材料分析方法 X射线物理学基础

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1、第一章X射线物理学基础1.连续X射线：从某一短波限lSWL开始，直至波长等于无穷大l¥的一系列波长。（这种谱用于X射线衍射分析的劳埃法）2.特征X射线：具有一定波长的特强X射线，叠加于连续X射线谱上。（这种谱用于X射线衍射分析的德拜法）3.特征X射线的产生机理:X射线管中高速电子流轰击阳极，若管电压超过某一临界值，电子的动能足以将阳极中原子的____内层电子_____轰击出来。这种被激发的原子，在电子跃迁时会辐射光子。它们是一组能量一定的射线，构成___特征X射线__。这种谱适用于X射线衍射分析的____德拜____法。4.波长与强度成反比。5.当U/Uk=（3-5）Uk

2、时，I特/I连获得最大值。（降低连续X射线，提高特征X射线的方法）6.荧光辐射：由入射X射线所激发出来的特征X射线。入射能量束的粒子与和物质原子中电子相互作用碰撞，当粒子能量足够大就能激出的内层电子，同时原子外层向内层空位跃迁，辐射出一定的特征荧光射线，被称为荧光辐射。7.光电效应：当入射光子的能量等于或略大于吸收体原子某壳层电子的结合能时，此光子就很容易被电子吸收，获得能量的电子从内层溢出，成为自由电子，即光电子，原子则处于相应的激发态，这种原子被入射光子电离的现象即光电效应。（应用于重元素的成分分析）8.俄歇效应：原子中一个K层电子被入射光子击出后，L层一个电子跃入K

3、层填补空位，此时多余的能量不以辐射X光子的方式放出，而是另一个L层电子获得能量跃出吸收体，这样的一个K层空位被两个L层空位代替的过程称俄歇效应。（应用于表层轻元素的成分分析）9.相干散射：X射线与物质原子内层电子相撞，入射光子的能量全部转给相撞电子，在X射线电场作用下，产生强迫振动，电子成为新电磁波源，向四周辐射与入射光子等波长的电磁波。10.非相干散射：入射线与束缚较弱的外层电子或自由电子作用，电子获一部分动能成为反冲电子，入射线失去部分能量，改变了波长，沿与入射方向成一定角度的方向辐射。1.晶面间距计算22、下面是某立方晶系物质的几个晶面，试将它们的面间距从大到小按次

4、序重新排列：（12-3），（100），（200），（-311），（121），（111），（-210），（220），（130），（030），（2-21），（110）。答：由立方晶系晶面间距公式可知晶面指数平方和越小，晶面间距越大，它们的面间距从大到小按次序是：（100）、（110）、（111）、（200）、（-210）、（121）、（220）、（2-11）=（030）、（130）、（-311）、（12-3）。第二章X射线衍射方向1.布拉格方程及其物理含义：（1）2dsinθ=nλ（2）当一束单色且平行的X射线照射到晶体时，同一晶面上的原子的散射线在晶面反射方向上是同相位的，

5、因而可以叠加；不同晶面的反射线若要加强，必要的条件是相邻晶面反射线的波程差为波长的整数倍。2.反射级数：n称为反射级数。由相邻两个平行晶面反射出的X射线束，其波程差用波长去量度所得的整份数在数值上就等于n。3.干涉面指数：晶面（hkl）的n级反射面（nhnknl），用符号（HKL）表示，称为反射面或干涉面。干涉面的指数称为干涉面指数。波程差：相邻两个（hkl）发射线为nλ；相邻两个（HKL）发射线为λ。4.空间点阵：晶体中呈周期性排列，且几何、物理环境相同的基本组元(原子、离子、分子)抽象为一几何点(阵点)，由此构成的几何图形。5.倒易点阵：在晶体点阵的基础上按一定对应关

6、系建立起来的空间几何图形，是晶体点阵的另一种表达形式。6.倒易点阵与正点阵之间关系如何？倒易点阵与晶体的电子衍射斑点之间有何对应关系？答：倒易点阵是与正点阵相对应的量纲为长度倒数的一个三维空间（倒易空间）点阵，关系： 1）倒易矢量ghkl垂直于正点阵中对应的（hkl）晶面，或平行于它的法向Nhkl。2）倒易点阵中的一个点代表正点阵中的一组晶面。3）倒易矢量的长度等于正点阵中的相应晶面间距的倒数，即ghkl=1/dhkl。 4）对正交点阵有a*//a,b*//b,c*//c,a*=1/a,b*=1/b,c*=1/c 。5）只有在立方点阵中，晶面法向和同指数的晶向市重合的，即

7、倒易矢量ghkl是与相应指数的晶向[hkl]平行。通过倒易点阵可以把晶体的电子衍射斑点直接解释成晶体相应晶面的衍射结果，可以认为电子衍射斑点就是就是与晶体相对应的倒易点阵中某一截面上阵点排列的像。7.劳埃法、周转法、德拜法衍射方法的比较。答：劳埃法特点：单晶体固定，采用连续X射线。用途：分析晶体的对称性和进行晶体定向。周转晶体法特点：入射X射线的波长不变；单晶晶体绕选定取向旋转。用途：研究晶体结构。德拜（粉末）法特点：入射X射线的波长不变；多晶体、粉末。用途：物相分析。8.爱瓦尔德图解——布拉格方程几何表达式答：以倒易点阵O*