习题集-材料现代研究方法1.12.17.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，由于相干散射产生的次级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，这就是X射线衍射分析的基本原理。 写出布拉格方程，说明其含义。什么是布拉格定律？ X射线的几何条件是d、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？各研究方法有什么用途？ （1）劳厄法：1、主要测定晶体的取向2、观测晶体的对称性，鉴定是否单晶3、粗略观测警惕的完整性（2）转晶法：1、测定单晶体试样的晶胞常数2、观测晶体的系统消光规律，以确定警惕的空间群（3）衍射仪法、粉末照相法：1、物相分析，定性分析、定量分析2、测定晶体结构，晶格常数3、晶粒大小，应力状态 透射劳厄法、背射劳厄法的劳厄图各有什么特征？ 透射劳厄图：斑点分布呈一系列通过底片中心的椭圆或双曲线。背射劳厄图：斑点分布呈一系列双曲线和直线。 转晶法衍射花样特征？ 层线：衍射斑点分布在一系列平行直线上。零层线：通过入射斑点的层线。正负第一，第二层线：对零层线对称 20、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？ 徳拜法；德拜衍射图：长条形底片上的一系列圆弧。设：R——照片半径 某晶面族（hkl）产生的衍射线与底片交于pp 两点，从图中可知 什么是衍射仪法？该法为