无机材料分析测试技术(国防工业出版社,黄新民) 课后题整理
- 格式:docx
- 大小:433.35 KB
- 文档页数:18
材料分析测试技术习题及答案第⼀章⼀、选择题1.⽤来进⾏晶体结构分析的X射线学分⽀是()A.X射线透射学;B.X射线衍射学;C.X射线光谱学;D.其它2. M层电⼦回迁到K层后,多余的能量放出的特征X射线称()A.Kα;B. Kβ;C. Kγ;D. Lα。
3. 当X射线发⽣装置是Cu靶,滤波⽚应选()A.C u;B. Fe;C. Ni;D. Mo。
4. 当电⼦把所有能量都转换为X射线时,该X射线波长称()A.短波限λ0;B. 激发限λk;C. 吸收限;D. 特征X射线5.当X射线将某物质原⼦的K层电⼦打出去后,L层电⼦回迁K层,多余能量将另⼀个L层电⼦打出核外,这整个过程将产⽣()(多选题)A.光电⼦;B. ⼆次荧光;C. 俄歇电⼦;D. (A+C)⼆、正误题1. 随X射线管的电压升⾼,λ0和λk都随之减⼩。
()2. 激发限与吸收限是⼀回事,只是从不同⾓度看问题。
()3. 经滤波后的X射线是相对的单⾊光。
()4. 产⽣特征X射线的前提是原⼦内层电⼦被打出核外,原⼦处于激发状态。
()5. 选择滤波⽚只要根据吸收曲线选择材料,⽽不需要考虑厚度。
()三、填空题1. 当X 射线管电压超过临界电压就可以产⽣ X 射线和 X 射线。
2. X 射线与物质相互作⽤可以产⽣、、、、、、、。
3. 经过厚度为H 的物质后,X 射线的强度为。
4. X 射线的本质既是也是,具有性。
5. 短波长的X 射线称,常⽤于;长波长的X 射线称,常⽤于。
习题1. X 射线学有⼏个分⽀?每个分⽀的研究对象是什么?2. 分析下列荧光辐射产⽣的可能性,为什么?(1)⽤CuK αX 射线激发CuK α荧光辐射;(2)⽤CuK βX 射线激发CuK α荧光辐射;(3)⽤CuK αX 射线激发CuL α荧光辐射。
3. 什么叫“相⼲散射”、“⾮相⼲散射”、“荧光辐射”、“吸收限”、“俄歇效应”、“发射谱”、“吸收谱”?4. X 射线的本质是什么?它与可见光、紫外线等电磁波的主要区别何在?⽤哪些物理量描述它?5. 产⽣X 射线需具备什么条件?6. Ⅹ射线具有波粒⼆象性,其微粒性和波动性分别表现在哪些现象中?7. 计算当管电压为50 kv 时,电⼦在与靶碰撞时的速度与动能以及所发射的连续谱的短波限和光⼦的最⼤动能。
材料分析测试方法课后习题答案1.X射线学有几个分支?每个分支的研究对象是什么?答:X射线学分为三大分支:X射线透射学、X射线衍射学、X射线光谱学。
X射线透射学的研究对象有人体,工件等,用它的强透射性为人体诊断伤病、用于探测工件内部的缺陷等。
X射线衍射学是根据衍射花样,在波长已知的情况下测定晶体结构,研究与结构和结构变化的相关的各种问题。
X射线光谱学是根据衍射花样,在分光晶体结构已知的情况下,测定各种物质发出的X射线的波长和强度,从而研究物质的原子结构和成分。
2.分析下列荧光辐射产生的可能性,为什么?(1)用CuKαX射线激发CuKα荧光辐射;(2)用CuKβX射线激发CuKα荧光辐射;(3)用CuKαX射线激发CuLα荧光辐射。
答:根据经典原子模型,原子内的电子分布在一系列量子化的壳层上,在稳定状态下,每个壳层有一定数量的电子,他们有一定的能量。
最内层能量最低,向外能量依次增加。
根据能量关系,M、K层之间的能量差大于L、K成之间的能量差,K、L层之间的能量差大于M、L层能量差。
由于释放的特征谱线的能量等于壳层间的能量差,所以Kß的能量大于Ka的能量,Ka能量大于La的能量。
因此在不考虑能量损失的情况下:(1)CuKa能激发CuKa荧光辐射;(能量相同)(2)CuKß能激发CuKa荧光辐射;(Kß>Ka)(3)CuKa能激发CuLa荧光辐射;(Ka>la)3.什么叫“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。
