材料现代分析方法期末复习题

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1、X射线与物质作用有哪些效应：康普顿效应、俄歇效应、光电效应。

2、光电效应：当入射X射线能量做够大，将内层电子击出，产生光电子，被打掉内层电子的原子发生外层电子想内层跃迁，辐射出一定波长的特征X射线的过程。是以X射线产生X射线(荧光辐射、二次特征辐射) 的过程，区别于电子入射产生的特征X射线。

3、俄歇效应：是原子发射的一个电子导致另一个或多个电子（俄歇电子）被发射出来而非辐射X射线，使原子、分子成为高阶离子的物理现象，是伴随一个电子能量降低的同时，另一个（或多个）电子能量增高的跃迁过程。

4、光电效应与俄歇效应关系a、俄歇电子与荧光X射线在同一过程中产生，几率之和为一；b、真吸收；c、轻元素易产生俄歇电子，重元素易产生荧光X射线。

5、俄歇电子：是由于原子中的中子被激发而产生的次级电子。在原子壳层中产生电子空穴后，处于高能级的电子可以跃迁到这一层，同时释放能量.当释放的能量传递到另一层的一个电子，这个电子就可以脱离原子发射，被称为俄歇电子。

6、I = I0e-μt I为透过强度，I0为入射强度，μ线吸收系数，t为厚度。

7、阳极靶的选择

选择原则：尽可能少地激发样品的荧光辐射。Z靶≤ Z试+1，或 Z靶 ＞＞Z试

阳极靶的选择原则基本是以下几点：a、金属，这样可以使阳极靶上具有较高的电位，有利于电子聚到阳极上来b、熔点不要太低，否则 电子打到靶上 使靶温度升高 导致熔化。c、X射线能量或波长是否适合于你的研究。比如 阳极靶原子序数太低，X射线能量也就太低，你的某些要求可能达不到。d、靶本身的信息，例如价格不要太贵，无毒 等。钼和铑释放的X射线能量适中，基本达到以上指标。e、电压问题。如果X射线管所能承受的电压比较低，那么电子打到过高原子序数的阳极靶上，不会激发出K层X射线。

8、相干散射：物质对X射线散射的实质是物质中的电子与X光子的相互作用。当入射光子碰撞电子后，若电子能牢固地保持在原来位置上，则光子将产生刚性碰撞，其作用效果是辐射出电磁波-----散射波。这种散射波的波长和频率与入射波完全相同，新的散射波之间将可以发生相互干涉-----相干散射。

9、 X射线产生的基本条件与基本性质？

答：基本条件：产生自由电子；使电子作定向高速运动；有障碍物使其突然减速;

基本性质：①是电磁波，具有波粒二象性。ε=h·ν=h(c/λ)， P=h/λ；能被物质吸收，会产生干涉、衍射和光电效应等现象；与可见光比较，差别主要在波长和频率。②具有很强的穿透能力，通过物质时可被吸收使其强度减弱，能杀伤生物细胞。③沿直线传播，光学透镜、电场、磁场不能使其发生偏转。

10、连续X射线谱的特点？

答：①管压、靶材（原子序数Z）固定时，连续光谱强度I正比于i；②管流、靶材（原子序数Z）固定时，连续光谱强度I正比U2；③管压、管流固定时，连续光谱强度I正比Z。

11、特征X射线激发电压U激？

答：激发k层上的电子，产生k线系的荧光辐射，入射x射线的能量必须大于等于Ek , 理想状态下可以等于靶材的临界激发电压U:Ek=hνk =hc/λ=eU U=1.24/ λ

12、莫塞莱定律的物理意义是什么？ 莫塞莱定律：/ ( Z ) 表明：只要是同种原子，不论它所处的物理状态和化学 K

状态如何，它发出的特征X射线均具有相同波长。

13、晶面指数与衍射指数（干涉面指数）的不同

答：a. 衍射指数hkl 不加括号，晶面指数(hkl)带有括号；b. 衍射指数不要求互质，可以有公因子，晶面指数要互质，不能有公因子；c. 在数值上衍射指数为晶面指数的n倍。

14、倒易点阵：将晶体学中的空间点阵，通过某种联系，抽象出另一套结点的组合。

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15、X射线分离：滤波片，滤波片原理：利用吸收限两边吸收悬殊，选择材料，使其吸收限处于需要的波长和不需要的波长之间，滤掉不需要的波长。

16、滤波片的选择：利用吸收限两边吸收悬殊，选择材料，使其吸收限处于需要的波长和不需要的波长之间，滤掉不需要的波长。选择原则：a、λKβ﹤λK滤﹤λKα。 b、Z滤= Z靶－1 （Z靶＜40)。 c、Z滤= Z靶－2 （Z靶＞40）

