材料分析测试技术复习题 附答案.doc

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1、材料分析测试技术复习题【第一至第六章】1.X射线的波粒二象性波动性表现为：－以波动的形式传播，具有一定的频率和波长－波动性特征反映在物质运动的连续性和在传播过程中发生的干涉、衍射现象粒子性突出表现为：－在与物质相互作用和交换能量的时候－X射线由大量的粒子流(能量E、动量P、质量m)构成，粒子流称为光子－当X射线与物质相互作用时，光子只能整个被原子或电子吸收或散射2.连续x射线谱的特点，连续谱的短波限定义：波长在一定范围连续分布的X射线，I和λ构成连续X射线谱•当管压很低（小于20KV时），由某一短波限λ0开始直到波长

2、无穷大λ∞，波长连续分布•随管压增高，X射线强度增高，连续谱峰值所对应的波长（1.5λ0处)向短波端移动•λ0正比于1/V,与靶元素无关•强度I：由单位时间内通过与X射线传播方向垂直的单位面积上的光量子数的能量总和决定（粒子性观点描述）•单位时间通过垂直于传播方向的单位截面上的能量大小，与A2成正比（波动性观点描述）短波限:对X射线管施加不同电压时，在X射线的强度I随波长λ变化的关系曲线中，在各种管压下的连续谱都存在一个最短的波长值λ0，称为短波限。3.连续x射线谱产生机理【a】.经典电动力学概念解释：一个高速运动电

3、子到达靶面时，因突然减速产生很大的负加速度，负加速度引起周围电磁场的急剧变化，产生电磁波，且具有不同波长，形成连续X射线谱。【b】.量子理论解释：*电子与靶经过多次碰撞，逐步把能量释放到零，同时产生一系列能量为hυi的光子序列，形成连续谱*存在ev=hυmax，υmax=hc/λ0,λ0为短波限，从而推出λ0＝1.24/V（nm)（V为电子通过两极时的电压降，与管压有关）。*一般ev≥hυ,在极限情况下，极少数电子在一次碰撞中将全部能量一次性转化为一个光量子4.特征x射线谱的特点对于一定元素的靶，当管压小于某一限度时

4、，只激发连续谱，管压增高，射线谱曲线只向短波方向移动，总强度增高，本质上无变化。当管压超过某一临界值后，在连续谱某几个特定波长的地方，强度突然显著增大，峰窄且尖锐，这些峰对应的波长只与靶的原子序数有关，与管压和管电流无关。<管压超过临界激发电压后才出现特征X射线谱；管压继续增大，各特征X射线的谱线强度增大，但是其波长不变。；特征X射线的波长取决于阳极靶的元素的原子序数；Z越大，临界激发电压越大>5.特征x射线谱的产生机理高速运动的粒子（电子或光子）将靶材原子核外电子击出去，或击到原子系统外，或填到未满的高能级上，原子

5、的系统能量升高，处于激发态。为趋于稳定，原子系统自发向低能态转化：较高能级上的电子向低能级上的空位跃迁，这一降低的能量以一个光子的形式辐射出来变成光子能量，且这降低能量为固定值（因原子序数固定），因而λ固定，所以辐射出特征X射线谱。6.比较Kα线与Kβ线的波长和强度，为什么会产生这种区别能量差△εkL=hc/λKα△εKM=hc/λKβ,△εkL<△εKM,故λKα>λKβ;跃迁几率LK>5倍跃迁几率MK，故IKα>IKβ7.x射线激发电压-V激？k系辐射的激发限、激发电压、吸收限？(二次特征X射线/荧光X射线)<(

6、1)产生特征X射线需要的最低电压叫激发电压(2)产生K系辐射的最小管电压叫K系辐射的激发电压(3)产生K系荧光辐射时，入射光子的能量必须大于或等于K层电子的逸出功:（Vk是K系辐射的激发电压）只有入射X射线的λ≤λK＝1.24/VK(nm)时，才能产生K系荧光辐射，在讨论光电效应产生条件时，λK叫K系辐射激发限。【在讨论X射线被物质吸收（光电吸收）时，λK叫吸收限。原因：μm＝Kλ3Z3当波长减小到λK时，质量吸收系数突变（增大），这是由于入射光子能量hυ达到了激发该物质K层电子的数值，从而大量被吸收，同时引起二次特

7、征辐射。】(4)当入射光量子的能量足够大时，可以从被照射物质的原子内部击出一个电子，同时原子的外层高能态电子要向内层空位跃迁，辐射出波长一定的特征X射线。这种由X射线激发所产生的特征X射线称为二次特征X射线或荧光X射线。>8.x射线通过物质时都产生什么现象a相干散射b非相干散射c二次特征辐射dx射线的衰减<当一束X射线通过物质时，其能量可分为三部分，即一部分被散射，一部分被吸收，而其余部分则透过物质继续沿原来的方向传播。有以下现象发生：相干散射、非相干散射（康普顿效应）、二次特征辐射、光电效应、俄歇效应、X射线的衰减

8、和产生部分热能>9.相干散射、非相干散射相干散射：散射波之间符合振动方向相同、频率相同、位相差恒定的光干涉条件，可发生干涉作用，故称为相干散射。非相干散射：量子散射波散布于空间各方向、频率不相同、位相不存在确定关系，不能发生干涉作用，故称为非相干散射。<相干散射：物质原子中束缚较紧的内层电子受到光子的撞击，电子绕其平衡位置发生受迫振动，并作为新