材料分析报告测试方法复习题
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大功率转靶衍射仪与普通衍射仪相比,在哪两方面有其优越性?答:①提高X射线强度:②缩短了试验时间2、何为特征X射线谱?特征X射线的波长与(管电压)、(管电流)无关,只与(阳极材料)有关。
答:由若干条特定波长的谱线构成。
当管电压超过一定的数值(激发电压V激)时产生。
不同元素的阳极材料发出不同波长的X射线。
因此叫特征X射线。
什么是Ka射线?在X射线衍射仪中使用的是什么类型的X射线?答:L壳层中的电子跳入K层空位时发出的X射线,称之为Ka射线。
Ka射线的强度大约是K 6射线强度的5倍,因此,在实验中均采用Ka射线。
Ka谱线又可分为Kal和Ka 2, K a 1的强度是K a 2强度的2倍,且Kal和Ka 2射•线的波长非常接近,仅相差0.004A左右,通常无法分辨,因此,一般用Ka来表示。
但在实际实验中有可能会出现两者分开的情况。
AI是面心立方点阵,点阵常数a=4.049A,试求(111)和(200)晶面的面间距。
计算公式为:dhkl=a (h2+k2+l2)-l/2答:dlll=4.049/(12+12+12)-l/2=2.338A:d200=4.049/(22)-l/2=2.0245A说说不相干散射对于衍射分析是否有利?为什么?答:有利。
不相干散射线由于波长各不相同,因此不会互相干涉形成衍射,所以它们散布于各个方向,强度一般很低,它们在衍射工作中只形成连续的背景。
不相干散射的强度随sin 0/'的增大而增强,而且原子序数越小的物质,其不相干散射愈大,造成对衍射分析工作的不利影响。
6、在X射线衍射分析中,为何要选用滤波片滤掉KB射线?说说滤波片材料的选取原则。
实验中,分别用Cu靶和M。
靶,若请你选滤波片,分别选什么材料?答:(1)许多X射线工作都要求应用单色X射线,由于Ka谱线的强度高,因此当要用单色X 射线时,一般总是选用Ka谱线。
但从X射线管发出的X射线中,当有Ka线时,必定伴有KB 谱线及连续光谱,这对衍射工作是不利的,必须设法除去或减弱之,通常使用滤波片来达到这一目的。
《材料现代分析测试方法》习题及思考题一、名词术语波数、原子基态、原子激发、激发态、激发电位、电子跃迁(能级跃迁)、辐射跃迁、无辐射跃迁,分子振动、伸缩振动、变形振动(变角振动或弯曲振动)、干涉指数、倒易点阵、瑞利散射、拉曼散射、反斯托克斯线、斯托克斯线、 X射线相干散射(弹性散射、经典散射或汤姆逊散射)、X射线非相干散射(非弹性散射、康普顿-吴有训效应、康普顿散射、量子散射)、光电效应、光电子能谱、紫外可见吸收光谱(电子光谱)、红外吸收光谱、红外活性与红外非活性、弛豫、K系特征辐射、L系特征辐射、Kα射线、Kβ、短波限、吸收限、线吸收系数、质量吸收系数、散射角(2θ)、二次电子、俄歇电子、连续X射线、特征X射线、点阵消光、结构消光、衍射花样的指数化、连续扫描法、步进扫描法、生色团、助色团、反助色团、蓝移、红移、电荷转移光谱、运动自由度、振动自由度、倍频峰(或称泛音峰)、组频峰、振动耦合、特征振动频率、特征振动吸收带、内振动、外振动(晶格振动)、热分析、热重法、差热分析、差示扫描量热法、微商热重(DTG)曲线、参比物(或基准物、中性体)、程序控制温度、(热分析曲线)外推始点、核磁共振。
二、填空1.原子中电子受激向高能级跃迁或由高能级向低能级跃迁均称为( )跃迁或( )跃迁。
2.电子由高能级向低能级的跃迁可分为两种方式:跃迁过程中多余的能量即跃迁前后能量差以电磁辐射的方式放出,称之为( )跃迁;若多余的能量转化为热能等形式,则称之为( )跃迁。
3.多原子分子振动可分为( )振动与( )振动两类。
4.伸缩振动可分为( )和( )。
变形振动可分为( )和( )。
5.干涉指数是对晶面( )与晶面( )的标识。
6.晶面间距分别为d110/2,d110/3的晶面,其干涉指数分别为( )和( ).7. 倒易矢量r*HKL的基本性质为:r*HKL垂直于正点阵中相应的(HKL)晶面,其长度|r*HKL|等于(HKL)之晶面间距dHKL的( )。
