现代分析测试方法复习总结

第一章X射线衍射分析

激发：1.较高能级是空的或未填满，由泡利不相容原理决定。

2.吸收能量是两能级能量之差。

辐射的吸收：辐射通过物质时，某些频率的辐射被组成物质的粒子选择性吸收而使辐射强度减弱的现象，实质为吸收辐射光子能量发生粒子的能级跃迁。

辐射的发射：1.光电效应：以光子激发原子所发生的激发和辐射过程。被击出的电子称为光电子。

2.俄歇效应：高能级电子向低能级跃迁时，除以辐射X射线的形式释放能量外，这些能量可能被周围某个壳层上的电子所吸引，并促使该电子受激溢出原子成为二次电子，该二次电子具有特定的能量值，可以用来表征这些原子。所产生的二次电子即为俄歇电子。

原子内层电子受激吸收能量发生跃迁，形成X射线的吸收光谱。光子激出内层电子，外层电子向空位跃迁产生光激发，形成二次X射线，构成X射线的荧光光谱。

X射线产生条件：1.产生自由电子。2.使电子做定向高速运动。3.在运动路径设置使其突然减速的阻碍物。

X射线属于横波，波长为0.01~10nm能使某些荧光物质发光，使照相底片感光，使部分气体电离。

X射线谱是X射线强度与波长的关系曲线。

特征X射线：强度峰的波长反映物质的原子序数特征。，产生特征X射线的最低电压为激发电压，也叫临界电压。

阳极靶材原子序数越大，所需临界电压值越高。

K层电子被击出的过程定义为K系激发，随之的电子跃迁叫K系辐射。

相干散射：X射线通过物质时，在入射束电场的作用下，物质原子中的电子受迫振动，同时向四周辐射出与入射X射线相同频率的散射X射线，同一方向上各散射波可以互相干涉。

非相干散射：X射线光子冲击束缚力较小的电子或自由电子时，会产生一种反冲电子，而入射X射线光子则偏离入射方向，散射X射线光子波长增大，因能量减小程度不同，故不可干涉。

入射X射线光子能量到达一定阀值，可击出物质原子内层电子，同时外层高能态电子向内层的空位跃迁时辐射出波长一定的特征X射线。该阀值对应的波长为吸收限或K系特征辐射激发限。λk=1.24/U K K

衍射分析中，受原子结构影响，不同能级上电子跃迁会引起特征波长的微小差别，滤波片可去除这种干扰，得到单色的入射X射线。

干涉指数（HKL）可以认为是带有公约数的晶面指数，其表示的晶面并不一定是真实原子面，

即不一定有原子分布。出于衍射分析等工作的实际需要而建立。

结构因子的含义：1.F 值仅与晶胞所含原子数和原子位置有关，与晶胞形状无关。2.晶胞内

原子不同类，F 的计算结果不同。3.e πi =-1。

F=∑fe 2πi （Hx+Ky+Lz ）

当|F|2=0,则I=0，该衍射线消失，把把这种现象叫做系统消光。

产生衍射的充要条件为衍射矢量方程+|F|≠0。

衍射强度影响因素：1.多重性因子P ：同晶面个数对衍射强度的影响。

2.角因子φ（θ）：由衍射强度极化因子和洛仑兹因子构成，与θ有关，衍射峰高度随角度增高而降低，宽度变宽。

3.吸收因子A （θ），校正样品吸收对衍射强度影响。设无吸收时A （θ）=1，吸收越多，衍射程度衰减越大，A （θ）越小。

4.温度因子e -2M :考虑原子热运动时衍射强度与不考虑原子热运动时的衍射强度之比。 温度因子与吸收因子随角度变化趋势相反，可大致抵消而简化。

X 射线衍射方法：1.劳埃法：以连续X 射线谱为入射光源，单晶体固定不动，靠衍射面选择不同波长的X 射线来满足布拉格方程，反映晶体的取向和对称性。

2.转晶法：单色X 射线作为入射光源，单晶体绕一晶轴旋转，靠连续改变衍射面与入射线的夹角满足布拉格方程，可做单晶的结构分析和物相分析。

3.多晶体法：单色X 射线作为入射光源，入射线以固定方向射到多晶粉末或多晶块状样品上，靠粉末中各晶粒取向不同的衍射面满足布拉格方程。（多晶体样品中各晶粒在空间的无规取向）。只要是一种晶体，它们产生的衍射花样在本质上都应该相同。