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。
无机材料测试技术习题库第一章X射线物理学基础一、名词解释1、特征X射线2、连续X射线3、吸收限(λk)4、光电效应5、俄歇电子6、质量吸收系数7、相干散射8、非相干散射9、荧光X射线10、X射线强度11、AES二、填空1、产生X射线的基本条件、、。
2、X射线的强度是指内通过垂直于X射线方向的单位面积上的。
3、探测X射线的工具是:。
4、影响X射线强度的因素是:。
5、检测X射线的方法主要有:。
6、X射线谱是的关系。
7、吸收限的应用主要是、、。
8、当X射线的或吸收体的愈大时X射线愈容易被吸收。
9、一束X射线通过物质时,它的能量可分为三部分:、和。
10、X射线与物质相互作,产生两种散射现象,即和。
11、物质对X射线的吸收主要是由引起的。
三、判断1、入射X射线光子与外层电子或自由电子碰撞时产生相干散射。
2、由X射线产生X射线的过程叫做光电效应。
3、X射线与物质作用,有足够能量的X射线光子激发原子K层的电子,外层电子跃迁填补,多余的能量使L2、L3、M、N等层的电子逸出,这个过程叫做光电效应。
4、由X射线产生X射线的过程叫俄歇效应。
5、连续谱中,随V增大,短波极限值增大。
6、当X射线的波长愈短,或者穿过原子序数愈小的物质时,其吸收就愈大。
7、具有短波极限值的X射线强度最大。
8、具有短波极限值的X射线能量最大。
9、X射线成分分析的理论基础是同种原子发出相同波长的连续X射线。
10、当高速电子的能量全部转换为X射线光子的能量时产生λ0,此时强度最大,能量最高。
11、当高速电子的能量全部转换为X射线光子的能量时产生λ0,此时强度最大。
四、简答及计算:1、什么是莫赛莱定律,莫赛莱定律的物理意义是什么?2、简述特征X射线产生的机理。
3、简述衍射定性物相鉴定的程序。
4、X射线定量分析的基础是什么?5、X射线物相分析有哪些特点?6、试计算空气对CrKα辐射的质量吸收系数和线吸收系数。
假定空气中含有80%(重量)的氮和20%(重量)的氧,空气密度ρ=0.0013g/cm3。
材料分析测试技术试题及答案金材02级《材料分析测试技术》课程试卷答案一、选择题:(8分/每题1分)1.当X射线将某物质原子的K层电子打出去后,L层电子回迁K层,多余能量将另一个L层电子打出核外,这整个过程将产生光电子和俄歇电子,答案为A+C。
2.有一体心立方晶体的晶格常数是0.286nm,用铁靶Kα(λKα=0.194nm)照射该晶体能产生四条衍射线,答案为B。
3.最常用的X射线衍射方法是粉末多晶法,答案为B。
4.测定钢中的奥氏体含量,若采用定量X射线物相分析,常用方法是直接比较法,答案为C。
5.可以提高TEM的衬度的光栏是物镜光栏,答案为B。
6.如果单晶体衍射花样是正六边形,那么晶体结构是六方结构或立方结构,答案为A或B。
7.将某一衍射斑点移到荧光屏中心并用物镜光栏套住该衍射斑点成像,这是中心暗场像,答案为C。
8.仅仅反映固体样品表面形貌信息的物理信号是二次电子,答案为B。
二、判断题:(8分/每题1分)1.产生特征X射线的前提是原子内层电子被打出核外,原子处于激发状态。
√2.倒易矢量能唯一地代表对应的正空间晶面。
√3.大直径德拜相机可以提高衍射线接受分辨率,缩短暴光时间。
×4.X射线物相定性分析可以告诉我们被测材料中有哪些物相,而定量分析可以告诉我们这些物相的含量有什么成分。
×5.有效放大倍数与仪器可以达到的放大倍数不同,前者取决于仪器分辨率和人眼分辨率,后者仅仅是仪器的制造水平。
√6.电子衍射和X射线衍射一样必须严格符合布拉格方程。