材料现代分析测试方法习题答案【篇一:2012年材料分析测试方法复习题及解答】lass=txt>一、单项选择题(每题 3 分,共 15 分)1.成分和价键分析手段包括【 b 】(a)wds、能谱仪(eds)和 xrd (b)wds、eds 和 xps(c)tem、wds 和 xps (d)xrd、ftir 和 raman2.分子结构分析手段包括【 a】(a)拉曼光谱(raman)、核磁共振(nmr)和傅立叶变换红外光谱(ftir)(b) nmr、ftir 和 wds(c)sem、tem 和 stem(扫描透射电镜)(d) xrd、ftir 和raman3.表面形貌分析的手段包括【 d】(a)x 射线衍射(xrd)和扫描电镜(sem) (b) sem 和透射电镜(tem)(c) 波谱仪(wds)和 x 射线光电子谱仪(xps) (d) 扫描隧道显微镜(stm)和sem4.透射电镜的两种主要功能:【 b】(a)表面形貌和晶体结构(b)内部组织和晶体结构(c)表面形貌和成分价键(d)内部组织和成分价键5.下列谱图所代表的化合物中含有的基团包括:【c 】(a)–c-h、–oh 和–nh2 (b) –c-h、和–nh2,(c) –c-h、和-c=c- (d) –c-h、和 co2.扫描电镜的二次电子像的分辨率比背散射电子像更高。
(√)3.透镜的数值孔径与折射率有关。
(√)5.在样品台转动的工作模式下,x射线衍射仪探头转动的角速度是样品转动角速度的二倍。
(√ )三、简答题(每题 5 分,共 25 分)1. 扫描电镜的分辨率和哪些因素有关?为什么?和所用的信号种类和束斑尺寸有关,因为不同信号的扩展效应不同,例如二次电子产生的区域比背散射电子小。
束斑尺寸越小,产生信号的区域也小,分辨率就高。
2.原子力显微镜的利用的是哪两种力,又是如何探测形貌的?范德华力和毛细力。
以上两种力可以作用在探针上,致使悬臂偏转,当针尖在样品上方扫描时,探测器可实时地检测悬臂的状态,并将其对应的表面形貌像显示纪录下来。
第 1 页共 17 页 2022 年高考语文复习:调查报告类实用类文本阅读专项练习题【典例分析】【2022·蚌埠市第九中学高三其他】阅读下面的文字,完成下面小题。
材料一调查结果显示,75.3%的同学有较为明确的考研意向,仍在考虑的占20.2%。
而根据参与调查的学生的各种维度进行分类发现,这种近乎盲目的考研热几乎是不分年级、不分性别、不分学校层次的。
那么,是什么驱动着这么多大学生对考研趋之假设鹜呢 81%的同学认为,考研的主要目的是提高就业竞争力,给自己的学历加码。
这是考研热出现的重要原因,背后折射出的是严峻的就业压力。
麦可思研究院 6 月 12 日在京发布的‚2022 年中国大学生就业报告(就业蓝皮书)‛显示,2022 届中国大学生毕业半年后的就业率为 91.6%,根本保持稳定。
外表上看,‚就业率根本保持稳定‛与‚多数大学生考虑读研‛存在反差,实际上,其内在核心问题是大学生就业质量亟待提高。
中国教育在线总编辑陈志文在谈到‚该考研还是工作‛时提到,‚很多人说,就是因为找不到工作才去考研的。
这句话就不客观了,不应该是找不到,而是不满意,或者说与自己期望值不一致。
‛麦可思的研究也证实了这一点。
数据显示,2022 届本科毕业生读研的主要动机是就业前景好(53%)和职业开展需要(49%)。
(摘编自中国教育在线《考研调查:七成以上的在校大学生有明确的考研意愿》,2022年 8 月 l6 日) 材料二从年初以来,据周刊君不完全统计,至少有 10 所高校着手清退研究生。
按高校已经披露的数字初步核算,至少 500 名研究生遭到清退或正面临清退风险,实际进行研究生清退的高校数,以及遭清退处境的研究生数,相信远超周刊君的不完全统计。
这些研究生面临退学风险,有一个共同原因:在学校规定的最长学习年限内未完成学业。
按照《广州大学研究生学籍管理细那么》第二十条规定,研究生在校根本修业年限(学制)为:硕士生最长不超过 5 年,博士生不超过 7 年。
材料工程考试试题
1. 请简述金属材料的几种常见腐蚀形式及其防护方法。
2. 解释金属疲劳的概念,列举几个影响疲劳寿命的因素,并提出相应改善措施。
