材料表征方法思考题答案_图文.doc

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1、第一章XRD1.X射线的定义、性质、连续X射线和特征X射线的产生、特点。答：X射线定义：高速运动的粒子与某种物质相撞击后猝然减速，且与该物质小的内层电子相互作用而产生的。性质：看不见；能使气体电离，使照相底片感光，具有很强的穿透能力，还能使物质发出荧光；在磁场和电场中部不发生偏转；当穿过物体时只有部分被散射；能杀伤生物细胞。连续X射线产生：经典物理学解释一一由于极大数量的电子射到阳极上的时间和条件不相同，因而得到的电磁波将具有连续的各种波长，形成连续X射线谱。量子力学解释一一大量的电子在到达靶面的时间、条件均不同，而且还有多次碰撞，因而产

2、生不同能量不同强度的光子序列，即形成连续谱。特点：强度随波长连续变化特征X射线产生：当管电压达到或高于某一临界值时，阴极发出的电子在电场的加速下，可以将物质原子深层的电了击到能最较高的外部売层或击出原了外，使原了电离。此时的原了•处于激发态。处于激发态的原了有自发冋到激发态的倾向，此时外层电了将填充内层空位，相应伴随着原了能量降低。原了从高能态变为低能态时，多出的能量以X射线的形式特放出来。因物质一定，原了结构一定，两特定能级间的能级差一定，故辐射出波长一定的特征X射线。特点：仅在特定的波长处有特别强的强度峰。2.X射线与物质的相互作用入

3、射x射线A>人o散和射线仁3十昨IA'>Aqr反冲电f｝不相干散射电子•俄放电子答：X射线与物质的相互作用，如图所示i光电子荧光X射线440一束X射线通过物体后，其强度因散射和吸收而被衰减，并且吸收是造成强度衰减的主要原因。散射分为两部分，即相干散射和不相干散射。当X射线照射到物质的某个晶血时可以产生反射线，当反射线与X射线的频率、位相一致时，在相同反射方向上的各个反射波相互干涉，产生相干散射；当X射线经束缚力不大的电了或白由电了散射后，产生波长比入射X射线波长长的X射线，且波长随着散射方向的不同而改变,这种现象称为不相干散射。其屮

4、相干散射是X射线在晶体中产生衍射现彖的基础。物质对X射线的吸收是指X射线通过物质时，光了的能最变成了其它形式的能量，即产生了光电子、俄歇电子和荧光X射线。当X射线入射到物质的内层时，使内层的电子受激发而离开物质的売层，则该电子就是光电了，与此同时产生内层空位。此时，外层电了将填充到内层空位，相应伴随着原了能量降低，放出的能量就是荧光X射线。当放出的荧光X射线冋到外层时，将使外层电子受激发，从而产生俄/电了而出去。产生光电了和荧光X射线的过程称为光电了效应，产生俄歇电了的过程称为俄歇效应。示意图见下:散射X射线（相干、非相干散射）;电了（反

5、冲电了、俄歇电了、光电了、荧光X射线）;透过射线；热能。1.X射线衍射原理。布拉格方程的物理意义答：X射线衍射丿京理，即布拉格定律：2dsino式中d为晶面间距，0为入射束与反射面的夹角,入为X射线的波长，n为衍射级数，其含义是：只有照射到相邻两镜面的光程养是X射线波长的n倍时才产生衍射。2.X射线衍射实验方法。粉末衍射仪的T•作方式、工作原理。答：在各种衍射实验方法中,基本方法有单晶法、多晶法和双晶法。单晶X射线衍射分析的基本方法为劳埃法与周转晶体法。多品X射线衍射方法包括照相法与衍射仪法。粉末衍射仪的工作方式屮，常用的有两种，即连续式

6、扫描和步进式扫描。I•连续扫描连续担描就是让试样和探测器以1:2的角速度作匀速回周运动.在转动过程中同时将探测器依次所接妆到的务罷面衍射佔号输入到记录系统或数据处理系统.从而获得的衍射图谱。图3-33即为连续扫描图谱。连续扫描图谱可方勺地看出衍射线峰位.线形和相对強度等.这种方式的工作效率高.具有一定的分辨率、灵敏度和精确度.非営适合于•大呈的曰営物相分析工作°然而.白于•仪器本身的机喊设备及电子线摄等的滞后、平淸效应.往往会造成衍射■峰位移、分辨力降低.线形畸变等缺陷.而且衍肘谱的形状.往往受实验条件如X光管功率、时问営数、扫描速度及狹

7、終选择等条件的影响。2.步进扫描图3・34步进扫描图形步进打描乂称阶梯扫描.步进扫描工作是不连续的.试样毎转动一定的角度△刃即停止.在这期间.探测等后续设备开始工作.并以定":律记录测定在此期问内衍射线的总计数.然后试样转动一定角度.重复测量.输出结果°图3-34HI：为某一衍射峰的步进扫描图形。步进扛描无滞后及平滑效应.所以其衍射峰位止确.分辨力好.持别是衍射线强度弱且背底高的节况下更显其作用・由于步进法可以在每个"角处延长停留时间.从而获得每步较大的总计数.减小丙统计涨落对实验強度的影呵。3.X射线粉末衍射法物相泄性分析过稈及注意的问

8、题答：物相分析过程：①首先用粉末照相法或粉末衍射仪法获取被测试样物相的衍射花样或图谱。②通过对所获衍射图谱或花样的分析和计算，获得备衍射线条的2（）、d值及相对强度大小I/Io③使川检索手册，