×7.实际电镜样品的厚度很小时,能近似满足衍衬运动学理论的条件,这时运动学理论能很好地解释衬度像。
√8.扫描电子显微镜的衬度和透射电镜一样取决于质厚衬度和衍射衬度。
×三、填空题:(14分/每2空1分)1.电子衍射产生的复杂衍射花样是高阶劳厄斑、超结构斑点、二次衍射、孪晶斑点和菊池花样。
2.当X射线管电压低于临界电压时,只能产生连续谱X射线;当电压超过临界电压时,可以同时产生连续谱X射线和特征谱X射线。
材料分析测试技术_部分课后答案衍射仪9-1、电⼦波有何特征?与可见光有何异同?答:·电⼦波特征:电⼦波属于物质波。
电⼦波的波长取决于电⼦运动的速度和质量,=h mvλ若电⼦速度较低,则它的质量和静⽌质量相似;若电⼦速度具有极⾼,则必须经过相对论校正。
·电⼦波和光波异同:不同:不能通过玻璃透镜会聚成像。
但是轴对称的⾮均匀电场和磁场则可以让电⼦束折射,从⽽产⽣电⼦束的会聚与发散,达到成像的⽬的。
电⼦波的波长较短,其波长取决于电⼦运动的速度和质量,电⼦波的波长要⽐可见光⼩5个数量级。
另外,可见光为电磁波。
相同:电⼦波与可见光都具有波粒⼆象性。
9-2、分析电磁透镜对电⼦波的聚焦原理,说明电磁透镜的结构对聚焦能⼒的影响。
聚焦原理:电⼦在磁场中运动,当电⼦运动⽅向与磁感应强度⽅向不平⾏时,将产⽣⼀个与运动⽅向垂直的⼒(洛仑兹⼒)使电⼦运动⽅向发⽣偏转。
在⼀个电磁线圈中,当电⼦沿线圈轴线运动时,电⼦运动⽅向与磁感应强度⽅向⼀致,电⼦不受⼒,以直线运动通过线圈;当电⼦运动偏离轴线时,电⼦受磁场⼒的作⽤,运动⽅向发⽣偏转,最后会聚在轴线上的⼀点。
电⼦运动的轨迹是⼀个圆锥螺旋曲线。
右图短线圈磁场中的电⼦运动显⽰了电磁透镜聚焦成像的基本原理:结构的影响:1)增加极靴后的磁线圈内的磁场强度可以有效地集中在狭缝周围⼏毫⽶的范围内;2)电磁透镜中为了增强磁感应强度,通常将线圈置于⼀个由软磁材料(纯铁或低碳钢)制成的具有内环形间隙的壳⼦⾥,此时线圈的磁⼒线都集中在壳内,磁感应强度得以加强。
狭缝的间隙越⼩,磁场强度越强,对电⼦的折射能⼒越⼤。
3)改变激磁电流可以⽅便地改变电磁透镜的焦距9--3、电磁透镜的像差是怎样产⽣的,如何消除和减少像差?像差有⼏何像差(球差、像散等)和⾊差球差是由于电磁透镜的中⼼区域和边沿区域对电⼦的会聚能⼒不同⽽造成的;为了减少由于球差的存在⽽引起的散焦斑,可以通过减⼩球差系数和缩⼩成像时的孔径半⾓来实现像散是由透镜磁场的⾮旋转对称⽽引起的;透镜磁场不对称,可能是由于极靴内孔不圆、上下极靴的轴线错位、制作极靴的材料材质不均匀以及极靴孔周围局部污染等原因导致的。
优秀教案欢迎下载课程教案根据大纲要求《材料分析测试方法》课程学时64,分配如下:1、课时学时分配讲课52 学时绪论 2第一章 X 射线的性质4第二章 X 射线衍射 6第三章多晶体分析方法4第四章 X 射线衍射应用6第五章透射电子显微镜4第六章电子衍射 6第七章晶体薄膜衍射成像分析6第八章第九章第十章扫描电子显微镜与电子探针光谱分析简介4其它显微分析方法简介462.实验学时: 12 学时1.德拜相机与德拜相,立方晶系粉末相指标化。
2 学时2.衍射仪结构与实验23.物相分析 24.透射电子显微镜结构与工作原理25.选区电子衍射及明、暗场成像26.扫描电子显微镜及电子探针2第一次课教学内容:绪论( 50 分钟)介绍材料分析测试技术在材料科学研究中的作用和应用,介绍材料分析测试方法的发展历史,让同学在了解了开设本门课程的意义后,激发同学们对材料分析方法的喜爱,对这们科学的向往。
第一章X 射线的性质X 射线在电磁波谱中的波段,(5分钟)X 射线的本质;( 10 分钟)X 射线产生条件及X 射线管;( 35 分钟)简要介绍 X 射线诞生和发展历史。
讲解电磁波谱及X 射线的波长范围。
介绍X 射线的性质和本质。
详细讲解X 射线产生条件及X 射线管的构造。