3. 说明复合材料的定义及其在航空航天领域的应用情况。
4. 简要介绍热处理工艺在金属材料中的作用和意义,并举例说明。
5. 分析塑料材料的特性、加工方式和应用范围,并比较与金属材料的异同点。
6. 论述纳米材料在材料科学中的研究进展和应用前景。
7. 就材料表面处理技术的分类、原理及优点进行详细描述,并选取一种技术进行深入分析。
8. 请写出几种常见的非金属材料及其优缺点,以及在工程应用中的具体案例。
9. 介绍玻璃材料的种类及其物理化学性质,以及在建筑、容器等领域中的应用。
10. 阐述材料设计的概念和原则,指出在产品设计过程中合理选用材料的重要性。
以上是本次材料工程考试题目,请根据各题要求深入思考并作出详细回答。
祝您顺利通过考试!。
复习题一.名词解释1.系统消光2.X射线衍射方向3.二次电子4.差热分析5.差示扫描量热法6.外推始点温度7.拉曼效应8.Moseley定律9.化学位移 10.光电效应 11.衍射衬度像 12.质厚衬度像 13.相位衬度像二.简答题1. X射线谱有哪两种基本类型?各自的含义是什么?2.X射线是怎么产生的?连续X射线谱有何特点?3.何谓Kα射线/何谓Kβ射线?这两种射线中哪种射线强度大?哪种射线的波长短?4.什么方向是晶体对X射线的衍射的衍射方向?6. 布拉格方程的由来、表达、阐明的问题及所讨论的问题?7. 晶体使X射线产生衍射的充分条件是什么?何谓系统消光?8.粉晶X射线衍射卡片(JCPDF卡)检索手册的基本类型有哪三种?每种手册如何编排?每种物相在手册上的形式?9.在进行混合物相的X射线衍射线定性分析鉴定时,应特别注意优先考虑的问题有哪些?10.电子束与物质相互作用可以获得哪些信息?12.简述电子透镜缺陷的种类及产生的原因? 如何提高它的分辨率?13.透射电子显微图象包括哪几种类型?14.散射衬度与什么因素有关?这种图象主要用来做什么?15.衍射衬度与什么因素有关?这种图象主要用来做什么?16.何谓明场象?何谓暗场象?17.何谓二次电子?扫描电镜中二次电子象的衬度与什么因素?为什么?最适宜研究什么?18.何背散射电子?扫描电镜中背散射电子象的衬度与什么因素有关?为什么?最适宜研究什么?19.什么是X射线的能谱分析和波谱分析?X射线显微分析方法有哪三种?20.何为差热分析?差热分析的基本原理是什么21.何为差示扫描量热?差示扫描量热分析的基本原理是什么?22.DTA和DSC的主要区别是什么?23.如何确定外推始点温度?24. 影响差热曲线主要因素有哪些?25.分子振动吸收红外辐射必须满足哪些条件?26.简述拉曼光谱的原理及特点。
27. 红外光谱与拉曼光谱的比较?28. X射线光电子能谱是一种什么分析方法?它的基本原理是什么?29. 何为化学位移? 化学位移规律?30. XPS伴线有哪些?并简明说明之?31. X射线光电子能谱的分析应注意哪些问题?三.综合题就具体的测试项目,根据你所学过的现代测试技术挑选最佳的测试方法(是否能测试,是否是最精确、最快速、最经济等):(1).尺寸小于5µ的矿物的形貌观察分析;(2).有机材料中化学键的分析鉴定;(3).多晶材料的物相分析鉴定;(4).热稳定性和相变温度的测定;(5).矿物中包裹体或玻璃气泡中物质的鉴定分析;(6).表面或界面元素化学状态分析;(7).晶界上杂质的化学成分定量分析;(8).晶界条纹或晶体缺陷(如位错、层错等)的观察分析;(9).粉晶物相的定量分析;(10).纳米材料的形貌观察四.计算题1. Lu2O3,立方晶系,已知a=1.0390 nm,问用Co靶的K1=0.17980nm照射,(400)面网组能产生几条衍射线?五.