材料分析方法.docx

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1、绪论1.理解X射线应用的三个分支及其应用A.X射线透射学（医学，工程上应用）（1）X射线形貌技术：利用物质对X射线透过吸收能力的差异分析物质中的异物形态，用于医学上进行人体X光透视和工程技术上进行X射线无损探伤。B.X射线光谱学（化学元素分析）（2）X射线光谱技术：利用物质中元素被X射线激发所产生次生特征X射线谱（荧光）的波长和强度分析物质的化学组成。C.X射线衍射学（本课程重点掌握）利用X射线在晶体、非晶体中衍射与散射效应，进行物相的定性和定量分析、还可以测定材料的结构、晶格畸变、晶粒大小、晶体取向、晶体内应力、结晶度、还可以进行固溶分析、相变研究分析等方

2、面的工作。2.X射线在材料科学中有那些应用？通过介绍x射线衍射原理及分析方法，掌握单物相定性分析、多晶混合物相定性分析、x射线定量相分析、晶体晶粒大小和晶格畸变的测定、宏观残余应力的测定、多晶体织构的分析等。3.例题：第一章1、掌握X射线的性质、产生的条件X射线是一种电磁波，具有波粒二象性1.产生自由电子---电子源，如加热钨丝产生热电子2.使电子作定向的高速运动---施加在阳极和阴极（钨丝）间的电压3.在其运动的路径上设置一个障碍物使电子突然减速或停止。4.真空---把阴极和阳极密封在真空度高于10-3Pa的真空中，保持两极洁净并使加速电子无阻地撞击到阳极

3、靶上2、掌握连续X射线和特征X射线产生机理；3、短波限与激发电压概念连续X射线谱在短波方向有一个波长极限，称为短波限λ0。它是由电子一次碰撞就耗尽能量所产生的X射线。它只与管电压有关，不受其它因素的影响。每一条谱线对应一定的激发电压，只有当管电压超过激发电压时才能产生相应的特征谱线，且靶材原子序数越大其激发电压越高。4、掌握相干散射和非相干散射相干散射：A.与物质原子中束缚力较大的电子（内层电子）的作用。B.电子作受迫振动发射电磁波，称散射波。C.各散射波之间符合振动方向相同、频率相同、位相差恒定的干涉条件，可产生干涉作用。非相干散射：A.X射线与束缚力较小

4、的外层电子或自由电子碰撞B.外层电子成为反冲电子，X射线光子能量减小，△λ=0.0024(1-cos2θ)C.由于散射X射线的波长随散射方向而变，不能产生干涉效应。故这种X射线散射称为非相干散射。5、理解X射线吸收，质量吸收系数物质对X射线的吸收指的是X射线能量在通过物质时转变为其它形式的能量，X射线发生了能量损耗。物质对X射线的非热能的吸收主要是由原子内部的电子跃迁而引起的。这个过程中发生X射线的光电效应和俄歇效应。，，，um=w1×um1+w2×um2+…+wp×ump质量吸收系数的意义是单位质量物质对X射线的衰减程度。6、掌握光电效应、俄歇效应、各有什

5、么应用？光电效应：以光子激发原子所发生的激发和辐射过程。当一个具有足够能量的X射线光子与物质中的原子相互碰撞时，从原子内部（例如K层）击出一个电子，同时发生辐射而产生特征X射线。被击出的电子称为光电子；所辐射的次级X射线称为标识X射线或荧光X射线。吸收限：俄歇效应：处于电离态的原子中的电子发生能级跃迁（退激）时，所释放的能量使另一核外电子被电离，此电子即为俄歇电子。7、掌握选择滤波片和靶材的原则：滤波片的材料依靶的材料而定：当Z靶＜40时，Z滤=Z靶-1当Z靶≥40时，Z滤=Z靶-2阳极靶的选择：为避免样品强烈吸收入射X射线产生荧光幅射，对分析结果产生干扰。

6、Z靶≤Z样品+18、例题：1.试计算波长0.71Å（Mo-Kα）和1.54Å（Cu-Kα）的X射线束，其频率和每个量子的能量。解：，，Mo靶X射线:2.计算SiO2对Cu的Kα辐射的质量吸收系数（λ＝1.5418）已知原子量Si=28.08,O=16.0。解：查附表2得Si、O对Cu的Kα辐射的质量吸收系数μm（Si）=60.3,μm（O）＝12.7则SiO2的质量吸收系数为：第二章1、晶体几何学基础：7个晶系14种布拉菲点阵是什么？原子坐标2、晶面、晶向概念：3、掌握晶带定律4、掌握立方晶系晶面间距表达式d5、掌握布拉格方程的推导及其应用（例题掌握）（2d

7、sinθ＝λ背）1、已知入射x射线的波长，通过测量θ，求晶面间距。并通过晶面间距，测定晶体结构或进行物相分析。2、已知晶体的d值。通过测量θ，求特征x射线的λ，并通过λ判断产生特征x射线的元素。这主要应用于x射线荧光光谱仪和电子探针中元素分析6、例题：1、用CrKα辐射α－Fe多晶试样，求最多可能得到几条衍射线?解：查附录13和附录2：α－Fe属于立方晶系，点阵常数a＝2.8664；CrKa的波长λ＝2.2909解：因为：2dsinθ=λ，sinθ≤1，得d≥λ/2。H2+K2+L2≤(2a/λ）2将a和λ代入上式得：H2+K2+L2≤6.3由于H、K、L只

8、能取整数，得满足衍射条件的晶面：{100}、{110