本节重点是X 射线产生条件及X 射线管部分的内容,难点是从物理本质上认识X 射线的产生机制。
第二次课教学内容:X 射线谱,连续谱(20 分钟),特征谱产生机理(30 分钟);X 射线与物质的相互作用( 5 分钟),相干散射( 5 分钟),非相干散射(的吸收( 15 分钟),吸收系数( 5 分钟),吸收限( 10 分钟),10 分钟), X射线X 射线谱连续谱和特征谱产生机理是本节重点讲解的内容。
要讲清楚 X 射线连续谱,特征谱的物理本质,产生机理,作用和特征谱的命名方法等。
X 射线与物质的相互作用是另一个重点,X 射线与物质的相互作用产生散射和吸收是现象,其内在的物理过程和本质必须讲透彻。
无机材料测试技术习题库第一章 X射线物理学基础1、特征X射线原子系统内电子从高等级向低等级的跃迁,多余的能量将以光子的形式辐射出特征X射线2、连续X射线具有连续波长的X射线3、吸收限(λk)指χ射线通过物质时光子的能量大于或等于使物质原子激发的能量,如入射光子的能量必须等于或大于将K电子从无穷远移至K层时所作的功W,称此时的光子波长λ称为K系的吸收限。
4、光电效应5、俄歇电子6、质量吸收系数7、相干散射当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8、非相干散射当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9、荧光X射线10、X射线强度11、AES二、填空1、产生X射线的基本条件产生自由电子、使电子做定向高速运动、在其运动的路径上设置一个障碍物,使电子突然减速。
2、X射线的强度是指单位时间内通过垂直于X射线方向的单位面积上的光子数目的能量总和。
3、探测X射线的工具是:荧光屏、照相底片和各种辐射探测器。
4、影响X射线强度的因素是:管电压、管电流、靶面物质、高压波形。
5、检测X射线的方法主要有:。
6、X射线谱是的关系。
7、吸收限的应用主要是阳极靶的选择、滤波片的选择、。
8、当X射线的或吸收体的愈大时X射线愈容易被吸收。
9、一束X射线通过物质时,它的能量可分为三部分:一部分被散射、一部分被吸收和一部分透过物质继续沿原来的方向传播。
10、X射线与物质相互作,产生两种散射现象,即相干散射和非相干散射。
11、物质对X射线的吸收主要是由原子内部的电子跃迁而引起的。
三、判断1、入射X射线光子与外层电子或自由电子碰撞时产生相干散射。
2、由X射线产生X射线的过程叫做光电效应。
思考与练习题1.X射线产生的基本条件是什么?X射线的性质有哪些?2.连续X射线谱及特征X射线谱的产生机理是什么?3.以表1.1中的元素为例,说明X射线K系波长随靶材原子序数的变化规律,并加以解释。
4.X射线强度、X射线相对强度、X射线绝对强度的定义。
5.为什么X射线管的窗口要用Be做,而防护X光时要用Pb板?6.解释X射线的光电效应、俄歇效应与吸收限;吸收限的应用有哪些?7.说明为什么对于同一材料其λk<λkβ<λk α。
8.一元素的特征射线能否激发出同元素同系的荧光辐射,例如能否用CuKα激发出CuKα荧光辐射,或能否用CuKβ激发出CuKα荧光辐射?为什么?9.试计算当管电压为50kV时,X射线管中电子在撞击靶面时的速度与动能、以及对所发射的连续谱的短波限和辐射光子的最大能量是多少?10.计算0.071nm(MoKα)和0.154 nm(CuKα)的X射线的振动频率和能量。
11.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?12.为使CuKα的强度衰减1/2,需要多厚的Ni滤波片?13.试计算将Cu辐射中的I kα/ I kβ从7.5提高到600的Ni滤片厚度(Ni对CuKβ的质量吸收系数μm=350cm2/g)。
