无机非金属测试技术.doc

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1、《无机非金属测试技术》复习资料第一章X射线衍射1.X射线的产生及X射线管X射线的产生：X射线是真空中高速运动的粒子与某种物质相撞击后猝然减速，且与该物质中的内层电子相互作用而产生的。X射线产生条件：a.阴极产生自由电子；b.直流高电压使电子做定向高速运动；c.阳极有障碍物使其突然减速。2.X射线连续谱与特征谱区别连续谱(软X射线)高速运动的粒子能量转换成电磁波谱图特征:强度随波长连续变化是衍射分析的背底;是医学采用的特征谱(硬X射线)高能级电子回跳到低能级多余能量转换成电磁波仅在特定波长处有特别强的强度峰衍射分析采用3.X射线

2、连续谱产生解释解释一：根据经典物理学的理论，一个带负电荷的电子作加速运动时，电子周围的电磁场将发生急剧变化，此时必然要产生一个电磁波，或至少一个电磁脉冲。由于极大数量的电子射到阳极上的时间和条件不可能相同，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。解释二:量子力学概念，当能量为ev的电子与靶的原子整体碰撞时，电子失去自己的能量，其中一部分以光子的形式辐射出去，每碰撞一次，产生一个能量为hv的光子，即“韧致辐射”。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，因而产生不同能量不同强度的光子序列，即形成连

3、续谱。极限情况下，能量为ev的电子在碰撞中一下子把能量全部转给光子，那么该光子获得最高能量和具有最短波长，即短波限λ0。都有一个最短波长，称之短波限λ0，强度的最大值在λ0的1.5倍处。eV=hvmax=hc/λ0λ0=1.24/V（nm）4.Cu靶的波长Kα=1.5418（）5.X射线与物质的相互作用6.光电效应光电子被X射线击出壳层的电子即光电子,它带有壳层的特征能量,所以可用来进行成分分析(XPS)俄歇电子高能级的电子回跳,多余能量将同能级的另一个电子送出去,这个被送出去的电子就是俄歇电子带有壳层的特征能量(AES)二次

4、荧光高能级的电子回跳,多余能量以X射线形式发出.这个二次X射线就是二次荧光也称荧光辐射同样带有壳层的特征能量7.散射与吸收散射散射无能力损失或损失相对较小相干散射是X射线衍射基础,只有相干散射才能产生衍射.散射是进行材料晶体结构分析的工具吸收吸收是能量的大幅度转换,多数在原子壳层上进行,从而带有壳层的特征能量,因此是揭示材料成分的因素吸收是进行材料成分分析的工具可以在分析成分的同时告诉你元素价态8.X射线的衰减小结宏观表现强度衰减与穿过物质的质量和厚度有关是X射线透射学的基础这就是质厚衬度微观机制散射和吸收消耗了入射线的能量这

5、与吸波原理是一样的9.X射线的衰减规律IH＝I0exp-(μ/ρ)ρH＝I0e-μmρH式中μm＝μ/ρ称质量衷减系数，其单位为cm2／g。μm=ω1μm1+ω2μm2+…ωiμmi10.滤波片的选择规则•Z靶＜40时，Z滤＝Z靶-1；•Z靶＞40时，Z滤＝Z靶-211.立方晶系晶面间距计算公式12.在推导衍射方程时做三点假设：（1）入射线与衍射线都是平行波。（2）晶胞中只有一个原子，即晶胞是简单的。（3）原子尺寸忽略不计，原子中各原子发出的相干散射是由原子中心发出的。13.试解释Bragg方程布拉格方程是X射线在晶体产生衍射

6、的必要条件而非充分条件。有些情况下晶体虽然满足布拉格方程，但不一定出现衍射线，即所谓系统消光。14.X衍射线的方向与强度影响因素衍射线的方向只与X射线的波长，晶胞的形状和大小，以及入射线与晶体的相对方位等有关。衍射线的强度主要与晶体结构（包括晶体中原子种类、数目及排列方式）、晶体的完整性及参与衍射的晶体的体积。15.衍射线的强度相对强度:I相对=F2P（1+cos22θ/sin2θcosθ）e-2M1/u式中：F——结构因子；P——多重性因子；分式为角因子，其中θ为衍射线的布拉格角；e-2M——温度因子；1/u-吸收因子。16

7、.结构因子F定义一个结构因子F：I晶胞＝

8、F

9、2Ie各原子的分数坐标为u1,v1,w1;u2,v2,w2;u3,v3,w3……17.消光规律晶体结构中如果存在着带心的点阵、滑移面等，则产生的衍射会成群地或系统地消失，这种现象称为系统消光，即由于原子在晶胞中位置不同而导致某些衍射方向的强度为零的现象。立方晶系的系统消光规律是：v体心点阵（I）h+k+l=奇数v面心点阵（F）h，k，l奇偶混杂v底心（c）   h+k＝奇数底心（a）   k+l=奇数底心 （b）   h+l=奇数v简单点阵（P）无消光现象18.粉末多晶体的衍射强度

10、（1） 结构因子（2）角因子（包括极化因子和罗仑兹因子）（3） 多重性因子（4） 吸收因子（5） 温度因子19.X射线衍射分析方法衍射方法λθ实验条件劳厄法变不变连续X射线照射固定的单晶体转晶法不变部分变化单色X射线照射转动的单晶体粉晶法不变变单色X射线照射粉晶或多样试样衍射