材料分析技术复习

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1、第一部分简答题：1.X射线产生的基本条件答：①产生自由电子；②使电子做定向高速运动；③在电子运动的路径上设置使其突然减速的障碍物。2.连续X射线产生实质答：假设管电流为10mA,则每秒到达阳极靶上的电子数可达6.25x10(16)个，如此之多的电子到达靶上的时间和条件不会相同，并且绝大多数达到靶上的电子要经过多次碰撞，逐步把能量释放到零，同时产生一系列能量为hv(i)的光子序列，这样就形成了连续X射线。3.特征X射线产生的物理机制答：原子系统中的电子遵从刨利不相容原理不连续的分布在K、L、M、N等不同能级的壳层上，而且按能量最低原理从里到

2、外逐层填充。当外来的高速度的粒子动能足够大时，可以将壳层屮某个电子击出去，于是在原来的位置出现空位，原子系统的能量升高，处于激发态，这时原子系统就要向低能态转化，即向低能级上的空位跃迁，在跃迁时会有一能量产生，这一能量以光子的形式辐射出来，即特征X射线。1.短波限、吸收限答：短波限：X射线管不同管电压下的连续谱存在的一个最短波长值。吸收限：把一特定壳层的电子击出所需要的入射光最长波长。2.X射线相干散射与非相干散射现象答：相干散射：当X射线与原子中束缚较紧的内层电子相撞吋，电子振动吋向四周发射电磁波的散射过程。非相干散射：当X射线光子与束

3、缚不大的外层电子或价电子或金属晶体中的自由电子相撞时的散射过程。3.光电子、荧光X射线以及俄歇电子的含义答：光电子：光电效应中由光子激发所产生的电子（或入射光量子与物质原子中电子相互碰撞时被激发的电子）。荧光X射线：由X射线激发所产生的特征X射线。俄歇电子：原子外层电了跃迁填补内层空位后释放能量并产生新的空位，这些能量被包括空位层在内的临近原子或较外层电子吸收，受激发逸出原子的电子叫做俄歇电子。4.X射线吸收规律、线吸收系数答：X射线吸收规律：强度为I的特征X射线在均匀物质内部通过时，强度的衰减与在物质内通过的距离X成比例，即-dl/I二

4、udxo线吸收系数：即为上式中的口，指在X射线传播方向上，单位长度上的X射线强弱衰减程度。&晶面及晶面间距答：品面：在空间点阵中可以作出相互平行且间距相等的一组平面，使所有的节点均位于这组平面上，各平面的节点分布情况完全相同，这样的节点平面成为晶面。晶面间距：两个相邻的平行晶面的垂直距离。9.反射级数与干涉指数答：布拉耀辉十表示面间距为心的(hkl)晶面上产生了n级衍射，n就是反射级数干涉指数：当把布拉格方程写成=2时，这是面间距为1/n的实际上存在或不存在的假想晶面的一级反射，若把这个晶面叫作干涉面，其间的指数就叫作干涉指数10.衍射矢

5、量与倒易矢量答：衍射矢量:当束X射线被晶面P反射时,假定N为晶面P的法线方向，入射线方向用单位•矢衍射线方向用单位矢量S表示，则S-SO为衍射矢量。2_sinO=An倒易矢量：从倒易点阵原点向任一倒易阵点所连接的矢量叫倒易矢量,表示为:r*二Ha*+Kb*+Lc*11.结构因子的定义答：定量表征原子排布以及原子种类对衍射强度影响规律的参数，即晶体结构对衍射强度的影响因了9.原子散射因子随衍射角的变化规律如图：以a。为入射角，Q为衍射角，相邻原了波程差为a（cosa・cosc（o）,产生相长干涉的条件是波程差为波长的整数倍，即：a（cosa

6、-cosa0）=hX式中：h为整数，入为波长。一般地说，晶体中原子是在三维空间上排列的,所以为了产生衍射，必须同时满足:a(cosa-cosa0)=hABb(cosp-cosp0)=kXc(cosy-cosyo)=I入此三式即为劳埃方程。2.推导布拉格方程式：假定①X-ray单色且平行②晶休无限人且平整（无缺陷）如右图：光程差为2dsin0,要出现衍射条纹,则有:2dsin9二n入（n二1,2…）此式即为布拉格方程。二、如何利用X射线衍射方法研究晶体的有序一无序转变？（举例说明）利用X射线衍射吋，衍射线的出现与消失来研究晶体的有序一无序转

7、变对于TiAl,高温时为无序的体心立方晶体，低温时为有序的体心立方晶体。无序时:Ti或AI占据A或B点的几率各为50%,fTO=0.5fNi+0.5fAi；注:A为顶点，B为体心点有序时:Ti100%占据A位,AI100%占据B位,则Fhk尸fz土f，、】贝归Fhkl=fN-fA1#0,由本该消光的地方，重新出现衍射条纹，可判断无序向有序的转变，反之亦然。三、如何使用角因子中洛仑兹因子研究晶体的尺寸？解:利用布拉格公式2dsin0=A和晶面间距d与晶格常数之间的关系(如：立方晶系d=a/(h2+k2+l2)1/2)可以建立衍射束方向与晶胞

8、尺寸的关系式。对于立系为sin26=A(h2+k2+l2)/4a2,测写了衍射束的方向，便可推知晶胞尺寸。洛仑兹因子便是一个只与衍射束方向(即布拉格角8)有关的式子：1/(4sin2ecos0