分析题正交晶系YBa2Cu3O7晶体的X射线衍射数据d(面间距)、I/I(相对强度)、hkl(衍射指数)如下:衍射线编号d(Å)I/I0hkl 衍射线编号d(Å)I/Ihkl1 3.71 15 200 16 2.095 5 1232 3.67 60 121 17 2.020 20 3303 3.60 15 002 18 2.009 15 312,1504 3.14 100 211,1319 1.999 15 0515 3.12 75 031 20 1.982 2 2136 3.09 70 112 21 1.975 15 0337 3.02 20 220 22 1.866 10 4008 2.958 15 022 23 1.835 30 2429 2.590 10 040,20224 1.805 2 00410 2.391 10 231 25 1.780 2 41111 2.365 5 132 26 1.727 2 11412 2.340 2 013 27 1.675 5 40213 2.140 5 321 28 1.642 10 161,32314 2.131 5 204 29 1.623 2 20415 2.108 2 042 30 1.602 2 431 1.将其中的衍射数据整理成一套Hanawalt索引查找物相的形式.2. 根据衍射线出现的规律,判断YBa2Cu3O7晶体空间格子的类型,简述系统消光规律3. 在进行混合物相的X射线衍射线定性分析鉴定时,应特别注意优先考虑的问题有哪些?。
实用标准一、名词解释1. 原子吸收灵敏度:也称特征浓度,在原子吸收法中,将能产生1%吸收率即得到0.0044的吸光度的某元素的浓度称为特征浓度。
计算公式: S=0.0044×C/A (ug/mL/1%)S——1%吸收灵敏度 C——标准溶液浓度 0.0044——为1%吸收的吸光度A——3次测得的吸光度读数均值2. 原子吸收检出限:是指能产生一个确证在试样中存在被测定组分的分析信号所需要的该组分的最小浓度或最小含量。
通常以产生空白溶液信号的标准偏差2~3倍时的测量讯号的浓度表示。
只有待测元素的存在量达到这一最低浓度或更高时,才有可能将有效分析信号和噪声信号可靠地区分开。
计算公式: D=c Kδ/A mD——元素的检出限ug/mL c——试液的浓度δ——空白溶液吸光度的标准偏差 A m——试液的平均吸光度 K——置信度常数,通常取2~3 3.荧光激发光谱:将激发光的光源分光,测定不同波长的激发光照射下所发射的荧光强度的变化,以I F—λ激发作图,便可得到荧光物质的激发光谱4.紫外可见分光光度法:紫外—可见分光光度法是利用某些物质分子能够吸收200 ~ 800 nm光谱区的辐射来进行分析测定的方法。
这种分子吸收光谱源于价电子或分子轨道上电子的电子能级间跃迁,广泛用于无机和有机物质的定量测定,辅助定性分析(如配合IR)。
5.热重法:热重法(TG)是在程序控制温度下,测量物质质量与温度关系的一种技术。
TG基本原理:许多物质在加热过程中常伴随质量的变化,这种变化过程有助于研究晶体性质的变化,如熔化、蒸发、升华和吸附等物质的物理现象;也有助于研究物质的脱水、解离、氧化、还原等物质的化学现象。
热重分析通常可分为两类:动态(升温)和静态(恒温)。
检测质量的变化最常用的办法就是用热天平(图1),测量的原理有两种:变位法和零位法。
6.差热分析;差热分析是在程序控制温度下,测量物质与参比物之间的温度差与温度关系的一种技术。
材料研究与测试方法复习题复习题一、名词解释1、系统消光2、某射线衍射方向3、Moeley定律4、相对强度5、积分强度6、明场像暗场像7、透射电镜点分辨率、线分辨率8、厚度衬度9、衍射衬度10相位衬度11球差、像散、色差12、透镜景深13、透镜焦长14、电子衍射15、二次电子16、背散射电子17、差热分析18、差示扫描量热法19、热重分析20综合热分析21、外推始点温度22、拉曼效应23、拉曼位移24、瑞利散射25、化学位移26、光电效应27、荷电效应二、简答题1、某射线谱有哪两种基本类型?各自的含义是什么?2、某射线是怎么产生的?连续某射线谱有何特点?3、何谓Ka射线/何谓Kβ射线?这两种射线中哪种射线强度大?哪种射线的波长短?4、晶体对某射线的散射包括哪两类?四种基本类型的空间点阵是什么?5、结构因子的概念6、布拉格方程的表达式、阐明的问题及所讨论的问题?7、晶体使某射线产生衍射的充分条件是什么?何谓系统消光?8、粉晶某射线衍射卡片(JCPDF卡)检索手册的基本类型有哪三种?每种手册如何编排?每种物相在手册上的形式?9、在进行混合物相的某射线衍射线定性分析鉴定时,应特别注意优先考虑的问题有哪些?衍射仪用粉末试样的粒度是多少?10、电子束与物质相互作用可以获得哪些信息?11、扫描电镜的原理?