14.计算空气对CrKα的质量吸收系数和线吸收系数(假设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1.29×10-3 g /cm3)。
15.X射线实验室中用于防护的铅屏,其厚度通常至少为1mm。
试计算这种铅屏对于CuKα、MoKα和60KV工作条件下从管中发射的最短波长辐射的透射因数(I/Io)各为多少?16.用倒易点阵概念推导立方晶系面间距公式。
17.利用倒易点阵概念计算立方晶系(110)和(111)面之间的夹角。
18.布拉格方程式中各符号的物理意义是什么?该公式有哪些应用?19.为什么说劳厄方程和布拉格方程实质上是一样的?20.一束X射线照射在一个晶面上,除“镜面反射”方向上可获得反射线外,在其他方向上有无反射线?为什么?与可见光的镜面反射有何异同?为什么?21.α-Fe属立方晶系,点阵参数a=0.2866nm。
第一章 X 射线物理学基础1、X 射线的强度X 射线的强度是指垂直X 射线传播方向的单位面积上在单位时间内所通过的光子数目的能量总和。
常用的单位是J/cm 2.s 。
X 射线的强度I 是由光子能量hv 和它的数目n 两个因素决定的,即I=nhv 。
在连续谱中,强度最大值不在短波限处,而是位于1.5λ0附近。
连续谱中,每条曲线下的面积表示各种波长X 射线的强度总和,也就是阳极靶发射出的X 射线的总能量。
I 连与管电压、管电流、阳极靶的原子序数存在如下关系:Z 为阳极靶的原子序数,U 为管电压(千伏), i 为管电流(毫安), K=(1.1~1.5)×10-9。
2、特征X 射线特征X 射线谱由一定波长的若干X 射线叠加在连续X 射线谱上构成,它和单色的可见光相似,具有一定的波长,故称单色X 射线。
每种元素只能发出一定波长的单色X 射线,它是元素的标志,故也称为标识X 射线。
3、光电效应当入射光量子的能量等于或略大于吸收体原子某壳层电子的结合能(即该层电子激发态能量)时,此光量子就很容易被电子吸收,获得能量的电子从内层溢出,成为自由电子,称光电子,原子则处于相应的激发态,这种原子被入射辐射电离的现象即光电效应。
光电效应使被照物质处于激发态,这一激发态和由入射电子所引起的激发态完全相同,也要通过电子跃迁向较低能态转化,同时辐射被照物质的特征X 射线谱。
由入射X 射线所激发出来的特征X 射线称荧光X 射线(二次特征X 射线)。
利用荧光X 射线进行成分分析-X 射线荧光光谱分析(Z>20)使K 层电子变成自由电子需要的能量是ωK ,亦即可引起激发态的入射光量子能量必须达到此值。
()2连0=KiZU d I I =⎰∞λλλK K K K eU hch ===ωλν从X 射线激发光电效应的角度,称λK 为激发限;从X 射线被物质吸收的角度,称λK 为吸收限。
产生光电效应条件:X 射线波长必须小于吸收限λK 。
4、俄歇效应原子中一个K 层电子被入射光量子击出后,L 层一个电子跃入K 层填补空位,此时多余的能量不以辐射X 光量子的方式放出,而是另一个L 层电子获得能量跃出吸收体,这样一个K 层空位被两个L 层空位代替的过程称俄歇效应,跃出的L 层电子称俄歇电子。
每种原子的俄歇电子均具有一定的能量(E KLL ),测定俄歇电子的能量,即可确定该原子的种类,所以可利用俄歇电子能谱作元素的成分分析。
俄歇电子的能量很低,一般为几百电子伏,能够检测到的只是表面两三个原子层发出的俄歇电子,因此,俄歇谱仪是研究物质表面微区成分的有力工具。
5、简述特征X 射线谱的产生机理特征X 射线谱的产生机理与阳极物质的原子内部结构紧密相关的。
原子系统内的电子按泡利不相容原理和能量最低原理分布于各个能级。
在电子轰击阳极的过程中,当某个具有足够能量的电子将阳极靶原子的内层电子击出时,于是在低能级上出现空位,系统能量升高,处于不稳定激发态。