17、获得X射线的基本方法：劳埃法、转晶法、粉末法。

18、衍射仪工作原理与结构：温度因子只与其线吸收系数μl有关，计算相对强度时此项可以约去。I相对=P|F|（21 cos2 2m）e 2sin cos

19.衍射仪法样品的制备：制样一般包括两个步骤：首先，需把样品研磨成适合衍射实验用的粉末；然后，把样品粉末制成有一个十分平整平面的试片。

20、面心立方系统消光的推导 :每个晶胞中有4个同类原子。

当H、K、L全为奇数或偶数时，则（H+K）、（H+K）、（K+L）均为偶数，这时：

当H、K、L中有2个奇数一个偶数或2个偶数1个奇数时，则（H+K）、（H+L）、（K+L）中总有两项为奇数一项为偶数，此时：F = （1-1+1-1）=0 F =0

结论 在面心立方中，只有当H、K、L全为奇数或全为偶数时才能产生衍射。

21、四种基本点阵的消光规律：

布拉菲点阵 出现反射 消光

简单点阵 全部 无

底心点阵 H、K全为奇或全为偶数 H、K奇偶混杂

体心点阵 H+K+L为偶 H+K+L为奇

面心点阵 H、K、L全为奇或偶 H、K、L就混杂

22、Laue方程a (cos 0 - cos ) = H ；b (cos 0 - cos ) = K ；c (cos 0 – cos ) = L H，K，L称为衍射指数。 , , , 0, 0, 0分别为散射光和入射光与三个点阵轴矢的夹角。

23、反射定律：当入射角与散射角相等时，一层原子面上所有散射波干涉将会加强。与可见光的反射定律类似，X 射线从一层原子面呈镜面反射的方向，就是散射线干涉加强的方向。因此，常将这种散射称为晶面反射。

24、布拉格方程：n = 2d sin

25、布拉格方程的作用？答：(1)已知λ，测θ角，计算d；(2)已知d 的晶体，测θ角，得到特征辐射波长λ，确定元素，X射线荧光分析的基础。

26、选择反射：原子面对X射线的反射并不是任意的,只有当λ、θ和d三者之间满足布拉格方程时才能发出反射，所以把X射线的这种反射称为选择反射。

27、二次电子： 入射电子在试样内产生二次电子,所产生的二次电子还有足够的能量继续产生二次电子，如此继续下去，直到最后二次电子的能量很低，不足以维持此过程为止。特点：

1）能量低，为2-3ev。2）仅在试样表面10nm层内产生。 3）对试样表面状态敏感，显示表面微区的形貌有效。4）分辨率很高，是扫描电镜的主要成像手段。5）与形貌密切相关，图象的景深大、立体感强，常用于观察形貌。

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28、背散射电子：电子射入试样后，受到原子的弹性和非弹性散射，有一部分电子的总散射角大于90°，重新从试样表面逸出，称为背散射电子。

29、多晶衍射强度公式：

式中I0入射X射线的强度；λ 为入射X射线的波长：R为试样到观测点之间的距离；V为被照射晶体的体积；Vc为单位晶胞体积；P为多重性因子；F为结构因子；A(θ)为吸收因子；e-2M1+cos22 （ ）=2为温度因子；φ(θ) 为角因子 sin cos

30、衍射仪法与照相法的比较：①简便快速。②灵敏度高。③分辨能力强。④直接获得I和d值。⑤低角度区2θ测量范围大，盲区约为2θ<3。⑥样品用量大⑦对仪器稳定的要求高

31、X射线衍射仪由X射线发生器、测角仪、X射线探测器、记录单元或自动控制单元等部分组成。

32、衍射花样有两个用途：一可以用来测定晶体的结构，这是比较复杂的；二用来测定物相。

33、四种索引:A．哈氏索引。是一种按d值编排的数字索引，是鉴定未知中相时主要使用的索引。B．芬克索引：也是一种按d值编排的数字索引。它主要是为强度失真的衍射花样和具有择尤取向的衍射花样设计的，在鉴定未知的混合物相时，它比使用哈那瓦尔特索引来得方便。C．戴维索引；是以物质的单质或化合物的英文名称，按英文字母顺序排列而成的索引。D．矿物名称索引：按矿物英文名称的字母顺序排列。

物相鉴定中应注意的问题：（1）d的数据比I/I0数据重要。(2) “少”比“多”“好”。（3）低角度线的数据比高角度线的数据重要。（4）强线比弱线重要，特别要重视d值大的强线。

（5）应重视特征线。（6）初步确定出样品可能是什么物相。（7）不要过于迷信卡片上的数据，特别是早年的资料 ，注意资料的可靠性。

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