扫描电镜的放大倍数是如何定义的?12、简述电子透镜像差及产生的原因?13、透射电子显微图象包括哪几种类型?14、散射衬度与什么因素有关?这种图象主要用来观察什么?15、衍射衬度与什么因素有关?这种图象主要用来观察什么?16、何谓明场象?何谓暗场象?中心暗场像与偏心暗场像哪个分辨率高?17、何谓二次电子?扫描电镜中二次电子象的衬度与什么因素有关?最适宜研究什么?18、何背散射电子?扫描电镜中背散射电子象的衬度与什么因素有关?最适宜研究什么?19、什么是某射线的能谱分析和波谱分析?其方法有几种?20、何为差热分析?差热分析的基本原理是什么?21、何为差示扫描量热?示差扫描量热分析的基本原理是什么?22、在差热分析曲线上一个峰谷的温度主要用什么来表征?23、如何确定外推始点温度?24、影响差热曲线主要因素有哪些?25、分子振动吸收红外辐射必须满足哪些条件?拉曼散射产生的条件?26、红外吸收光谱的产生,主要是由于分子中什么能级的跃迁?27、H2O和CO2分子中有几种振动形式?红外光谱分析步骤及石膏红外谱图分析?28、红外光谱与拉曼光谱的比较?29、某射线光电子能谱是一种什么分析方法?采取剥离技术分析方法还可以进行什么分析?30、何为化学位移?化学位移规律?31、某PS伴线有哪些?并简明说明之?32、某射线光电子能谱分析常用的扣静电(荷电效应)方法是什么?三、综合题就具体的测试项目,根据你所学过的现代测试技术挑选最佳的测试方法(是否能测试,是否是最精确、最快速、最经济等);(1)尺寸小于5μ的矿物的形貌观察分析;(2)有机材料中化学键的分析鉴定;(3)多晶材料的物相分析鉴定;(4)物质的热稳定性的测定;(5)矿物中包裹体或玻璃气泡中物质的鉴定分析;(6)表面或界面元素化学状态分析;(7)晶界上增强相的成分分析;(8)晶界条纹或晶体缺陷(如位错、层错等)的观察分析;(9)纳米材料的微结构分析;(10材料的断口形貌观察四、计算题1、Lu2O3,立方晶系,已知a=1.0390nm,问用Co靶的Kα=0.17980nm照射,(400)面网组能产生几条衍射线?2、某立方晶系晶体的某一面网的二级衍射对应的d200=0.1760nm,对应的衍射角为60°,求该晶体的d100一级衍射面网能产生几条衍射线以及该晶体的晶胞参数。
第二章1.在定量分析中,精细度与准确度之间的关系是〔〕精细度是保证准确度的前提2.如下各项定义中不正确的答案是〔〕总体平均值就是真值3.以下关于偶然误差的表示正确的答案是〔〕正负误差出现的几率相等4.可用如下何种方法减免分析测试中的系统误差〔〕进展仪器校正5.有关提高分析准确度的方法,以下描述正确的答案是〔〕增加平行试验的次数6.如下哪种方法可以减小分析测定中的偶然误差〔〕作空白试验可以估算出试剂不纯带来的误差7.2.050×10-2是几位有效数字〔〕四位9.试述精细度和准确度的关系。
测定结果的精细度高,不能说明其准确度也高,因为可能有系统误差存在。
但精细度是保证准确度的先决条件,因此,只有精细度与准确度都高的测量值才最为可取,结果才准确。
准确度表示测量的正确性,精细度表示测量结果的重现性。
由于真值通常未知,只有在消除了系统误差后,精细度高的屡次测量的平均值才接近真值,这时,才可用测量结果的精细度来衡量结果是否可靠。
10.提高分析准确度的方法有哪些?1.选择适当的分析方法。
2.减小测量的误差。
3.减小偶然误差的影响。
4.消除测量中的系统误差。
11.根据有效数字运算法如此计算如下各式的结果。
〔1〕5.3 + 6.45;〔2〕35.8 + 26.9 + 12.8 - 20.50;〔3〕8.3×12.50×18.6;〔5〕〔456.4 -23.58〕/0.359;〔6〕1.78×104 - 2.013×103;〔7〕〔5.257×10-4〕×〔3.9×10-6〕〔8〕3.546×10-7/1.9×10-312.计算如下各组数据的平均值,偏差,平均偏差,相对平均偏差,标准偏差和相对标准偏差。
〔1〕35.48,35.50,35.43,35.45;〔1〕平均值:35.47;偏差:0.015 0.035 0.035 0.015;平均偏差:0.025;相对平均偏差:0.0 7%;标准偏差:0.03;相对标准偏差:0.09%。
