(完整word版)材料分析方法周玉第二版
第一章 X 射线物理学基础
1、在原子序24(Cr）到74（W）之间选择7 种元素,根据它们的特征谱波长（Kα），用图解法验证莫塞莱定律。（答案略）
2、若X 射线管的额定功率为1.5KW,在管电压为35KV 时，容许的最大电流是多少？
答：1.5KW/35KV=0.043A。
4、为使Cu 靶的Kβ线透射系数是Kα线透射系数的1/6，求滤波片的厚度。
答：因X 光管是Cu 靶，故选择Ni 为滤片材料。查表得:μ m α ＝49。03cm2／g，μ mβ ＝290cm2／g，
有公式， , ，故： ，解得:t=8。35um t
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）
λ 0=1。24/v(nm）=1。24/17.46（nm)=0。071（nm)
其中 h为普郎克常数,其值等于6。626×10-34
e为电子电荷，等于1.602×10—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. (完整word版)材料分析方法周玉第二版
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。
1第一章 X射线物理学基础
一、X射线产生的主要装置和条件
主要装置：阳极靶材、阴极灯丝
条件：a. 大量自由电子；b. 定向高速运动；c. 运动路径上遇到障碍（靶材）
二、短波限
一个电子在与阳极靶撞击时，把全部能量给予一个光子，这就是一个光量子所能获得的最大
能量，即：hc/λ=eU，此时光量子的波长即为短波限λ
SWL。
三、连续X射线（强度公式）
大量电子在与靶材碰撞的过程中，能量不断减小，光子所获得的能量也不断减小，形成了一
系列由短波限λ
SWL向长波方向发展的连续波谱。
连续谱强度2
1iZUKI
四、特征X射线（莫塞莱定律）
当X射线管两端的电压增高到某一特定值U
k时，在连续谱的特定的波长位置上，会出现一
系列强度很高，波长范围很窄的线状光谱，它们的波长对一定材料的阳极靶材有严格恒定的
数值，此波长可作为阳极靶材的标志或特征，所以称为特征谱或标识谱。
莫塞莱定律：
ZK
21
) U- U( i K I m
n 3（Un为临界激发电压，原子序数Z越大，Un越大）
2
五、X射线吸收（透射）公式——（质量吸收系数：单质、化合物（固溶体、混合物））
单质 mtmmeIeII
00
化合物
n
iimimw
1
六、光电效应、荧光辐射、俄歇效应
光电效应：当入射X射线光量子能量等于或略大于吸收体原子某壳层电子的结合能时，电
子易获得能量从内层逸出，成为自由电子，称为光电子，这种光子击出电子的现象称为光电
效应。
荧光辐射：因光电效应处于相应的激发态的原子，将随之发生如前所述的外层电子向内层跃
迁的过程，同时辐射出特征X射线，称X射线激发产生的特征辐射为二次特征辐射，称这
种光致发光的现象为荧光效应。
俄歇效应：原子K层电子被击出后， L层一个电子跃入 K层填补空位，而另一个L层电子
获得能量逸出原子成为俄歇电子，称这种一个K层空位被两个 L 层空位代替的过程为俄歇
效应。
光电效应——光电子
材料科学与工程专业-材料现代分析方法／作业／课后复习思考题 任课教师：孙继兵 9月10日
注： *的多少仅代表该题可能的难易程度。
第一章 X射线物理学基础
1、X射线有什么性质，本质是什么？波长为多少？与可见光的区别。（*） 2、什么是X射线管的管电压、管电流？它们通常采用什么单位？数值通常是多少？（*） 3、X射线管的焦点与表观焦点的区别与联系。（*） 4、X射线有几种？产生不同X射线的条件分别是什么？产生机理是怎样的？晶体的X射线衍射分析中采用的是哪种X射线？（*） 5、特征X射线，连续X射线与X射线衍射的关系。（*） 6、什么是同一线系的特征X射线？不同线系的特征X射线的波长有什么关系？同一线系的特征X射线的波长又有什么关系？ 7、什么是临界激发电压？为什么存在临界激发电压？（**）
8、什么是、射线？其强度与波长的关系。什么是、射线其强度与波长的关系。（**） αKβK1αK2αK
9、为什么我们通常只选用Cr、Fe、Co、Ni、Mo、Cu、W等作阳极靶，产生特征X射线的波长与阳极靶的原子序数有什么关系。 10、 什么是相干散射、非相干散射？它们各自还有什么名称？相干散射与X射线衍射的关系。（*） 11、 短波限，吸收限，激发限如何计算？注意相互之间的区别与联系。（**） 12、 什么是X射线的真吸收？比较X射线的散射与各种效应。（*） 13、 什么是二次特征辐射？其与荧光辐射是同一概念吗？与特征辐射的区别是什么？（**） 14、 什么是俄吸电子与俄吸效应，及与二次特征辐射的区别。（**） 15、 反冲电子、光电子和俄歇电子有何不同? （**） 16、 在X射线与物质相互作用的信号中，哪些对我们进行晶体分析有益？哪些有害？非相干散射和荧光辐射对X射线衍射产生哪些不利影响？（**）
17、 线吸收系数与质量吸收系数的意义。并计算空气对CrKα的质量吸收系数和线吸收系数（假如空气中只有质量分数80%的氮和质量分数20%的氧，空气的密度为1.29×10-3g/cm3）(**)
《现代晶体学》课程教学大纲
课程英文名称：Modern Crystallography
课程编号：0322123002
课程计划学时：48
学分：3
课程简介： 本课程为材料物理专业重要的专业课之一。通过该课程的学习，学生可以掌握现代晶体学学的基本理论与基本方法，能提高本科生分析和解决实际问题的能力，为本科生后续的专业课程学习和今后的实际工作奠定一定的理论基础，并掌握初步的解决问题方法。
让学生掌握一些基本的现代晶体学理论概念和晶体学分析方法。这些内容将为今后学习材料物理其他的后续课程奠定一定的理论基础，并可以使本科生初步掌握分析问题和解决问题的方法。
一、课程教学内容及教学基本要求
第一章 结晶状态
本章重点：
1)介绍物质晶态特征和晶体学基本概念。
2)晶体的宏观标志被归纳为：性质的均匀性、各向异向和对称性。
3)讨论了晶体的多面性，描述了晶体微观原子结构的基本规律和其他凝聚态差别。
难点：明确晶体的概念和空间格子规律，了解晶体的基本性质。
本章学时: 4学时
教学形式:讲授
教具:黑板，粉笔
第一节 晶体的宏观特性
本节要求：理解：晶体和晶态物质的概念。掌握：晶态物质的均匀性、各向异性和对称性（重点：考核概率50%）。
1晶体和晶态物质的概念
2晶态物质的均匀性、各向异性、对称性和晶体的棱角。
第二节 晶态物质的微结构
本节要求：掌握：空间点阵（重点：考核概率100%）；理解：微观周期性原理依据
1空间点阵和存在空间点阵的证明。（重点）
2微观周期性原理的根据。
3 凝聚相的结构特征。
作业：认真复习本章内容，教科书中的习题（1.1-1.5）（只要求与掌握内容有关的）。 第二章 晶体对称性理论
本章重点：
1)本章是本课程的重点内容之一，系统地讨论了晶体对称性结论。对称性理论渗透在整个晶体学中，掌握了它才能研究和理解晶体的结构和性质。
2)本章内容包括对称性理论公理系统以及其基础群论，对称性基本概念的几何诠释，以及广义对称性——反对称性和色对称性。
