【精品】材料测试分析方法资料.doc

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1、・材料的物性分析1.材料的分类（1）根据化学纽•成和显微结构特点材料可分为：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料。（2）根据性能特征材料可分为：结构材料（以力学性能为主）和功能材料（以物理化学性能为主）（3）根据用途材料可分为：建筑材料、航空材料、电子材料、半导体材料等2.X射线谱学基础（1）X対线的物理性质：波长短约在0.01-1000A（1X1012-1X107m）之间，介于紫外线和V射线之间，是一种不可见的光线；以光的速度传播，并沿着直线方向前进；在电场和磁场中都不发生偏转；具有波粒—一象性，其能量的最小衡彊单位称为光子，光子的能杲取决于某X射线

2、的实际波长或者频率，E=hv=hcA例如：己知山X射线管发射的X射线波长为10nm求其频率v及该种X射线讥个光子的能量E?（光速c为2.998x10sm-S1；普朗克衡量:h=6.626xl034J-S）解：根据E=hv=hc/入知v=c/X,将入=10nm（lxlO-8m）带入公式得:v=2.998xlO8mS'/lxlO'8m=2.998xlO,6Sd（Hz）E=hv=2.998xIO16S'1x6.626x1O'34J-S=1.9864748xIO'17J即该X光波的频率为oooooo单个光子能彊为000000（2）X射线的用途：X射线衍射分析、X射线荧光分析

3、、X射线光电子能谱分析、医学X射线造影分析等。（3）X射线的产在真空二级管中山热阴极产生的热电子在两极间加速电场作用下形成高能电子流（电子波），高能电子束撞击金属阳极靶，将能量传递给阳极金属材料（主要是与阳极金属原子核外电子发生碰撞发生能量转移，改变核外电子的能级状态）经过一系列复杂的能级跃迁过程，部分能量以X光子的形式辐射出来即为X射线。（4）111X射线管发射的X射线不是单一波长血是连续波长,连续X射线谱的产生受射线管管电压U、管电流i和阳极靶材料原子序数Z的影响。其特心如下：A：提高管电压U（i、Z）不变，则各波长X射线强度均提高，短波限Zswl（连续X射线屮

4、波长最短的X射线的波长称为短波限）和峰值波长九（连续谱屮强度最大的X射线对应的波长称为峰值波长）均减小。B：U、Z不变，提高i,则各波长X射线强度均提高，但短波限入swl和峰值波长九不变。C:U、i不变,阳极靶金属的原子序Z越高，则各波长X射线强度均提高，但短波限kswL和峰值波长几不变。咎弋4、简电*i改变（U、Z不变）Z不同（I）、i不变）U值改变（i、Z不变）（5）短波限产生的物理学解释：山关系式E=hv=hc/X,可知X射线光子的能量収决于其波长或者频率，X射线波长入越短（v=c/X,即频率v越高）其光子的能量E越大。所以短波限对■应的X射线，其光子具有连续

5、谱中最髙的能量。山X射线管产生X射线的原理可知，X射线光子的能量来源于高速电子对阳极靶的轰击，轰击过程中一个高速电子把全部能量转化成X射线光子能量时所产生的这种X射线光子必然拥有最高的能量，山关系式E=hv=hc/?i知Egx対应的X射线的波长应该是最短的，即为短波限。而实际上高速电子轰击阳极靶的时候很少直接把能量一次性转移给X光子，血是发生多级碰撞和多次转移，每次转移能彊Z和等于高速电子的总能暈，因此经过多次能量转移产生的X光子其能量必然小于-次转移时的EMax，此吋发射出的X光子的波长必然大于短波限所对应波长（波长越长，光子能量越小）。短波限的计;1=."1〔公

6、式推导:（一个电子所带电量:e=1.602X1019C）已知E=hv=hc/X,111J'-光子的能杲来自高速电子且假设一个高速电子将全部能杲传递给了X光子，则有：EMax=eU=hvMax=hc/XSwL所以：?iswi=hc/eU=6.626X10'34J・S_,X2.998XIO8m・S1/1.602XIOI9CXU=12.4X10'7m/U=1240nm/U由此可见改变X射线管短波限的办法是改变管电压U。1.晶体学基础（1）中位晶胞的定义：在空间点阵上任取一点作为坐标原点,并在空间三个方向上选取重复周期a、b、Co在三个方向上的重复周期矢量a、b、c称为基本

7、矢量。山基本矢量构成的平行六面体就称为单位品胞。它是能够充分反映品体対称的最小单位。⑵晶系和和拉格点阵：按照点阵的对称性,可将自然界的晶体划分为2_个晶系。每个晶系最多可包括生种点阵o1848年，布拉格证实在7大晶系中,只可能有旦种布拉格点阵。（3）布拉格定律:相邻晶面反射线的波程差是波长的整数倍时，相邻晶面的发射线能产生衍射加强。2dsin9=n^,具中d为晶面间距，0为发生X射线衍射时的掠射角，n为反射级数，入为实验所用X射线的波长。因为sinOV23即只有而间距大于入射波长的一半的晶面才能产生衍射。运用：用己知波长的X射线去照射未知结构的晶体