材料现代分析方法(期末复习)·思考题(1～4章).pdfVIP

《材料科学研究方法》思考题（第1～4章） 第一章X射线物理学基础 1. 产生X射线须具备哪些条件？ 高速运动的电子流在突然被减速时，伴随着能量的消失和转化，就会产生X射线。 条件： 产生自由电子的电子源（阴极） 自由电子撞击靶（阳极） 施加于阴极和阳极间的高压电场 将阴阳极封闭于其中的高真空系统 2. X射线的本质是什么？其波长范围是多少？ X射线本质上是一种电磁波，具有波粒二象性；X射线的波长： 10－3 ~ 10 nm。 3. X射线光量子的能量与频率或波长有何关系？ X射线可看成具有一定能量E 、质量m的X光量子 E = hν或 E = hc/λl 4. 对于连续X射线谱，当增加X射线管压时，各波长射线的相对强度I、λ 和λ 如何m 0 变化？当管压不变而增加管流时，各波长射线的相对强度I、λ 和λ 又将如何变化？m 0 当改变阳极靶元素时，各种波长的X射线的相对强度如何变化？ ·当增加X射线管压时，X射线连续谱的强度I增大，最大强度所对应的波长λmax变 小， 最短波长界限λo减小。 ·保持管压、增加管流时，各波长的Ｘ射线的相对强度均增高，但λmax和λo不变。 ·改变阳极靶元素时，各波长的Ｘ射线的相对强度随靶元素的原子序数增加而增加。 5. 管电压在何种条件下才能产生特征X射线谱？ 对一定的元素靶，当管压增加到超过某一临界值 V激 后，连续Ｘ射线谱中某几个特 定波长的射线强度突然显著增大，就产生特征X射线谱。 6. 增加管电压或管电流时，特征X射线的强度和波长如何变化？ 增加管压或管电流时，各特征Ｘ射线的强度不断增高，但其波长不变。 7. 由一个电子对X射线散射的汤姆逊公式可以得到哪几点结论？（相干散射） a.不同方向散射波的强度不同，在入射方向（2θ= 0°）上 强度最强，在入射线垂直方向（2θ = 90°）上强度最弱。 b.散射波强度与入射波频率或波长无关 c.散射强度与R 的平方成反比，即 Ie随R 的衰减很快，实测Ie 是大量电子散射波 干涉的结果。 d.Ie与电子质量平方的倒数成正比，即重粒子散射的强度可忽略不计。故晶体中散射 的基本单元是电子。Ｘ射线在空间散射强度的分布反映了电子在空间的分布。 8. 特征X射线的波长与阳极靶元素的原子序数有何关系？ 不同阳极靶元素的特征谱波长不同，阳极靶元素的原子序数Z与特征谱波长λ 之关系 遵循莫塞莱定律： 1 4 《材料现代分析方法》期末复习 第 页 共 页 9. 在X射线衍射分析中，应如何选择滤波片和阳极靶？写出选择滤波片和阳极靶的经验 公式。 滤波片的材料由阳极靶元素确定，若靶物质原子序数为Ｚ靶，所选滤波片物质原子序数 为Ｚ片，则： （在Ｘ射线衍射分析中，若入射Ｘ射线在试样上产生荧光Ｘ射线（二次特征辐射），则衍 射花样背底强度增加，对衍射分析不利。此时，可调整靶材的种类以避免荧光辐射） 第二章 X射线运动学衍射理论 1. 何种情况下两个波会相互加强？何种情况下两个波会相互抵消？ 当波程差ΔA = nλ (n = 0,1,2,3,L)时，两个波的位相相同，两个波相互加强。 当波程差ΔB = (n +1/ 2)λ (n = 0,1,2,3,L)，两波的位相不同，一个波的波峰与另 一个的波谷重叠，合成波振幅为零，两个波会相互抵消。 2. X射线衍射为什么必须满足布拉格方程？ 在满足布拉格定律的方向上，各晶面的散射波位相都相同，其振幅互相加强，散射强 度增加，散射波进行相干叠加才产生衍射。而其他方向上的散射波位相不同，振幅互相 抵消，散射强度减弱或完全消除，不产生衍射。 3. 衍射与反射有何本质区别？ a. X 射线不仅被晶体表面的原子散射，而且被晶体内层原子散射，衍射线是晶体中X 射线路径上所有原子散射波干涉的结果。而光的反射仅发生在表面（两种介质的界面）。 b. x射线从原子面的反射和可见光的镜面反射不同，前者是有选择地反射，其选择条 件为布拉格定律；而一束可见光以任意角度投射到镜面上时都可以产生反射，即反射不 受条件限制。 c. 良好的镜面对光的反射效率几乎可达 100%，而X 射线衍射线的强度远比入射线微 弱。