较高能级上的电子向低能级上的空位跃迁,并以光子的形式辐射出标识X 射线谱。
第二章 X 射线运动学衍射理论1、简述倒易矢量的定义及性质在倒易点阵中,从倒易原点到任一倒易点的矢量称倒易矢量g*g*hkl =两个性质:1. g*矢量垂直于正点阵中的(hkl )晶面g* //N(晶面法线)2. g*矢量的长度等于其对应晶面间距的倒数g* hkl =1/dhkl2、粉末多晶法采用什么X 射线?衍射圆锥是如何形成的? 用单色光照射多晶粉末样品的方法称粉末多晶法。
多晶粉末中含有大量小晶粒,这些小晶粒的倒易点阵共有同一倒易原点O*,但各自的位向不同。
同一晶面的倒易点分布在不同的空间位置,但距O*的距离相等。
所以,同一晶面的倒易点是分布在以该晶面倒***++lc kb ha易矢量长度为半径的球面上。
不同晶面的倒易点分布在不同半径的球面上。
由这些倒易点构成的球称为倒易球。
当倒易球与反射球相交,交线是一个圆环,这个圆环实际上是由同一晶面不同位向的倒易点构成的,显然环上每一点都满足衍射条件,可以产生衍射。
用直线将圆环与试样中心连起来就构成一个圆锥,圆锥上每一条母线都是一条衍射线,这个圆锥称为反射圆锥。
3、简述结构因子的意义并计算体心点阵、面心点阵的结构因子。
结构因子F 结构因子意义:F 是以一个电子散射波振幅为单位所表征的晶胞散射波振幅,也称结构振幅,即 结构因子F 仅与原子种类和原子在晶胞中的位置有关,而与晶胞的形状和大小无关(点阵常数在公式中不出现)。
产生衍射的充分条件:满足布拉格方程且FHKL ≠0布拉格方程 体心点阵:体心点阵每个晶胞中有两个同类原子,坐标分别为(000)、(1/2,1/2,1/2),则:当H +K +L =偶数时,F =2f ;当H +K +L =奇数时,F =0。
结论:对体心点阵来说,只有H +K +L 为偶数的晶面才能产生衍射, H +K +L 为奇数的晶面不能产生衍射。
面心点阵:面心点阵每个晶胞中有4个同类原子,坐标分别为(000)、(1/2,1/2,0)、(1/2,0,1/2)、(0,1/2,1/2,),则:当H 、K 、L 全为奇数或偶数时,则(H+K )、(H+K )、(K+L )均为偶数,F =4f ;当H 、K 、L 中有2个奇数一个偶数或2个偶数1个奇数时,则(H+K )、(H+L )、(K+L )中总有两项为奇数一项为偶数,F =0。
]1[)()()()21210(2)21021(2)02121(2)000(2L K i L H i K H i L K H i L K H i L K H i L K H i HKL e e e f fe fe fe fe F +++⨯+⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯+⨯+++=+++=πππππππλθn d =sin 2]1[)()212121(2)000(2L K H i L K H i L K H i HKL e f fe feF ++⨯+⨯+⨯⨯+⨯+⨯+=+=πππ4、论述为什么X射线衍射可分析晶体结构?X射线能够揭示衍射晶体的结构特征,取决于两个方面:1、X射线衍射束方向反映了晶胞的形状和大小;2、X射线衍射束的强度反映了晶胞中的原子位置与种类。
第四章 X射线衍射方法的应用1、X射线点阵常数精确测定中的关键是什么?X射线测定点阵常数是一种间接方法,它直接测量的是某一衍射线条对应的θ角,然后通过晶面间距公式、布拉格方程计算出点阵常数。
λ是入射特征X射线的波长,是经过精确测定的,有效数字可达7位数,对于一般分析测定工作精度已经足够了。
干涉指数是整数无所谓误差。
影响点阵常数精度的关键因素是sinθ2、简述X射线物相定性分析的原理及判据。
原理:X射线物相分析是以晶体结构为基础,通过比较晶体衍射花样来进行分析的。
