材料分析(考试必备)

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1、11895年，著名物理学家伦琴（德国）发现了X■射线，是世界上第一位诺贝尔奖获得者；1912年，德国物理学家劳厄等人发现了X射线在晶体屮的衍射现象，确证了X■射线是一种电磁波。质相互作用和交换呢拜访量的吋候。x・射线是一种电磁波，具有波粒二象性，即波动性和粒子性。X射线的波动性主要反映在物质运动的连续性和在传播过程中发生的干涉衍射过程中，他的粒子性特征表现在与物晶体中平行于同一晶向的所有晶面的总体称为晶带，这些晶面叫晶带面，而此晶向称为此晶带的晶带轴，并以相同的晶向指数来表示。X射线产生要几个条件：

2、1）产生自由电子的电子源；（2）使电子作定向高速运动；（3）在电子运动的路径上设置使其突然减速的障碍物。X射线管主要构造有以下几个部分：（1）阴极（电子枪）：产生电子并将电子束聚焦，钩丝烧成螺旋式，通以电流餌丝烧热放出自由电子。（2）阳极（金属靶）：发射x射线，阳极靶通常由传热性好熔点较高的金属材料制成，如铜、钻、線、铁、铝等。（3）窗口：是X射线射出的通道，通常窗口有2或4个；窗口材料要求既要有作构的强度以维持管内的高真空，对X射线的吸收较小。金属披、硼酸披锂构成的林德曼玻璃。光电效应是入射X射线

3、的光量子与物质原子中的电子相互碰撞时产生的物理效应连续X射线产生的解释：按照经典动力学，一个高速运动着的电子到达靶面上时，因突然减速产生很大的负加速度，这种负加速度一定会引起周围电磁场的急剧变化，产生电磁波,按量子理论，当能量eu的电子与靶的原子碰撞时，电子失去自己的能量，其中一部分已光子的形式辐射出去，而每碰撞一次产生一个能量为hv的光子。光电效应和俄歇效应的区别：光电效应是以光子激发原子所发生的激发和辐射过程，当X射线入射光量子能量足够大时，可从被照射物质的原子内部击出电子，被击出的电子称为光电

4、子，同时原子的外层高能态电子向内层空位跃迁，产生二次特征X射线。而俄歇效应是由于外层电子向内层跃迁吋的能量释放被空位层在内的临近电子或较外层电子所吸收，促使该电子受激发逸出原子变为二次电子，也称为俄歇电子。俄歇效应用于轻元素的成分分析,光电效应应用于重元素的成分分析。入。产生原因：在数FI庞大的电子群中总会有极少数的电子在一次碰撞中将全部能量一次性转化为一个光量子，这个光量子便具有最高能量和最短波氏，即九X射线的强度是指：垂直于X射线传播方向的单位面积上单位吋间内光量子数日的能量总和，其意义是X射线

5、的强度I由光子的能量hv和光子数目n决定，I二nhv,所以连续X射线中的最大值并不在光子能量最大九。处，而是在大约1.5九。处。为什么特征X射线产生条件中存在一个临界激发电压：阴极射来的电子（1/2mv2=ev）欲击出靶材的原子内层电子，必须使其动能大于此电子与原子核的结合能E或电子的逸出功W,即ew>-E=W,在临界条件下即有ev=-E=W,这里v便是阴极电子击出靶材原子电子所需的临界激发电压。电子对X射线的散射：相干散射和非相干散射电子对X射线的散射特点：1）散射线强度很弱，约为入射强度的儿卜分

6、Z—2）散射线强度与到观测点的距离的平方成反比3）在20=0处，因为l+（cos20丁散射强度最强，只有这些波才符合想干散射的条件。2X射线衍射与反射的本质区别：⑴被晶体衍射的X射线是入射线在晶体中所经过路程上的所有原子散射波干涉的结果，而可见光的反射是在极表层上产生的，也就是说光反射仅发生在两种介质的界面上⑵单色X射线的衍射只在满足布拉格定律的若干个特殊角度上产生（选择衍射），而可见光的反射可以在任意角度产生⑶可见光在良好的镜血上反射，其效率可接近100%,而X射线衍射线的强度比起入射强度却微乎其

7、微。综上所述，X射线的衍射是由大量原子参与的一种散射现象。光阑的作用：限制入射线的不平行度和固定入射线的尺寸和位置，也称为准直管。承光管的作用：是监视入射线和试样的相对位置，同时吸收透射的X射线，保护操作者的安全。粉末照相法摄照规程的选择：先根据试样选择阳极靶，再根据阳极靶选择滤波片，选择合适的管压和管电流（当管压为阳极元素K系临界激发电压3〜5倍时，特征谱与连续谱的强度比可达最佳值，工作电压就选择这一范围，工作管流选择在X射线管的额定功率/管压这一许用最大电流之下），其次掌握曝光吋间系数。相机的分

8、辨率与那些因素有关：⑴相机半径R越大，分辨率越高⑵e角越大，分辨率越高⑶X射线的波长越长，分辨率越高⑷面间距越大，分辨率越低。与德拜照相机相比，衍射仪的优缺点：德拜相机照相法的摄照时间长、衍射线强度靠照片的黑度来估计，准确度不高。但设备简单，价格便宜，在试样非常少时。如lmg左右时也可以进行分析，而衍射仪则至少需要0.5go而衍射仪速度快、强度相对精确、信息量大、精度高、分析方便、试样制备简便。定性分析的原理和思路：X射线定性分析是以晶体结构为基础的。每种结晶物质都有