复习题一、名词解释1、系统消光: 把由于F HKL=0而使衍射线有规律消失的现象称为系统消光。
2、X射线衍射方向: 是两种相干波的光程差是波长整数倍的方向。
3、Moseley定律:对于一定线性系的某条谱线而言其波长与原子序数平方近似成反比关系。
4、相对强度:同一衍射图中各个衍射线的绝对强度的比值。
5、积分强度:扣除背影强度后衍射峰下的累积强度。
6、明场像暗场像:用物镜光栏挡去衍射束,让透射束成像,有衍射的为暗像,无衍射的为明像,这样形成的为明场像;用物镜光栏挡去透射束和及其余衍射束,让一束强衍射束成像,则无衍射的为暗像,有衍射的为明像,这样形成的为暗场像。
7、透射电镜点分辨率、线分辨率:点分辨率表示电镜所能分辨的两个点之间的最小距离;线分辨率表示电镜所能分辨的两条线之间的最小距离。
8、厚度衬度:由于试样各部分的密度(或原子序数)和厚度不同形成的透射强度的差异;9、衍射衬度:由于晶体薄膜内各部分满足衍射条件的程度不同形成的衍射强度的差异;10相位衬度:入射电子收到试样原子散射,得到透射波和散射波,两者振幅接近,强度差很小,两者之间引入相位差,使得透射波和合成波振幅产生较大差异,从而产生衬度。
11像差:从物面上一点散射出的电子束,不一定全部聚焦在一点,或者物面上的各点并不按比例成像于同一平面,结果图像模糊不清,或者原物的几何形状不完全相似,这种现象称为像差球差:由于电磁透镜磁场的近轴区和远轴区对电子束的汇聚能力不同造成的像散:由于透镜磁场不是理想的旋转对称磁场而引起的像差色差:由于成像电子的波长(或能量)不同而引起的一种像差12、透镜景深:在不影响透镜成像分辨本领的前提下,物平面可沿透镜轴移动的距离13、透镜焦深:在不影响透镜成像分辨本领的前提下,像平面可沿透镜轴移动的距离14、电子衍射:电子衍射是指当一定能量的电子束落到晶体上时,被晶体中原子散射,各散射电子波之间产生互相干涉现象。
它满足劳厄方程或布拉格方程,并满足电子衍射的基本公式Lλ=Rd L是相机长度,λ为入射电子束波长,R是透射斑点与衍射斑点间的距离。
材料分析测试方法复习题第一部分简答题:1. X射线产生的基本条件答:①产生自由电子;②使电子做定向高速运动;③在电子运动的路径上设置使其突然减速的障碍物。
2. 连续X射线产生实质答:假设管电流为10mA,则每秒到达阳极靶上的电子数可达6.25x10(16)个,如此之多的电子到达靶上的时间和条件不会相同,并且绝大多数达到靶上的电子要经过多次碰撞,逐步把能量释放到零,同时产生一系列能量为hv(i)的光子序列,这样就形成了连续X射线。
3. 特征X射线产生的物理机制答:原子系统中的电子遵从刨利不相容原理不连续的分布在K、L、M、N等不同能级的壳层上,而且按能量最低原理从里到外逐层填充。
当外来的高速度的粒子动能足够大时,可以将壳层中某个电子击出去,于是在原来的位置出现空位,原子系统的能量升高,处于激发态,这时原子系统就要向低能态转化,即向低能级上的空位跃迁,在跃迁时会有一能量产生,这一能量以光子的形式辐射出来,即特征X射线。
4. 短波限、吸收限答:短波限:X射线管不同管电压下的连续谱存在的一个最短波长值。
吸收限:把一特定壳层的电子击出所需要的入射光最长波长。
5. X射线相干散射与非相干散射现象答:相干散射:当X射线与原子中束缚较紧的内层电子相撞时,电子振动时向四周发射电磁波的散射过程。
非相干散射:当X射线光子与束缚不大的外层电子或价电子或金属晶体中的自由电子相撞时的散射过程。
6. 光电子、荧光X射线以及俄歇电子的含义答:光电子:光电效应中由光子激发所产生的电子(或入射光量子与物质原子中电子相互碰撞时被激发的电子)。
荧光X射线:由X射线激发所产生的特征X射线。
俄歇电子:原子外层电子跃迁填补内层空位后释放能量并产生新的空位,这些能量被包括空位层在内的临近原子或较外层电子吸收,受激发逸出原子的电子叫做俄歇电子。
7. X射线吸收规律、线吸收系数答:X射线吸收规律:强度为I的特征X射线在均匀物质内部通过时,强度的衰减与在物质内通过的距离x成比例,即-dI/I=μdx 。
