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专业 知识分享 第一章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. 试计算当管电压为50 kV时，X射线管中电子击靶时的速度与动能，以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大能量是多少？解：已知条件：U=50kV电子静止质量：m0=9.1×10-31kg光速：c=2.998×108m/s电子电量：e=1.602×10-19C普朗克常数：h=6.626×10-34J.s电子从阴极飞出到达靶的过程中所获得的总动能为： E=eU=1.602×10-19C×50kV=8.01×10-18kJ由于E=1/2m0v02所以电子击靶时的速度为： v0=(2E/m0)1/2=4.2×106m/s所发射连续谱的短波限λ0的大小仅取决于加速电压： λ0（Å）＝12400/U(伏) ＝0.248Å辐射出来的光子的最大动能为： E0＝hv＝hc/λ0＝1.99×10-15J3. 说明为什么对于同一材料其λK
专业 知识分享 = Wk – WL= hV k – hV L∴h V k > h V kα∴λk h Vk β∴ λk
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专业 知识分享 管压，增加管电流或改变靶时短波限不变。原子系统中的电子遵从泡利不相容原理不连续地分布在K,L,M,N等不同能级的壳层上，当外来的高速粒子（电子或光子）的动能足够大时，可以将壳层中某个电子击出原子系统之外，从而使原子处于激发态。这时所需的能量即为吸收限，它只与壳层能量有关。即吸收限只与靶的原子序数有关，与管电压无关。7. 试计算钼的K激发电压，已知钼的λK＝0.0619nm。欲用Mo靶X光管激发Cu的荧光X射线辐射，所需施加的最低管电压是多少？激发出的荧光辐射波长是多少？解：(1) 由公式λK＝1.24/UK， 对钼UK＝1.24/λK＝1.24/0.0619=20(kV)λUk=6.626×10-34×2.998×108/(1.602×10-19×0.71×10-10)=17.46(kV)λ0=1.24/Uk(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 ；c为光速，等于2.998×108m/s；e为电子电荷，等于1.602×10-19c;Mo的λα=0.71×10-10故需加的最低管电压应≥17.46(kV)，所发射的荧光辐射波长是0.071nm。8.X射线与物质相互作用有哪些现象和规律？利用这些现象和规律可以进行哪些科学研究工作,有哪些实际应用？X射线照射固体物质，可产生散射X射线、光电效应、俄歇效应等①光电效应：当入射X射线光子能量大于等于某一阈值时，可击出原子内层电子，产生光电效应。应用：光电效应产生光电子，是X射线光电子能谱分析的技术基础。光电效应使原子产生空位后的退激发过程产生俄歇电子或X射线荧光辐射是X射线激发俄歇能谱分和X射线荧光分析方法的技术基础。 ②二次特征辐射（X射线荧光辐射）：当高能X射线光子击出被照射物质原子的内层电子后，较外层电子填其空位而产生了次生特征X射线（称二次特征辐射）。 应用：X射线散射时，产生两种现象：相干散射和非相干散射。相干散射是X射线衍射分析方法的基础。 9. 计算lmm厚的Pb对Mo—Kα的透射因数。解：透射因数I/I0=e-μmρx 其中μm：质量吸收系数/cm2g-1，ρ：密度/gcm-3 x：厚度/cm，本题ρPb=11.34gcm-3，x=0.1cm 对Mo—Kα，查表得μm=141cm2g-1， 其透射因数：I/I0= e-μmρx =e-141×11.34×0.1=3.62×e-70=121.3521010. 试计算含WC＝0.8％，Wcr＝4％，Ww＝18％的高速钢对MoKα辐射的质量吸收系数。ing at a time and All things in their being are good for somethin完美WORD格式
北航材料现代分析测试方法王富耻课件 材料现代分析测试方法习题答案 第一章 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。 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。 8. 特征X射线与荧光X射线的产生机理有何异同？某物质的K系荧光X射线波长是否等于 它的K系特征X射线波长？ 9. 连续谱是怎样产生的？其短波限?0? 限?k?