对于晶体物质来说,各种物质都有自己特定的结构参数(点阵类型、晶胞大小、晶胞中原子或分子的数目、位置等),结构参数不同则X射线衍射花样也就各不相同,所以通过比较X射线衍射花样可区分出不同的物质。
当多种物质同时衍射时,其衍射花样也是各种物质自身衍射花样的机械叠加。
它们互不干扰,相互独立,逐一比较就可以在重叠的衍射花样中剥离出各自的衍射花样,分析标定后即可鉴别出各自物相。
目前已知的晶体物质已有成千上万种。
事先在一定的规范条件下对所有已知的晶体物质进行X 射线衍射,获得一套所有晶体物质的标准X 射线衍射花样图谱,建立成数据库。
当对某种材料进行物相分析时,只要将实验结果与数据库中的标准衍射花样图谱进行比对,就可以确定材料的物相。
判据:通常用d (晶面间距表征衍射线位置)和I (衍射线相对强度)的数据代表衍射花样。
用d-I 数据作为定性相分析的基本判据。
定性相分析方法是将由试样测得的d-I 数据组与已知结构物质的标准d-I 数据组进行对比,以鉴定出试样中存在的物相。
3、如何利用K 值法进行物相的定量分析?(1)测定K S A值。
制备W A ’:W S ’=1:1的两相混合试样,则: (2)制备复合试样。
往原试样中掺入与测定K S A值相同的内标物质,含量可不同。
(3)测量复合试样,精确测量I A 、I S (所选峰及条件与测K S A值时相同)。
(4)求待测相含量。
注:也可通过下式计算例题:试样:由莫莱石(M ),石英(Q )和方解石(C )三个相组成;内标物质:刚玉(A ),向待测试样中的参入量为0.69(刚玉在复合试样中所占比例);各个待测相的K S j :K A M =2.47;K A Q =8.08;K A C=9.16;复合样中各峰的强度:I Q =8604, I M =922,I C =6660, I A =4829;求各个相的含量。
计算公式:4、一试样由ZnO、KCl、LiF三个物相组成,以Al2O3为内标物质,向待测试样中的参入量为17.96%(复合试样中所占比例),根据下表中的数据,利用K值法计算原始试样中各个物相的含量。
第五章电子光学基础1、电磁透镜使电子束聚焦原理当电子在电场中运动,由于电场力的作用,电子会发生折射。
我们将两个同轴圆筒带上不同电荷(处于不同电位),两个圆筒之间形成一系列弧形等电位面族,散射的电子在圆筒内运动时受电场力作用在等电位面处发生折射并会聚于一点。
这样就构成了一个最简单的静电透镜。
2、电磁透镜的像差、球差、像散、色差的形成及影响因素(α)(1)像差分成两类,即几何像差和色差。
几何像差是因为透镜磁场几何形状上的缺陷而造成的。
几何像差主要指球差和像散。
(2)球差即球面像差,是由于电磁透镜的中心区域和边缘区域对电子的折射能力不符合预定的规律而造成的。
离开透镜主轴较远的电子(远轴电子)比主轴附近的电子(近轴电子)被折射程度过大。
减小球差系数和孔径半角可以减小球差,尤其是孔径半角的减小可以显著地减小球差。
(球差是像差影响电磁透镜分辨率的主要因素,它不能象光学透镜那样通过凸透镜、凹透镜的组合设计来补偿或矫正)(3)像散是由透镜磁场的非旋转对称(轴向不对称)而引起的。
产生原因:极靴内孔不圆、上下极靴的轴线错位、制作极靴的材料材质不均匀以及极靴孔周围局部污染等。
影响因素:像散系数和孔径半角。
(4)色差是由于电子波的波长或能量发生一定幅度的改变而造成的。
在色差系数和孔径半角一定的情况下,电子能量的波动是主要影响因素。
3、分辨率影响因素: 衍射效应、像差(球差)衍射效应限定的分辨率: N 为介质的相对折射系数;α为透镜的孔径半角。
若只考虑衍射效应,在波长和介质一定的条件下,孔径半角α越大,透镜分辨率越高。
由于球差、像散和色差的影响,物体上的光点在像平面上均会扩展成散焦斑。
各散焦斑半径折算回物体后得到的△r s 、△r A 、△r C 值就成了由球差、像散和色差所限定的分辨率。