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武汉理工大学材料研究与测试方式温习资料

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第一章X射线 一 、X射线的产生?

热阴极上的灯丝被通电加热至高温时,产生大量的热电子,这些电子在阴阳极间的高压作用下被加速,以极快速度撞向阳极,由于电子的运动突然受阻,其动能部份转变成辐射能,以X射线的形式放出,产生X射线。

二、 X射线谱的种类?各自的特点?

答:两种类型:持续X射线谱和特点X射线谱

持续X射线谱:具有从某一个最短波长(短波极限)开始的持续的各类波长的X射线。它的强度随管电压V、管电流i和阳极材料原子序数Z的转变而转变。指X射线管中发出的一部份包括各类波长的光的光谱。从管中释放的电子与阳极碰撞的时刻和条件各不相同,绝大多数电子要经历多次碰撞,产生能量各不相同的辐射,因此显现持续X射线谱 特点X射线谱:也称标识X射线谱,它是由假设干特定波长而强度专门大的谱线组成的,这种谱线只有当管电压超过必然数值Vk(激发电压)时才能产生,而这种谱线的波长与X射线管的管电压、管电流等工作条件无关,只取决于阳极材料,不同元属制成的阳极将发出不同波长的谱线,并称为特点X射线谱

三、什么叫K系和L系辐射?

当k层电子被激发,L、M、N。。壳层中的电子跳入k层空位时发出X射线的进程叫K系辐射,发出的X射线谱线别离称之为Kα、Kβ、Kγ…谱线,它们一起组成了k系标识X射线。

当L层电子被激发, M、N。。壳层中的电子跳入L层空位时发出X射线的进程叫L系辐射,发出的X射线谱线别离称之为Lα、Lβ…谱线,它们一起组成了L系标识X射线。

四、 何谓Kα射线?何谓Kβ射线?这两种射线中哪一种射线强度大?通常X射线衍射用的是哪一种射线?

Kα是L壳层中的电子跳入K层空位时发出的X射线,Kβ射线是M壳层中的电子跳入K层空位时发出的X射线,Kα比Kβ强度大,因为L层电子跳入K层空位的概率比M层电子跳入K层空位的概率大。Kβ波长短,X射线衍射用的是Kα射线, 另加:Kα射线是由Kα1和Kα2组成,它们别离是电子从L3和L2子能级跳入K层空位时产生的。且Kα1和Kα2的强度比是2:1。因为:电子从L3和L2子能级跳入K层空位的概率差不多,可是处在L3子壳层上的电子数是四个,处在L2子壳层上的电子数只有两个。

五、什么叫X射线的衍射?布拉格方程的表达式?各字母的含义?意义?极限条件?应用? 当一束X射线照射到晶体上,晶体中各个原子对X射线的相干散射波干与叠加的现象叫X射线的衍射。

布拉格方程有两种表达 1)一般形式:2dsinθ=nλ 2)标准形式:2dHKLsinθ=λ 其中d为晶面间距,(HKL)为衍射指数,θ为半衍射角,λ为X射线波长,n为整数,称衍射级数。

意义:仅当射向相邻原子面上的入射光程差为波长λ的整数倍时,相邻晶面的反射波才能干与增强形成衍射线,产生衍射 极限条件:(2个)

一、2dsinθ=nλ =sinθ=nλ/(2d) ≤1 = n≤2d/λ 当入射线的波长和衍射面选定以后,d和λ的值都定了,可能有的衍射级数n也就确信了,因此一组晶面只能在有限的几个方向上“反射”X射线。

二、关于必然波长λ的X射线而言,晶体中能产生衍射的晶面族数也是有限的

sinθ=nλ/(2d) ≤1 d≥λ/2 也确实是说晶面间距大于波长的二分之一的晶面才能产生衍射

应用:一、 测晶面间距d 二、测X射线波长 (利用XRF)

222

六、晶面间距与点阵常数之间的关系(把握立方晶系的)。dhkl=a/sqrt(h+k+l) 七、何谓系统消光?系统消光规律如何?(熟记)

