现代材料测试技术复习题及答案

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现代材料测试技术复习

第一部分

填空题：

1、X射线从本质上说，和无线电波、可见光、γ射线一样，也是一种电磁波。

2、尽管衍射花样可以千变万化，但是它们的基本要素只有三个：即衍射线的峰位、线形、强度。

3、在X射线衍射仪法中，对X射线光源要有一个基本的要求，简单地说，对光源的基本要求是稳定、强度大、光谱纯洁。

4、利用吸收限两边质量吸收系数相差十分悬殊的特点，可制作滤波片。

5、测量X射线衍射线峰位的方法有七种，它们分别是7/8高度法、峰巅法、切线法、弦中点法、中线峰法、重心法、抛物线法。

6、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是哈那瓦尔特索引、芬克索引、字顺索引。

7、特征X射线产生的根本原因是原子内层电子的跃迁。

8、X射线衍射仪探测器的扫描方式可分连续扫描、步进扫描、跳跃步进扫描三种。

9、实验证明，X射线管阳极靶发射出的X射线谱可分为两类：连续X射线光谱和特征X射线光谱。

10、当X射线穿过物质时，由于受到散射，光电效应等的影响，强度会减弱，这种现象称为X射线的衰减。

11、用于X射线衍射仪的探测器主要有盖革-弥勒计数管、闪烁计数管、正比计数管、固体计数管，其中闪烁计数管和正比计数管应用较为普遍。

12、光源单色化的方法：试推导布拉格方程，解释方程中各符号的意义并说明布拉格方程的应用

名词解释

1、X-射线的衰减：当X射线穿过物质时，由于受到散射，光电效应等的影响，强度会减弱，这种现象称为X-射线的吸收。

2、短波限：电子一次碰撞中全部能量转化为光量子，此光量子的波长

3、吸收限：物质对电磁辐射的吸收随辐射频率的增大而增加至某一限度即骤然增大，称吸收限。吸收限：引起原子内层电子跃迁的最低能量。

4、吸收限电子--hv 最长波长与原子序数有关

5、短波限 hv--电子最短波长与管电压有关

6、Ｘ射线：波长很短的电磁波

7、特征Ｘ射线：是具有特定波长的X射线，也称单色X射线。

8、连续Ｘ射线：是具有连续变化波长的X射线，也称多色X射线。

9、荧光Ｘ射线：当入射的X射线光量子的能量足够大时，可以将原子内层电子击出，被打掉了内层的受激原子将发生外层电子向内层跃迁的过程，同时辐射出波长严格一定的特征X射线

10、二次特征辐射：利用X射线激发作用而产生的新的特征谱线

11、Ka辐射：电子由L层向K层跃迁辐射出的K系特征谱线

12、相干辐射：X射线通过物质时在入射电场的作用下，物质原子中的电子将被迫围绕其平衡位置振动，同时向四周辐射出与入射X射线波长相同的散射X射线，称之为经典散射。由于散射波与入射波的频率或波长相同，位相差恒定，在同一方向上各散射波符合相干条件，称为相干散射

13、非相干辐射：散射位相与入射波位相之间不存在固定关系，故这种散射是不相干的

14、俄歇电子：原子中一个K层电子被激发出以后，L层的一个电子跃迁入K层填补空白，剩下的能量不是以辐射

15、原子散射因子：为评价原子散射本领引入系数f (f≤E)，称系数f为原子散射因子。他是考虑了各个电子散射波的位相差之后原子中所有电子散射波合成的结果

16、结构因子：定量表征原子排布以及原子种类对衍射强度影响规律的参数，即晶体结构对衍射强度的影响

17、多重性因素：同一晶面族{ hkl}中的等同晶面数

18、系统消光：原子在晶体中位置不同或种类不同引起某些方向上衍射线消失的现象

简答与计算

1、某晶体粉末样品的XRD数据如下，请按Hanawalt法和Fink法分别列出其所有可能的检索组。

d 4.27 3.86 3.54 3.32 2.98 2.67 2.54 2.43 2.23

I/I0 10 40 8 6 100 10 90 65 8

d 2.16 2.07 1.84 1.75 1.54 1.38 1.26 1.18 1.06

I/I0 2 85 5 70 15 35 2 20 1

按强度; 2.98 >2.54 >2.07 >1.75>2.43 >3.86 >1.38 >1.18

Hanawalt索引:

A:2.98 2.54 2.07 1.75 2.43 3.86 1.38 1.18

B:2.54 2.98 2.07 1.75 2.43 3.86 1.38 1.18

C:2.07 2.98 2.54 1.75 2.43 3.86 1.38 1.18

D: 1.75 2.98 2.54 2.07 2.43 3.86 1.38 1.18

按d值：3.86 >2.98> 2.54 >2.43 >2.07 >1.75> 1.38> 1.18

Fink索引:

A: 2.98 2.54 2.43 2.07 1.75 1.38 1.18 3.86

B: 2.54 2.43 2.07 1.75 1.38 1.18 3.86 2.98

C: 2.43 2.07 1.75 1.38 1.18 3.86 2.98 2.54

D: 2.07 1.75 1.38 1.18 3.86 2.98 2.54 2.43

简答题：

1. X射线产生的基本条件

（1）产生自由电子的电子源；

（2）设置自由电子撞击靶子，用以产生X射线；

（3）施加在阳极和阴极间的高压，用以加速自由电子朝阳极靶方向加速运动；

（4）将阴阳极封闭在小于133.3*10^-6Pa高真空中，保持两极纯洁。

2. 产生特征X射线的根本原因是什么？

内层电子跃迁：阴极发出的电子动能足够大，轰击靶，使靶原子中的某个内层电子打出，使它脱离原来的能级，致使靶原子处于受激态。此时，原子中较高能级上的电子自发跃迁到该内层空位上，多余的能量变为X射线辐射出。由于任一原子各个能级间的能量差值都是某些不连续的确定值，该差值转变为X射线的波长必为确定值，即产生特征X射线。

3、简述特征X-射线谱的特点。

特征X-射线谱有称作标识射线，它具有特定的波长，且波长取决于阳极靶元素的原子序数。

4、推导布拉格公式，画出示意图。课本14

假设：

1）晶体视为许多相互平行且d相等的原子面

2）X射线可照射各原子面

3）入射线、反射线均视为平行光

一束波长为λ的平行X射线以θ照射晶体中晶面指数为(hkl)的各原子面，各原子面产生反射。

当Ⅹ射线照射到晶体上时，考虑一层原子面上散射Ⅹ射线的干涉。

当Ⅹ射线以θ角入射到原子面并以θ角散射时，相距为a的两原子散射x射的光程差为：

即是说，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相类似，