照相法：底片感光，试样是细丝，底片同时接收全部衍射。

1. 正装法：底片正宗圆孔穿过承光管，开口在光阑两侧，衍射弧按2θ增加的顺序由底片

孔中心向两侧展开（物相分析）

2. 反装法：底片正中圆孔穿过光阑，开口在承光管两侧，衍射线条按2θ增加的顺序逐渐

移向底片孔的中心。（点阵常数）

3. 偏装法：底片上两圆孔分别穿过光阑和承光管，开口在两者中间（可校正由于底片收缩

及相机半径等因素产生的误差，适于点阵常数的精确测定等因素）

衍射仪法：用辐射探测仪接收X 射线，平板状试样，辐射探测器沿测角仪圆转动，逐一接收衍射。衍射仪采用具有一定发散度的入射线，也因同一圆周上的同弧圆周角相等而聚焦。其聚焦圆半径随2θ变化

核心部件是测角仪，X 射线源S 固定在仪器支架上，它与接受狭缝F 均位于以O 为圆心的圆周上，即衍射仪圆。试样围绕轴O 转动时接受狭缝和辐射探测器以试样转动速率2倍绕轴O 转动，转动角可由控制仪或角度读数器读出。此时，无论在何角度，线焦点S ，试样，接受狭缝都处在一个半径改变的圆上，即聚焦圆。

物相定性分析：目的是判定物质中的物相组成。每种晶体物质都有其特有的结构，因而具有

各自特有的衍射花样。当物质中含有两种或以上的晶体物质是，衍射花样也不会相互干涉。，根据这些表征晶体的衍射花样，就能确定物质中的晶体。

物相定量分析：需要准确测定衍射线强度，一般用衍射仪法。

K值法，基体冲洗法。Kas=Ia/Is,不需制作内标曲线，K值与内标物含量无关，从而具有常数意义等优点。使用K值时，待测相与内标物种类及衍射线条的选取等条件应与测定时的相同

实验测定：制备W a：W s=1：1的两相混合样品(可以认为在纯a相样品中加入等量的s相的复合样品)

德拜法系统误差：

1.相机半径误差：实际半径与名义半径之差。

2.底片伸缩误差：底片经冲洗和干燥引起的s的变化

3.样品偏心误差：相机制造时造成的样品架转动轴与相机中心轴位置的偏差。（实验时对

中较差引起的偏心误差为偶然误差）

4.样品吸收误差

残余应力指排除产生应力的外部因素后，由于形变体积变化不均匀等残留在物体内部且自身保持平衡的应力

1.宏观应力：在物体中较大范围内存在并保持平衡的应力。

2.微观应力：在物体中一个或若干个晶粒范围内存在并保持平衡的应力。

3.超微观应力：在物体中若干个原子范围内存在并保持平衡的应力。

第二章电子显微分析

特点：

1.可以在极高分辨率下直接观察试样的形貌，结构，选择分析区域。

2.电子显微分析是一种微区分析方法，成像分辨率可达到0.2~0.3nm，可以直接分辨

原子，在纳米尺度上分析晶体结构和化学组成。

3.各种电子显微分析仪日益向多功能，综合性方向发展，可以进行形貌，物相，晶体

结构，化学组成的综合分析。

电子显微镜EM 透射电子显微镜TEM 扫描电子显微镜 SEM

电子探针 EPMA

光学显微镜的分辨率与局限性： r=0.61λ

nsinα(阿贝公式) α——透镜的孔径半角

减小r值：增大介质折射率，增大物镜孔径半角，采用短波长的照明源。

电子束与材料的相互作用：