分析 除上述一些方面的应用外，中子衍射技术还应用于分析空位和形变引起的缺陷。在应用此法分析缺陷时，所用中子的波长要比晶体的面间距大一倍以上，即所谓长波中子，在这种情况下，不再产生布拉格反射，于是散射花样只取决于金属中的缺陷，从而可以鉴别缺陷的性质与分布情况。 57Fe 的磁超精细分裂谱 150 145 140 135 130 1 2 3 4 5 0 - 5 - 4 - 3 - 2 - 1 2 4 6 8 10 0 - 10 - 8 - 6 - 4 - 2 源的速度（mm/s） 相对计数率 能量改变 E? 1946年美国物理学家珀塞耳和布洛赫等人分别在实验上实现了固体石蜡和液体水分子中氢核的共振吸收。 核磁共振现象 在恒磁场中，磁矩不为零的原子核受射频场 (3kHz～3000GHz) 的激励，发生磁能级间共振跃迁的现象 自旋量子数为 I 的核由于在磁场 中取向不同，其能 第四节 核磁共振 (NMR)及应用 一.核磁共振基本原理 量有 (2I+1) 个值 ， 。即原来的能级分裂 成了(2I+1)个子能级。在同频率为 ? 的电磁场相互作用时， 调整仪器达到核磁共振的方法有两种：一是保持射频频率不变，改变磁场的大小，使满足核磁共振条件；二是保持磁场的大小不变，改变射频场频率以达到核磁共振状态。 二.核磁共振的实验装置 时，发生能级间的共振跃迁，即呈现核磁共振现象 当 h? 正好等于两相邻能级间的能量差时，即 电磁铁 示波器 延迟电路 射频振荡器 放大器 核磁共振广泛用于测量核磁矩、电四极矩和自旋等。现代 核磁共振仪的精度可达 10-6，许多核磁矩就是用这一方法 测得的。 其也是目前精确测量磁场强度的重要方法之一。 所致。图示横轴覆盖范围小于10 - 4 T. 三.核磁共振的应用 1. 核磁共振分析 乙醇(CH3- CH2- OH)的核磁共振谱，谱中显示有三组共振峰，其强度比为1: 2 : 3 ，对应的是乙醇分子内 6 个质子处于三种不同基的内磁场 2. 核磁共振成像 人体的核磁共振成像仪示意框图 神经胶质瘤患者头部的核磁共振断面像 作为对照的同一患者头部的 X 射线断层像 核磁共振成像的优点是：射频电磁波对人体无害，可获得内脏器官的功能状态、生理状态以及病变状态的情况等。 激发单元 接收单元 显示单元 计算机 磁体 概 述 核磁共振的方法与技术作为分析物质的手段 ，由于其可深入物质内部而不破坏样品 ，并具有迅速、准确、分辨率高等优点而得以迅速发展和广泛应