线吸收系数:即为上式中的μ,指在X射线传播方向上,单位长度上的X射线强弱衰减程度。
8. 晶面及晶面间距答:晶面:在空间点阵中可以作出相互平行且间距相等的一组平面,使所有的节点均位于这组平面上,各平面的节点分布情况完全相同,这样的节点平面成为晶面。
晶面间距:两个相邻的平行晶面的垂直距离。
9. 反射级数与干涉指数答:布拉格方程 表示面间距为d ’的(hkl )晶面上产生了n 级衍射,n 就是反射级数干涉指数:当把布拉格方程写成:时,这是面间距为1/n 的实际上存在或不存在的假想晶面的一级反射,若把这个晶面叫作干涉面,其间的指数就叫作干涉指数10.衍射矢量与倒易矢量 答:衍射矢量:当束X 射线被晶面P 反射时,假定N 为晶面P 的法线方向,入射线方向用单位矢量S0表示,衍射线方向用单位矢量S 表示,则S-S0为衍射矢量。
倒易矢量:从倒易点阵原点向任一倒易阵点所连接的矢量叫倒易矢量,表示为: r* = Ha* + Kb* + L c*11.结构因子的定义答:定量表征原子排布以及原子种类对衍射强度影响规律的参数,即晶体结构对衍射强度的影响因子 λθ=Sin n d '2λθn Sin d ='2:λθ=Sin nd '2λθn Sin d ='2:12.原子散射因子随衍射角的变化规律答:随sinθ/λ值减小,f增大,sinθ=0时,f=Z论述题:一、推导劳埃方程和布拉格方程解:1。
推导劳埃方程:假定①满足干涉条件②X-ray单色且平行如图:以α0为入射角,α为衍射角,相邻原子波程差为a(cosα-cosα0),产生相长干涉的条件是波程差为波长的整数倍,即:a(cosα-cosα0)=hλ式中:h为整数,λ为波长。
一般地说,晶体中原子是在三维空间上排列的,所以为了产生衍射,必须同时满足:a(cosα-cosα0)=hλb(cosβ-cosβ0)=kλc(cosγ-cosγ0)=lλ此三式即为劳埃方程。
2.推导布拉格方程式:假定①X-ray单色且平行②晶体无限大且平整(无缺陷)如右图:光程差为2dsinθ,要出现衍射条纹,则有:2dsinθ=nλ (n=1,2…)此式即为布拉格方程。
二、以体心立方(001)衍射为例,利用心阵点存在规律推导体心和面心晶体的衍射消光规律三、证明厄瓦尔德球图解法等价于布拉格方程证明:根据倒易矢量的定义O*G=g,于是我们得到k'-k=g上式与布拉格定律完全等价。
由O向O*G作垂线,垂足为D,因为 g平行于(hkl)晶面的法向N hkl,所以OD就是正空间中(hkl)晶面的方位,若它与入射束方向的夹角为θ,则有=sin θ即 g/2=ksin θ由于 g=1/d k=1/λ故有 2dsin θ =同时,由图可知,k'与k的夹角(即衍射束与透射束的夹角)等于是2θ,这与布拉格定律的结果也是一致的。
四、阐明消光现象的物理本质,并利用结构因子推导出体心和面心晶体的衍射消光规律解:参考P36-P42 由系统消光的定义<把因原子在晶体中位置不同或原子种类不同而引起的某些方向上的衍射消失的现象>知,消光的物理本质是原子的种类及其在晶胞中的位置。
由|F hkl=0| <=> 消光可推出如下消汇丰银行规律①体心晶体存在2个原子,坐标分别为(0,0,0),(1/2,1/2,1/2)则 F hkl = f + feπi(h+k+l)要消光,则有 h+k+l=2n+1 (n=0,1,2…).②面心晶体存在4个原子,坐标分别为(0,0,0),(1/2,1/2,0) (1/2,0,1/2),(0,1/2,1/2)则 F hkl = f + feπi(h+k) + feπi(h +l) + feπi(k+l) 要消光则必使F hkl=0,故消光规律为: h,k,l 不能同时为奇或h,k,l不能同时为偶五、如何利用X射线衍射方法研究晶体的有序—无序转变(举例说明)解:本题答案谨供参考!本题是利用X射线衍射时,衍射线的出现与消失来研究晶体的有序—无序转变对于TiAl,高温时为无序的体心立方晶体,低温时为有序的体心立方晶体。
无序时:Ti或Al占据A或B点的几率各为50%,f平均=0.5f Ni+0.5f Al;注:A为顶点,B为体心点有序时: Ti 100%占据A位,Al 100%占据B位,则 F hkl=f Ni±f Al则:F hkl=f Ni-f Al≠0,由本该消光的地方,重新出现衍射条纹,可判断无序向有序的转变,反之亦然。
