武汉理工大学材料研究与测试方法复习资料样本

第一章X射线

一、 X射线的产生?

热阴极上的灯丝被通电加热至高温时, 产生大量的热电子, 这些电子在阴阳极间的高压作用下被加速, 以极快速度撞向阳极, 由于电子的运动突然受阻, 其动能部分转变为辐射能, 以X射线的形式放出, 产生X射线。

二、 X射线谱的种类? 各自的特征?

答: 两种类型: 连续X射线谱和特征X射线谱

连续X射线谱: 具有从某一个最短波长( 短波极限) 开始的连续的各种波长的X射线。它的强度随管电压V、管电流i和阳极材料原子序数Z的变化而变化。指X射线管中发出的一部分包含各种波长的光的光谱。从管中释放的电子与阳极碰撞的时间和条件各不相同, 绝大多数电子要经历多次碰撞, 产生能量各不相同的辐射, 因此出现连续X射线谱特征X射线谱: 也称标识X射线谱, 它是由若干特定波长而强度很大的谱线构成的, 这种谱线只有当管电压超过一定数值Vk(激发电压)时才能产生, 而这种谱线的波长与X射线管的管电压、管电流等工作条件无关, 只取决于阳极材料, 不同元属制成的阳极将发出不同波长的谱线, 并称为特征X射线谱

三、什么叫K系和L系辐射?

当k层电子被激发, L、 M、 N。。壳层中的电子跳入k层空位时发出X射线的过程叫K 系辐射, 发出的X射线谱线分别称之为Kα、 Kβ、 Kγ…谱线, 它们共同构成了k系标识X 射线。

当L层电子被激发, M、 N。。壳层中的电子跳入L层空位时发出X射线的过程叫L系辐射, 发出的X射线谱线分别称之为Lα、 Lβ…谱线, 它们共同构成了L系标识X射线。

四、何谓K

α射线? 何谓K

β

射线? 这两种射线中哪种射线强度大? 一般X射线衍射用的是哪

种射线?

Kα是L壳层中的电子跳入K层空位时发出的X射线, Kβ射线是M壳层中的电子跳入K层空位时发出的X射线, Kα比Kβ强度大, 因为L层电子跳入K层空位的几率比M层电子跳入

K层空位的几率大。Kβ波长短, X射线衍射用的是Kα射线,

另加: Kα射线是由Kα1和Kα2组成, 它们分别是电子从L3和L2子能级跳入K层空位时产生的。且Kα1和Kα2的强度比是2: 1。因为: 电子从L3和L2子能级跳入K层空位的几率差不多, 可是处在L3子壳层上的电子数是四个, 处在L2子壳层上的电子数只有两个。

五、什么叫X射线的衍射? 布拉格方程的表示式? 各字母的含义? 意义? 极限条件? 应用?

当一束X射线照射到晶体上, 晶体中各个原子对X射线的相干散射波干涉叠加的现象叫X 射线的衍射。

布拉格方程有两种表示 1)普通形式: 2dsinθ=nλ 2)标准形式: 2d

sinθ=λ

HKL

其中d为晶面间距, ( HKL) 为衍射指数, θ为半衍射角, λ为X射线波长, n为整数, 称衍射级数。

意义: 仅当射向相邻原子面上的入射光程差为波长λ的整数倍时, 相邻晶面的反射波才能干涉加强形成衍射线, 产生衍射

极限条件: ( 2个)

1、 2dsinθ=nλ =sinθ=nλ/(2d) ≤1 = n≤2d/λ当入射线的波长和衍射面选定以后, d和λ的值都定了, 可能有的衍射级数n也就确定了, 因此一组晶面只能在有限的几个方向上”反射”X射线。

2、对于一定波长λ的X射线而言, 晶体中能产生衍射的晶面族数也是有限的

sinθ=nλ/(2d) ≤1 d≥λ/2 也就是说晶面间距大于波长的二分之一的晶面才能产生衍射

应用: 1、测晶面间距d 2、测X射线波长 ( 利用XRF)

六、晶面间距与点阵常数之间的关系(掌握立方晶系的)。dhkl=a/sqrt(h2+k2+l2)

七、何谓系统消光? 系统消光规律如何? (熟记)

由于某衍射线的结构因子Fhkl=0, 使衍射强度等于0, 因此在满足布拉格方程情况下衍射线消失的现象称为系统消光

八、衍射强度的影响因素。

X射线衍射线束的相对积分强度为I相对=F2Pφ( θ) e-2M A(θ),由式知相对积分强度与结构因子F, 重复因子P, 角因子φ( θ) , 温度因子e-2M, , 及吸收因子A(θ)有关。

X射线的绝对强度受到上面的影响因素外, 还与入射X射线的强度、波长和衍射仪半径、晶胞体积等因素有关。

九、结构因子的影响因素? 结构因子的计算公式?

影响因素: 只与晶胞中原子的种类和原子在晶胞中的位置有关, 不受晶胞的形状和大小的影

响。计算公式: F=∑f

j e i2π(hxj+kyj+lzj) f

j

是指原子的散射因子 e nπi= e-nπi=( -1) n

十、 PDF卡片索引方式的名称及方法。

字母索引: 按物质英文名称的字母顺序

哈那瓦尔特索引: 8条强线d值按相对强度递减顺序排列

芬克索引: 8条强线以d值递减顺序排列

十一、 X射线衍射线指标化的定义? 指标化的方法?

衍射线的指标化就是求出粉晶衍射图上每一条衍射线的晶面指数( h,k,l) 。方法: 查卡法、图解法和分析法

分析法的原理( 以立方晶系为例)

基于晶胞参数, sinθ或d值与晶面指数( hkl) 关系

dhkl=a/sqrt(h2+k2+l2) 1/d

hkl

2=(h2+k2+l2)/a2

Sin2θ=(h2+k2+l2)*λ2/( 4a2)

对不同晶面( h

1k

1

l

1

) 、 ( h

2

k

2

l

2

) 、……, 必满足下列等式:

N

1: N

2

: N

3

…=Sin2θ1: Sin2θ2: Sin2θ3…=1/d

1

2: 1/d

2

2: 1/d

3

2…=(h

1

2+k

1

2+l

1

2): (h

2

2+k

2

2+l

2

2):