由于某衍射线的结构因子Fhkl=0,使衍射强度等于0,因此在知足布拉格方程情形下衍射线消失的现象称为系统消光 点阵类型 简单点阵 体心点阵 C面带心点阵 B面带心点阵 A面带心点阵 面心点阵 三方点阵 反射出现条件 全部 H+K+L=偶数 H+K=偶数 H+L=偶数 K+L=偶数 H、K、L全奇全偶 -H+K+L=3n 反射消失条件 无 H+K+L=奇数 H+K=奇数 H+L=奇数 K+L=奇数 H、K、L奇偶混杂 -H+K+L≠3n

八、 衍射强度的阻碍因素。

2-2M

X射线衍射线束的相对积分强度为I相对=FPφ(θ)eA(θ),由式知相对积分强度与结构因子F,重复因子P,角因子φ(θ),温度因子e-2M,,及吸收因子A(θ)有关。 X射线的绝对强度受到上面的阻碍因素外,还与入射X射线的强度、波长和衍射仪半径、晶胞体积等因素有关。

九、 结构因子的阻碍因素?结构因子的计算公式?

阻碍因素:只与晶胞中原子的种类和原子在晶胞中的位置有关,不受晶胞的形状和大小的

i2π(hxj+kyj+lzj) nπi-nπi

阻碍。 计算公式:F=∑fjefj是指原子的散射因子 e= e=(-1)n

十、 PDF卡片索引方式的名称及方式。 字母索引:按物质英文名称的字母顺序

哈那瓦尔特索引:8条强线d值按相对强度递减顺序排列 芬克索引:8条强线以d值递减顺序排列

十一、 X射线衍射线指标化的概念?指标化的方式?

衍射线的指标化确实是求出粉晶衍射图上每一条衍射线的晶面指数(h,k,l)。 方式:查卡法、图解法和分析法 分析法的原理(以立方晶系为例)

基于晶胞参数,sinθ或d值与晶面指数(hkl)关系

22222222

dhkl=a/sqrt(h+k+l) 1/dhkl=(h+k+l)/a 222222

Sinθ=(h+k+l)*λ/(4a)

对不同晶面(h1k1l1)、(h2k2l2)、……,必知足以劣等式:

222222222222

N1:N2:N3…=Sinθ1:Sinθ2:Sinθ3…=1/d1:1/d2:1/d3…=(h1+k1+l1):(h2+k2+l2):222

(h3+k3+l3)…

由系统消光规律咱们能够得出一下规律:

关于简单立方体系N1:N2:N3…=1:2:3:4:5:6:8:9……(缺7,15等) 关于体心立方体系N1:N2:N3…=2:4:6:8:10…….(不缺) 关于面心立方体系N1:N2:N3…=3:4:8:11:12……

222m

其中N=(h+k+l)不可能等于7,15,23等知足(7+8S)4的数

十二、 X射线物相定性分析的大体原理是什么?在进行这种混合物相的鉴按时,应注意考虑哪些问题?

答:X射线物相分析的大体原理是:

每种晶态物质都有其特有的结构,因此也就有其独特的衍射花腔;当试样中包括两种或两种以上的结晶物质时,它们的衍射花腔将同时显现,而可不能彼此干与;而且混合物中某相的衍射线强度取决于它在实验中的相对含量。 应注意优先考虑哪些问题

(1)d值的数据比相对强度I/I0的数据重要

(2)低角度区域的衍射线数据比高角度区域的数据重要; (3)强线比弱线重要; (4)特点线重要;

十三、 X射线物相定量分析的经常使用方式? 内标法、外标法 和k值法 直接对照法

十四、X射线衍射的应用?

物相分析---定量和定性,其中定性分析包括单物相的鉴定或验证,和混合物相的鉴定 晶体结构分析---晶体对称性(空间群)的测定、点阵常数(晶胞参数)的测定、衍射线指标化、相变的研究、薄膜结构分析 晶粒度测定 晶体取向分析

十五、 X射线衍荧光光谱的概念及作用

利用能量足够高的X射线(或电子)照射试样,激发出来的光叫X射线荧光,X射线荧光的波长取决于物质中原子的种类,其强度取决于该原子的浓度。据此进行元素的定性和定量分析。

十六.已知α-Fe属立方晶系,点阵参数a= nm,用

?CrK??0.22909nm X射线照射

α-Fe,问(400)面网组能产生几条衍射线?(作业)

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