六、如何使用角因子中洛仑兹因子研究晶体的尺寸解:利用布拉格公式2dsinθ=λ和晶面间距d与晶格常数之间的关系(如:立方晶系d=a/(h2+k2+l2)1/2)可以建立衍射束方向与晶胞尺寸的关系式。
对于立系为sin2θ=λ(h2+k2+l2)/4a2,测写了衍射束的方向,便可推知晶胞尺寸。
洛仑兹因子便是一个只与衍射束方向(即布拉格角θ)有关的式子:1/(4sin 2θcos θ)以布拉格角θ为中介,通过洛仑兹因子便函要以研究晶体尺寸。
七、阐述多晶体X 射线衍射强度影响因素及其应用解:参考P42-P50 影响X 射线衍射强度的因素有如下5项:①结构因子②角因子包括极化因子和洛仑兹因子③多重性因子④吸收因子⑤温度因子。
应用:利用各影响因子对衍射强度的影响,可判断出晶胞内原子的种类,原子个数,原子位置。
结构因子:①消光规律的判断;②金属间化合物的有序度的判断。
角因子:利用谢乐公式研究晶粒尺寸大小;多重性因子:等同晶面对衍射强度的影响吸收规律:试样形状和衍射方向的不同,衍射线在试样中穿行的路径便不同,引起吸收效果的不一样。
温度因子:研究晶体的热运动,测定热膨胀系数等。
八、以立方晶系为例,分析利用XRD 测量点阵常数时为何采用高角度线条而不采用各个线条测量结果的平均值:答:对于立方晶系 2dsin θ=λ,222/l k h a d ++=⇒222sin 2l k h a ++⨯÷=θλ θ的误差主要来源于Δθ Δ(sin θ)2dsin θ=λ dsin θ=λ/2 Δ dsin θ+dcos θ⨯Δθ=0Δa/a=Δd/d=-cos θ⨯Δθ 当θ=o 90时Δa/a=0 故θ尽可能高 而对于外推法取θ=o 90九、给出物相定性分析与定量分析的原理及一般步骤。
答:定性分析:原理:目前所知结晶物质,之所以表现出种类的差别,是由于不同的物质个具有自己特定的原子种原子排列方式和点阵常数,进而呈现出特定的衍射花样;多相物质的衍射花样互不干扰、相互独立,只是机械的叠加;衍射花样可以表明物相中元素的化学结合态。
这样只要把晶体全部进行衍射或照相再将衍射花样存档,试验时,只要把试样的衍射花样和标准衍射花样相对比,从中选出相同者就可以确定了。
步骤:先求出晶面间距d和相对强度I/I1后有以下三个程序:(1)根据待测相得衍射数据,得出三强面的晶面间距值d1、d2、d3.(2)根据d1值,在数值索引中检索适当d组,找出与d1、d2、d3值复合较好的一些卡片。
(3)把待测相的三强线的d值和I/I1值与这些卡片上各物质的三强线d值和I//I1值相比较,淘汰不相符的卡片,最后获得与试验数据一一吻合的卡片,卡片上所示物质即为待测相。
(4)若待测试样为复相混合物时,需反复测试定量分析:原理87页十、讨论内应力对X- Ray衍射线条的影响规律,并说明如何测定平面宏观残余应力宏观应力:使衍射峰左右移动微观应力:使衍射峰变宽超微观应力:使衍射峰的强度变弱平面宏观残余应力的测定:ϕ:样品表面法线与所测晶面法线的夹角 课本98页图6.3 32322122321323222121sin )sin (sin )cos (sin sin 1cos sin sin cos sin s s s s s a a a s a s a s a s ϕφϕφϕϕϕφϕφϕϕϕ-++=-====++=因为03=σ 所以 02003002212222123213122211/))(sin /1)](1/([/)(/)(sin cos /sin )sin )(cos 1(/)(/)(/)(d d d E d d d s d d d s Es s Es Es Es n n -+=-=-=+=++=-+-=-=-=ϕφϕϕφϕϕνσφσφσσϕφσφσνσσννσσνσσ所以第二部分1、分析电磁透镜对波的聚焦原理,说明电磁透镜的结构对聚焦能力的影响。
解:聚焦原理:通电线圈产生一种轴对称不均匀分布的磁场,磁力线围绕导线呈环状。
磁力线上任一点的磁感应强度B 可以分解成平行于透镜主轴的分量Bz 和垂直于透镜主轴的分量Br 。