衍射现象。
当波长一定时,晶体必须满足d>λ/2才能产生衍射.即当波长一定时,晶体中可能产生衍射的晶面也是有限的,即只有面间距大于波长一半的晶面才能产生衍射。由此可以判断出现衍射线的数目多少,波长越短,能出现的衍射线条数越多
3.运用布拉格公式,阐述衍射花样和晶体结构的关系。
从布拉格方程可以看出,在波长一定的情况下,衍射线的方向是晶面间距d的函数。
布拉格方程可以反映出晶体结构中晶胞大小及形状的变化,但是并未反映出晶胞中原子的品种和位置。
晶体中的衍射,其衍射花样是晶胞的大小、形状和位向决定的,衍射强度,则取决于原子的品种和它们在晶胞中的位置。
4当波长为λ的X射线在晶体上发生衍射时,相邻两个(hkl)晶面衍射线的波程差是 。(单选题)
a λ b λ/2 c π/2 d 2kπ 答案:a
5判断题
当X射线在原子面上反射时,相邻原子散射线在某个方向上的波程差若不为波长的整数倍,则此方向上必然不存在衍射。 ( 对 )
一束X射线照射一个原子列(一维晶体),只有镜面反射方向上才有可能产生衍射线。 ( 对 )
衍射线在空间的方位仅取决于晶胞的形状与大小,而与晶胞中的原子位置无关;衍射线的强度则仅取决于晶胞中原子位置,而与晶胞形状及大小无关。 ( 对 )
当波长为λ的X射线在晶体上发生衍射时,相邻两个(hkl)晶面衍射线的波程差是 λ . ( 对 )
6.用Cu-K?辐射(波长?=1.54)照射Fe(体心立方点阵,a=2.86?)粉末样品,试计算最多能获得几个衍射峰,并写出相应的晶面指数。
n?提示: ?Sin??1,即n??2d2d布拉格方程 ?22222Sin??(H?K?L)立方晶系 24a
体心格子不消光条件: h+k+l=偶数
7.NaCl的立方晶胞参数a=5.62埃,求d200、d220.
以Cukα(波长1.54埃)射线照射到NaCl表面,当2θ=31.7°和45.5°记录到反射线,这两个角度之间未记录到反射线(选择反射),解释这种现象发生的原因。 2 提示: dhkl=λ/2Sinθhkl Sin2???(H2?K2?L2)4a2立方晶系
衍射是一种选择反射,满足布拉格方程才能发生。
8.Fe为体心立方结构,点阵参数为2.861?,请画出它的加权倒易阵胞,并注明晶胞的棱长
提示:Fe为等轴晶系,体心格子,
正晶胞为 a=b=c,α=β=γ=90°
倒易晶胞a*=b*=c*=1/a, α*=β*=γ*=90°
9.画出Fe2B在平行(010)晶面上的部分倒易点。Fe2B属于四方晶系,点阵参数a=b=0.510nm,c=0.424nm。
提示:四方晶系 α*=β*=γ*=90o a* =b*=1/a c *=1/c
10.铜为面心立方结构,请根据公式推导出它的结构消光条件
提示:Cu,等轴晶系,Fm-3m,面心格子,Cu原子位置:000,0? ? ,? 0? ,? ? 0
Ihkl ∝ |F hkl |2 |Fhkl|2 = [∑ficos 2π(hxi+kyi+lzi)]2 + [∑ fiSin 2π(hxi+kyi+lzi)]2
11.不考虑吸收、温度和消光的影响,请计算铜(111)与(200)面衍射线的强度比。 提示:Cu,等轴晶系,Fm-3m,面心格子,
晶胞中Cu2+离子位置:000,0? ? ,? 0? ,? ? 0 (111)面的原子位置: 000,0? ? ,? 0? ,? ? 0
(200)面的离子位置:000, 0? ? Ihkl ≈ |F hkl |2
|Fhkl|2 = [∑ficos 2π(hxi+kyi+lzi)]2 + [∑ fisin 2π(hxi+kyi+lzi)]2
12. 体心格子的不消光条件是: h+k+l =2n
面心格子的不消光条件是: h、k、l全奇或全偶
底心格子的不消光条件是: C心——h+k=2n; B心——h+l=2n; A
心——k+l=2n
第四章 X射线衍射实验技术
1.化学纯的铅(等轴晶系)在26.5度下拍照;用直径57.3mm的照相机;Cu 靶(波长1.54050埃);(026)面网对应的角度79.778度。求其点阵参数。 提示:等轴晶系 ?a?H2?K2?L2
2sin?
答案:a = 1.5406* sqrt(02 + 22 + 62)/(2 *sin79.778) = 4.95007埃
1.为什么衍射仪必须在恒温、恒湿条件下工作?一般工作温度和湿度大约为多少? 20±3 ℃ < 55%RH
2.如果使用自来水冷却而突然停水,仪器将如何自动运行?如果突然停电,应作何应急处理?
高压自动停止,X光中断 关机。
3. 如果样品表面不平,对衍射结果有何影响? 衍射峰宽化、位移、强度变化
第五章 X衍射仪的应用
1. 衍射峰的位置、峰宽、峰面积和峰的形状各反映了被测试样的什么性质? 衍射峰的位置,反映了晶胞的大小、形状,用于物相鉴定 峰宽,反映了晶粒大小 峰面积,用于物相定量分析
峰形状,反映了物相的结晶状态,用于区分非晶质与结晶质 2. (1)什么是峰高强度与积分强度?它们各有什么作用?
峰高强度,规定最强峰峰高为100、以峰高/最强峰峰高的比值来表示衍射峰强度,一般用于物相鉴定,具有方便快捷的特点
积分强度,规定最强峰面积为100、峰面积/最强峰面积的比值来表示衍射峰强度。
(2)衍射峰的面积表示什么物理意义?它与物相的含量呈线性比例吗?为什么? 衍射峰面积,即衍射峰的积分强度,与物相的含量呈线性比例,可用于物相定量分析。
3.(1)请说明X衍射物相分析的基本原理是什么? 任何一种结晶物质都具有特定的晶体结构
在一定波长的X射线照射下,不同的晶体结构产生完全不同的衍射花样 不可能有两种晶体结构的衍射花样完全相同
多相试样的衍射图谱不因为存在多相而产生变化,只是各自衍射花样的机械叠加
(2)请说明多相混合物物相定性分析的原理?
答:多相分析原理是:晶体对X 射线的衍射效应是取决于它的晶体结构的,不同种类的晶体将给出不同的衍射花样。假如一个样品内包含了几种不同的物相,则各个物相仍然保持各自特征的衍射花样不变。而整个样品的衍射花样则相当于它们的迭合,不会产生干扰。这就为我们鉴别这些混合物样品中和各个物相提供了可能。关键是如何将这几套衍射线分开。这也是多相分析的难点所在。
4.衍射强度的单位是什么?
衍射峰单位用CPS(Count per second)、Count,有时也用Intensity/a.u.
X射线的强度与管电流成正比,与管电压的n次方成正比。因此,X射线的强度可以用电流与电压的单位表示。
衍射峰单位用CPS、Count,从观察的角度来看,可以用每秒收集到的光子个数来表示,即CPS。如果固定测角仪的步长,在一步内收集到的光子数量,即Counts也可以用来表示光的强度。因此有些软件使用Counts作为光的单位.
a.u.是arbitrary unit的缩写,是任意单位的意思。因为绝对强度没有意义,所以用相对强度表示就可以了
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