材料结构分析思考题及答案

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1、XRD&BETl.X射线多晶衍射的基本原理（了解布拉格方程）答:结构：X射线管、处理台、测角仪、检测器、计算机X射线衍射仪主要由X射线发生器（X射线管）、测角仪、X射线探测器、计算机控制处理系统等组成。工作原理：利用晶体形成的X射线衍射，对物质进行内部原子在空间分布状况的结构分析方法。将具有一定波长的X射线照射到结晶性物质上时，X射线因在结晶内遇到规则排列的原子或离子而发生散射，散射的X射线在某些方向上相位得到加强，从而显示与结晶结构相对应的特有的衍射现象。衍射X射线满足布拉格方程：2dsin0=nX式中：X是X射线的波长；0是衍射角；d是结晶面间隔；n是整数。波长X可用已知的X射线衍

2、射角测定，进而求得面间隔，即结晶内原子或离子的规则排列状态。将求出的衍射X射线强度和面间隔与己知的表对照，即可确定试样结晶的物质结构，此即定当能量很高的X射线射到晶体各层面的原子时，原子中的电子将发生强迫振荡，从而向周发射同频率的电磁波，即产生了电磁波的散射，而每个原子则是散射的子波波源；劳厄斑正是散射的电磁波的叠加2dsinO=nXd为晶面间距，0为入射X射线与相应晶面的夹角，k为X射线的波长，正整数II为衍射级数。即：只有照射到相邻两晶面的光程差是X射线波长的n倍时才产生衍射。2.X射线物相定性分析原理及步骤答：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

3、于晶体物质中来说，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山不同的物质。定性分析是把对材料测得的点阵平面间距及衍射强度与标准物相的衍射数据相比较，确定材料中存在的物相。根据晶体对X射线的衍射特征_衍射线的方向及强度来鉴定结晶物质。定性分析法：阁谱直接对比法、数据对比法、计算机自动检索法。定性分析步骤：（1）首先用粉末照相法或粉末衍射仪法获取被測试样物相的衍射阁样。（2）通过对所伕衍射ra样的分析和计算，获得ft衍射线条的2〃，d及相对强度人小7/7/。在这儿个数裾屮，

4、费求对2权和d值进行尚桔度的测黾计算，向//心相对楮度费求不尚。fci前，•般的衍射仪均由计算机直接给出所测物相衍射线条的d值。（3）使用检索手册，査寻物相PDF卡片号根据盂恕使用字付检索、Hanawalt检索或Fink检索乎册，資、/物相PDF苷片4。般常采用Hanawdt检索，用最强线值判定卡片所处的人组，用次强线eHft判定卡片所在位置，最后用8条强线d值检验判断结果。8强线值均己姑木符合，则可根据手册提供的物相卡片号在卡片痄屮取出此PDF卡片，（4）矜是多物相分析，则在（3）步完成后，对剌余的衍射线重新根据相对强度抹序,重复（3）步骤，直至全部衍射线能基本得到解释。3.X射线多

5、晶衍射谱可以提供哪些信息？答：衍射角0（定性）、衍射峰强度（定量）、衍射背景、半髙宽（粒径计算）2.、如何用谢乐公式测定晶粒大小？（2）晶粉大小与衍射峰宽的关系式（Scherrer公式）：KA/Dcos^（9-31）式中，身力衍射時宽;A/J入射X射线波长j为某H衍射的衍射角;D为晶粒大小（可有多和定义）、/（为…常数、左右，与D及分的定乂及公式的推导方法有关、在将定义为&射鉍囱H的法找方向的莩度,？为半商宽时.K值为O.S9_由十多品体材料中各晶粒大小心是•怍的.闪而甲上列公式求得的晶粒大小实际卜.姑各W粒太小的'K均值.>山于品粒的形状--般不足球形，故用不同（HKT）衍射求得的是

6、不同的。但荇由H■品面（/^）的不R级次反射求取，则所得应啗同、求得n.个不冋可以估计品粒的平均外形。求取多个不

7、nl（H/

8、m。），0为布拉格衍射角（°）,p为衍射峰的半高峰宽（rad）。3.若锡酸锌中的锌部分被镉取代（晶格取代），20角向高角移动还是低角移动？（考虑原子半径）若硫化镉屮的硫被锡部分取代，20角向高角移动还是低角移动？（考虑原子半径）镉的原子半径大于锌（认为取代后离子半径影响大于静电引力，d晶面间距增加的吋候的0值减小）布拉格方程向小角度移动。Sii的半径大于S,也是向小角移动。4.微孔，介孔和大孔材料在XRD图谱上有何不同？（考虑20角和衍射峰的数