材料分析测试方法部分习题答案黄新民

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1、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射线透射学的研宂对象有人体，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，在分光晶体结构己知的情况下，测定各种物质发出的X射线的波长和强度，从而研宂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CuKaX射线激发CuKa荧光辐射；（2）用（:证^射线激发CuIL荧光辐射

2、；（3）用CuKaX射线激发CuL。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。最內层能S最低，向外能置依次增加。根据能量关系，M、K层之间的能量差大于L、K成之间的能呈差，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K13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）CuKB能激发CuKa荧光辐射；（KB〉Ka）（3）CuKa能激发CuLa荧光辐射；（Ka〉la）3.

3、什么叫“相千散射”、“非相干散射”、“荧光辐射”、“吸收限”、“俄歇效应”？矜：⑴当x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，位相同定，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X射线经朿缚力不大的电子或自由电子散射后，可以得到波长比入射X射线长的X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。⑶一个具有足够能量的X射线光子从原子内部打出一个K电子，当外层电子来填充K空位时，将向外辐射K系x射线，这种由x射线光子激发原子所发生的辐射过程，称荧光

4、辐射。或二次荧光。⑷指x射线通过物质吋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A称为K系的吸收限。（5）当原子中K层的一个电子被打出后，它就处于K激发状态，其能量为Ek。如果一个L层电子來填充这个空位，K电离就变成了L电离，其能FhEk变成E1,此时将释Ek-El的能量，可能产生荧光x射线，也可能给予L层的电子，使其脱离原子产生二次电离。即K层的一个空位被L层的两个空位所替代，这种现象称俄歇效应。4.产生X射线需具备什么条件？答：实验证实:在高真空中，凡高速运动的电子碰到任何障碍物时，均能产生X射

5、线，对于其他带电的基本粒子也有类似现象发生。电子式X射线管中产生X射线的条件可归纳为：1，以某种方式得到一定量的自由电子；2,在高真空中，在高压电场的作用下迫使这些电子作定向高速运动；3,在电子运动路径上设障碍物以急剧改变电子的运动速度。1.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？答：波动性主要表现为以一定的频率和波长在空间传播，反映了物质运动的连续性；微粒性主要表现为以光子形式辐射和吸收吋具有一定的质量，能量和动量，反映了物质运动的分立性。2.计算当管电压为50kv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。解：已知条件：U=5

6、0kv电子静止质量：mo=9.1X10，：kg光速:c=2.998X108m/s电子电量:e=1.602X10',9C普朗克常数：h=6.626X1031J.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=l.602X10_19CX50kv=8.01X10_,8kJ由于E=l/2niovo2所以电子与靶碰撞时的速度为vo=（2E/m0）12=4.2X10bm/s所发射连续谱的短波限的大小仅取决于加速电压入0（A）=12400/v（伏）=0.248A辐射出來的光子的最大动能为Eo=huo=hc/入o=l.99X10L>J3.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

7、系荧光X射线波长是否等于它的K系特征X射线波长？答：特征X射线与荧光X射线都是由激发态原子中的高能级电子向低能级跃迁时，多余能量以X射线的形式放出而形成的。不同的是：高能电子轰击使原子处于激发态，高能级电子回迁释放的是特征X射线；以X射线轰击，使原子处于激发态，岛能级电子回迁释放的是荧光X射线。某物质的K系特征X射线与其K系荧光X射线具有相同波长。4.连续谱是怎样产生的？其短波限=±_=1x102与某物质的吸收限°eVVA,=-^―=1'24X1Q'有何不同（V和VK