材料分析測試復習題及答案

1、答案均為同學整理，僅供參考1材料分析測試方法復習題材料分析測試方法復習題第一部分第一部分簡答題：簡答題：1.1.X射線產(chǎn)生的基本條件射線產(chǎn)生的基本條件答：①產(chǎn)生自由電子；②使電子做定向高速運動；③在電子運動的路徑上設置使其突然減速的障礙物。2.2.連續(xù)連續(xù)X射線產(chǎn)生實質射線產(chǎn)生實質答：假設管電流為10mA，則每秒到達陽極靶上的電子數(shù)可達6.25x10（16）個，如此之多的電子到達靶上的時間和條件不會相同，并且絕大多數(shù)達到靶上的電子要經(jīng)過

2、多次碰撞，逐步把能量釋放到零，同時產(chǎn)生一系列能量為hv（i）的光子序列，這樣就形成了連續(xù)X射線。3.3.特征特征X射線產(chǎn)生的物理機制射線產(chǎn)生的物理機制答：原子系統(tǒng)中的電子遵從刨利不相容原理不連續(xù)的分布在K、L、M、N等不同能級的殼層上，而且按能量最低原理從里到外逐層填充。當外來的高速度的粒子動能足夠大時，可以將殼層中某個電子擊出去，于是在原來的位置出現(xiàn)空位，原子系統(tǒng)的能量升高，處于激發(fā)態(tài)，這時原子系統(tǒng)就要向低能態(tài)轉化，即向低能級上的空位

3、躍遷，在躍遷時會有一能量產(chǎn)生，這一能量以光子的形式輻射出來，即特征X射線。4.4.短波限、吸收限短波限、吸收限答：短波限：X射線管不同管電壓下的連續(xù)譜存在的一個最短波長值。吸收限：把一特定殼層的電子擊出所需要的入射光最長波長。5.5.X射線相干散射與非相干散射現(xiàn)象射線相干散射與非相干散射現(xiàn)象答：相干散射：當X射線與原子中束縛較緊的內層電子相撞時，電子振動時向四周發(fā)射電磁波的散射過程。非相干散射：當X射線光子與束縛不大的外層電子或價電子或

4、金屬晶體中的自由電子相撞時的散射過程。6.6.光電子、熒光光電子、熒光X射線以及俄歇電子的含義射線以及俄歇電子的含義答：光電子：光電效應中由光子激發(fā)所產(chǎn)生的電子（或入射光量子與物質原子中電子相互碰撞時被激發(fā)的電子）。熒光X射線：由X射線激發(fā)所產(chǎn)生的特征X射線。俄歇電子：原子外層電子躍遷填補內層空位后釋放能量并產(chǎn)生新的空位，這些能量被包括空位層在內的臨近原子或較外層電子吸收，受激發(fā)逸出原子的電子叫做俄歇電子。7.7.X射線吸收規(guī)律、線吸收

5、系數(shù)射線吸收規(guī)律、線吸收系數(shù)答：X射線吸收規(guī)律：強度為I的特征X射線在均勻物質內部通過時，強度的衰減與在物質內通過的距離x成比例，即dII=μdx。線吸收系數(shù)：即為上式中的μ，指在X射線傳播方向上，單位長度上的X射線強弱衰減程度。8.8.晶面及晶面間距晶面及晶面間距答:晶面：在空間點陣中可以作出相互平行且間距相等的一組平面，使所有的節(jié)點均位于這組平面上，各平面的節(jié)點分布情況完全相同，這樣的節(jié)點平面成為晶面。晶面間距：兩個相鄰的平行晶面的

6、垂直距離。9.9.反射級數(shù)與干涉指數(shù)反射級數(shù)與干涉指數(shù)答：布拉格方程表示面間距為d’的（hkl）晶面上產(chǎn)生了n級衍射，n就是反射級數(shù)??nSind?2：??nSind?2：??nSind?2：???Sinnd2??nSind?2：答案均為同學整理，僅供參考3由于g=1dk=1λ故有2dsinθ=同時，由圖可知，k＇與k的夾角（即衍射束與透射束的夾角）等于是2θ，這與布拉格定律的結果也是一致的。四、四、闡明消光現(xiàn)象的物理本質，并利用結構因

7、子推導出體心和面心晶體的衍射消光規(guī)律闡明消光現(xiàn)象的物理本質，并利用結構因子推導出體心和面心晶體的衍射消光規(guī)律解：參考P36P42由系統(tǒng)消光的定義知，消光的物理本質是原子的種類及其在晶胞中的位置。由|Fhkl=0|消光可推出如下消匯豐銀行規(guī)律①體心晶體存在2個原子坐標分別為(000)(121212)則Fhkl=ffeπi(hkl)要消光，則有hkl=2n1(n=012…).②面心晶體存在4個原子，坐標分別為(000)(12120)(120

8、12)(01212)則Fhkl=ffeπi(hk)feπi(hl)feπi(kl)要消光則必使Fhkl=0故消光規(guī)律為:hkl不能同時為奇或hkl不能同時為偶五、如何利用五、如何利用X射線衍射方法研究晶體的有序射線衍射方法研究晶體的有序—無序轉變（舉例說明）無序轉變（舉例說明）解：本題答案謹供參考！本題是利用X射線衍射時，衍射線的出現(xiàn)與消失來研究晶體的有序—無序轉變對于TiAl，高溫時為無序的體心立方晶體，低溫時為有序的體心立方晶體。無

9、序時：Ti或Al占據(jù)A或B點的幾率各為50%，f平均=0.5fNi0.5fAl；注：A為頂點，B為體心點有序時:Ti100%占據(jù)A位，Al100%占據(jù)B位則Fhkl=fNifAl則：Fhkl=fNifAl≠0由本該消光的地方，重新出現(xiàn)衍射條紋，可判斷無序向有序的轉變，反之亦然。六、如何使用角因子中洛侖茲因子研究晶體的尺寸六、如何使用角因子中洛侖茲因子研究晶體的尺寸解：利用布拉格公式2dsinθ=λ和晶面間距d與晶格常數(shù)之間的關系（如：立

10、方晶系d=a(h2k2l2)12）可以建立衍射束方向與晶胞尺寸的關系式。對于立系為sin2θ=λ(h2k2l2)4a2測寫了衍射束的方向，便可推知晶胞尺寸。洛侖茲因子便是一個只與衍射束方向（即布拉格角θ）有關的式子：1（4sin2θcosθ）以布拉格角θ為中介，通過洛侖茲因子便函要以研究晶體尺寸。七、闡述多晶體七、闡述多晶體X射線衍射強度影響因素及其應用射線衍射強度影響因素及其應用解：參考P42P50影響X射線衍射強度的因素有如下5項：

11、①結構因子②角因子包括極化因子和洛侖茲因子③多重性因子④吸收因子⑤溫度因子。應用：利用各影響因子對衍射強度的影響，可判斷出晶胞內原子的種類，原子個數(shù)，原子位置。結構因子：①消光規(guī)律的判斷；②金屬間化合物的有序度的判斷。角因子：利用謝樂公式研究晶粒尺寸大?。欢嘀匦砸蜃樱旱韧鎸ρ苌鋸姸鹊挠绊懳找?guī)律：試樣形狀和衍射方向的不同，衍射線在試樣中穿行的路徑便不同，引起吸收效果的不一樣。溫度因子：研究晶體的熱運動，測定熱膨脹系數(shù)等。八、八、以立