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《无机非金属测试技术》复习资料 第一章 X射线衍射 1.X射线的性质 X射线也是电磁波的一种，波长在10－8cm左右 X射线具有波粒二相性 X射线沿直线传播，具有很强的穿透性 2.X射线的产生及X射线管 X射线的产生：X射线是真空中高速运动的粒子与某种物质相撞击后猝然减速，且与该物质中的内层电子相互作用而产生的。 X射线产生条件：a.阴极产生自由电子；b.直流高电压使电子做定向高速运动；c.阳极有障碍物使其突然减速。 3.X射线连续谱与特征谱区别 连续谱 (软X射线) 高速运动的粒子能量转换成电磁波 谱图特征:强度随波长连续变化 是衍射分析的背底; 是医学采用的 特征谱 (硬X射线) 高能级电子回跳到低能级多余能量转换成电磁波 仅在特定波长处有特别强的强度峰 衍射分析采用 4.X射线连续谱产生解释 解释一：根据经典物理学的理论，一个带负电荷的电子作加速运动时，电子周围的电磁场将发生急剧变化，此时必然要产生一个电磁波，或至少一个电磁脉冲。由于极大数量的电子射到阳极上的时间和条件不可能相同，因而得到的电磁波将具有连续的各种波长，形成连续X射线谱。 解释二: 量子力学概念，当能量为ev的电子与靶的原子整体碰撞时，电子失去自己的能量，其中一部分以光子的形式辐射出去，每碰撞一次，产生一个能量为hv的光子，即“韧致辐射”。大量的电子在到达靶面的时间、条件均不同，而且还有多次碰撞，因而产生不同能量不同强度的光子序列，即形成连续谱。极限情况下，能量为ev的电子在碰撞中一下子把能量全部转给光子，那么该光子获得最高能量和具有最短波长，即短波限λ0。都有一个最短波长，称之短波限λ0，强度的最大值在λ0的1.5倍处。 eV = hvmax = hc/λ0 λ0 = 1.24/V（nm） 5.相干散射与非相干散射 相干散射 因为是相干波所以可以干涉加强. 只有相干散射才能产生衍射,所以相干散射是X射线衍射基础 不相干散射 因为不相干散射不能干涉加强产生衍射,所以不相干散射只是衍射的背底 6.X射线与物质的相互作用 7.光电效应 光电子 被X射线击出壳层的电子即光电子,它带有壳层的特征能量,所以可用来进行成分分析(XPS) 俄歇电子 高能级的电子回跳,多余能量将同能级的另一个电子送出去,这个被送出去的电子就是俄歇电子带有壳层的特征能量(AES) 二次荧光 高能级的电子回跳,多余能量以X射线形式发出.这个二次X射线就是二次荧光也称荧光辐射同样带有壳层的特征能量 8.散射与吸收 散射 散射无能力损失或损失相对较小 相干散射是X射线衍射基础,只有相干散射才能产生衍射. 散射是进行材料晶体结构分析的工具 吸收 吸收是能量的大幅度转换,多数在原子壳层上进行,从而带有壳层的特征能量,因此是揭示材料成分的因素 吸收是进行材料成分分析的工具 可以在分析成分的同时告诉你元素价态 9.X射线的衰减小结 宏观表现 强度衰减与穿过物质的质量和厚度有关是X射线透射学的基础 这就是质厚衬度 微观机制 散射和吸收消耗了入射线的能量 这与吸波原理是一样的 10.滤波片的选择规则 Z靶＜40时，Z滤＝Z靶-1； Z靶＞40时，Z滤＝Z靶-2 11.阳极靶台的选择 根据样品成分选择靶材的原则是： Z靶≤Z样-1；或Z靶Z样。 对于多元素的样品，原则上是以含量较多的几种元素中最轻的元素为基准来选择靶材。 12.晶体的性质 均 匀 性： 晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。 各向异性： 晶体种不同的方向上具有不同的物理性质。 固定熔点： 晶体具有周期性结构，熔化时，各部分需要同样的温度。 规则外形： 理想环境中生长的晶体应为凸多边形。 对 称 性： 晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。 13.在推导衍射方程时做三点假设： （1）入射线与衍射线都是平行波。 （2）晶胞中只有一个原子，即晶胞是简单的。 （3）原子尺寸忽略不计，原子中各原子发出的相干散射是由原子中心发出的。 14.试解释Bragg 方程 布拉格方程是X射线在晶体产生衍射的必要条件而非充分条件。有些情况下晶体虽然满足布拉格方程，但不一定出现衍射线，即所谓系统消光。 15.衍射线的强度 相对强度: I相对=F2P（1+cos22θ/ sin2θcosθ） e-2M 1/u 式 中：F——结构因子； P——多重性因子；分式为角因子，其中θ为衍射线的布拉格角； e-2M ——温度因子； 1/u-吸收因子。 16.结构因子F 定义一个结构因子F：I晶胞＝|F|2Ie 各原子的分数坐标为u1,v1,w1;u2,v2,w2;u3,v3,w3…… 强度 I( |F|2 17. 消光规律 晶体结构中如果存在着带心的点阵、滑移面等，则产生的衍射会成群地或系统地