hceV k hceV 1.24?10 V 3 与某物质的吸收 1.24?10 Vk 3 有何不同（V和VK以kv为单位）？ 10. Ⅹ射线与物质有哪些相互作用？规律如何？对x射线分析有何影响？反冲电子、光电子和俄歇电子有何不同？ 11. 试计算当管压为50kv时，Ⅹ射线管中电子击靶时的速度和动能，以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大能量是多少？ 12. 为什么会出现吸收限？K吸收限为什么只有一个而L吸收限有三个？当激发X系荧光Ⅹ 射线时，能否伴生L系？当L系激发时能否伴生K系？ 13. 已知钼的λKα＝0.71?，铁的λKα＝1.93?及钴的λKα＝1.79?，试求光子的频率和能量。
试计算钼的K激发电压，已知钼的λK＝0.619?。已知钴的K激发电压VK＝7.71kv，试求其λK。 14. X射线实验室用防护铅屏厚度通常至少为lmm，试计算这种铅屏对CuKα、MoKα辐射的 透射系数各为多少？ 15. 如果用1mm厚的铅作防护屏，试求CrKα和MoKα的穿透系数。 16. 厚度为1mm的铝片能把某单色Ⅹ射线束的强度降低为原来的23.9％，试求这种Ⅹ射线的 波长。 试计算含Wc＝0.8％，Wcr＝4％，Ww＝18％的高速钢对MoKα辐射的质量吸收系数。 17. 欲使钼靶Ⅹ射线管发射的Ⅹ射线能激发放置在光束中的铜样品发射K系荧光辐射，问需 加的最低的管压值是多少？所发射的荧光辐射波长是多少？ 18. 什么厚度的镍滤波片可将CuKα辐射的强度降低至入射时的70％？如果入射X射线束中K 1，滤波后的强度比是多少？已知μmα＝49.03cm2／g，μmβ＝290cm2α和Kβ强度之比是5：／g。 19. 如果Co的Kα、Kβ辐射的强度比为5：1，当通过涂有15mg／cm2的Fe2O3滤波片后，强度 比是多少？已知Fe2O3的ρ=5.24g／cm3，铁对CoKα的μm＝371cm2／g，氧对CoKβ的μ
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1 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 答案均为同学整理，仅供参考
第 1 页/ 共 4 页 冶金及材料分析检测技术
一、课程说明
课程编号：050120Z10
课程名称：冶金及材料分析检测技术/ Analysis and Measurement Technology
for Metallurgy and Materials
课程类别：专业选修课
学时/学分：48 /3 (其中实验学时：8)
先修课程：大学物理、材料科学基础
适用专业：冶金工程
教材、教学参考书：
1、常铁军，刘喜军主编. 材料近代分析测试方法(第3版)，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社, 2005年
2、辛仁轩编著. 等离子体发射光谱分析(第二版). 北京：化学工业出版社,
2011年
二、课程设置的目的意义
材料是一切科学技术的物质基础，材料科学是当前科学研究的前沿。材料分析检测技术是进行材料结构表征与性能研究的一门必备技术。为了拓宽学生的知识面,使学生了解和掌握材料的现代分析检测方法，为冶金工程专业学生开设了冶金及材料分析检测技术课，作为本专业的选修课。
冶金及材料分析检测技术是一门以介绍材料的现代分析检测方法为主的课程，主要介绍现代材料的分析检测方法、分析仪器的结构和原理、样品的制备、结果的分析等方面的内容。
通过该课程的学习，让学生初步掌握材料分析检测的基础知识，了解各种现代分析检测方法的原理、设备的结构特点、试样的制备方法、分析测试图谱的分析与解析方法，为以后的工作打下一定的基础。
三、课程的基本要求
知识要求：要求学生掌握材料的现代分析技术的原理、分析仪器的结构特点、试样的制备方法、分析测试图谱的分析与解析方法。
能力要求：要求学生掌握现代分析测试的方法和技术，初步具备分析和解决问题的基本能力，并利用现代技术工具解决相关问题的能力。掌握X射线衍射方法，透射电子显微分析，扫描电子显微分析，热分析技术，红外光谱和拉曼光谱，等离子体发射光谱，比表面测试和激光粒度分析等现代分析测试技术的应用。
