材料分析方法-第四章

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材料分析方法 教案

材料分析方法 教案
根据样品化学成分选择靶材的原则是Z靶≤Z样+1或Z靶>>Z样
2.滤波片的选择。
滤波片材料是根据靶材元素确定的。滤波片材料选择规律是,滤波片的原子序数应比阳极靶材原子序数小1或2,即:
当Z靶<40时,Z滤=Z靶-1;当Z靶>40时,Z滤=Z靶-2。
3.管压和管流
管电压通常为阳极靶材激发电压(UK)的3~5倍,此时特征谱对连续谱强度比最大。
6.扫描方式
多晶体衍射仪扫描方式分为连续扫描和步进扫描两种。
二、衍射仪记录花样与德拜法有很大区别:
1.接收X射线方面衍射仪用辐射探测器,德拜法用底片感光;
2.衍射仪试样是平板状,德拜法试样是细圆柱状试样。衍射强度公式中的吸收项µ不一样。
3.衍射仪法中辐射探测器沿测角仪圆转动,逐一接收衍射;德拜法中底片是同时接收衍射。
管电流较大可提高灵敏度,提高扫描速度,X射线管额定功率除以管压便是许用的最大管流,工作管流不得超过此数值。
4.狭缝宽度
增加狭缝宽度可使衍射线强度增高,但却导致分辨率下降。
增宽发散狭缝K即增加入射线强度,但在θ角较低时却容易因光束过宽而照射到样品之外,反而降低了有效的衍射强度,并可由试样框带来干扰线条及背底强度。物相分析通常选用的狭缝K为1°或1/2°。
授课时间
第7周周三第1、2节
课程教材
《现代材料测试方法》李刚版冶金工业出版社
授课章节
第四章多晶衍射方法
第二节X射线衍射仪
第三节多晶衍射花样
授课
学时
2学时
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ教学
目标
1、使学生掌握X射线衍射仪的测量实验参数的选择依据。
2、使学生掌握X射线衍射仪与德拜法的区别。
3、使学生了解多晶衍射花样的形成。

材料力学第04章 杆件变形分析

材料力学第04章 杆件变形分析
桁架的变形通常用节点的位移(displacement)表示,现以 下图所示桁架为例,说明桁架节点位移的分析方法。
例4-2 桁架是由1、2杆组成,
通过铰链连接,在节点A承受 铅垂载荷F=40kN作用。已知
杆1为钢杆,横截面面积
A1=960mm2,弹性模量 E1=200GPa,杆2为木杆,横 截面面积A2=2.5×104mm2, 弹性模量E2=10GPa,杆2的杆 长为1m。求节点A的位移。
M (x) EI 24
d2w/dx2与弯矩的关系如图所示,坐标轴w以向上为正。由
该图可以看出,当梁段承受正弯矩时,挠曲线为凹曲线,如
图(a)所示,d2w/dx2为正。反之,当梁段承受负弯矩时, 挠曲线为凸曲线,如图(b)所示,d2w/dx2为负。可见, d2w/dx2与弯矩M的符号一致。因此上式的右端应取正号,即
于梁的高度,剪力对梁的变形影响可以忽略不计,上式仍可
用来计算横力弯曲梁弯曲后的曲率,但由于弯矩不再是常量,
上式变为
1 M (x)
(x) EI
即挠曲线上任一点处的曲率与该点处横截面上的弯矩成正比,
而与该截面的抗弯刚度(flexural rigidity)EI成反比。
23
由高等数学可知,平面曲线w=w(x)上任一点的曲率为
15
对于扭矩、横截面或剪切弹性模量沿杆轴逐段变化的圆 截面轴,其扭转变形为
n
Tili
i1 Gi I Pi
式中,Ti、li、Gi与IPi分别为轴段i的扭矩、长度、剪切弹 性模量与极惯性矩,n为杆件的总段数。
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2.圆轴扭转的刚度条件
在圆轴设计中,除考虑其强度问题外,在许多情况下对刚 度的要求更为严格,常常对其变形有一定限制,即应该满足 相应的刚度条件。

材料分析方法-第四章

材料分析方法-第四章

式中,K 值对于某一底片 是恒定的。
四、立方系物质德拜相的计算
➢通过德拜相的计算,可以获得物相、点阵类型和点阵参数等 初步资料。 ➢德拜法衍射花样测量:测量衍射线条相对位置和相对强度。 然后,再计算出衍射θ角和晶面间距d。 ➢每个德拜像:包括一系列衍射弧对,每衍射弧对是相应衍射 圆锥与底片相交痕迹,代表一族{hkl}干涉面的反射。
Z靶=Z样+1
K靶 K样 K靶
按样品的化学成分选靶
c. 对含多种元素样品,按含量较多元素中Z 最小元素选靶。 此外:选靶还应考虑: 入射线波长λ对衍射线条数的影响。 因sinθ≤1,衍射条件:d≥λ/2 , 则波长λ越长,可产生的衍射线条越少。
Z靶 Z试样+1
2)滤波片选择( X射线单色化): 滤波片材料:根据阳极靶材来选择。同样用吸收限原理。 使滤波片材料吸收限λK滤 处于入射线Kα与Kβ波长之间,
在测量之前,要判断底片的安装方法,区分高角区和低角区。
•低角线条较窄且清晰,附近背底较浅。 •高角线条则相反。
步骤
1) 弧对标号 如图4-7所示,过底片中心画一条基准线,从低角
区起按递增顺序标1-1、2-2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ3-3等。
2) 测量C0 在高低角区分别选一个 弧对,测量A和B,用式(4-2) 算C0 (精确到0.1mm)
就可确定物相组成、点阵类型、晶胞尺寸等重要的问题。
4)实验方法
1.试样的制备 ➢ 圆柱试样:粉末集合体或多晶体细捧。Φ0.5mm×10mm。
➢ 块状金属或合金:用锉刀挫成粉末,但内应力大,会导致衍射 线变宽,不利于分析,故须在真空退火。
➢ 脆性样:先打碎-研磨-过筛,约250~325目(微米级)。
高角弧线 中心孔
低角弧线

第四章材料分析方法

第四章材料分析方法

3、衍射线的测量与计算
1)θ角的测量与d值的计算
在德拜法中,θ角是通过测量底片上对应衍射弧的弧对间距,并计算得到的。
第四章材料分析方法
21
测量到了θ角之后,通过布拉 格方程就可以求得每条衍射线 的d值。
第四章材料分析方法
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2)衍射强度的测量
在物相定性分析工作中,对衍射强度数 据的精度要求并不高,可以用相对黑度来代 表衍射的相对强度。在实际工作中经常只用 目估法来测定相对强度。
V IV 样品
入射X射线
III II
I 22
r
2 1
第四章材料分析方法
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单晶
多晶
第四章材料分析方法
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第四章材料分析方法
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粉末法分类
根据记录方法的不同,粉末法分为二大类, 即照相法和衍射仪法。
第四章材料分析方法
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二、粉末照相法――德拜法
•照相法就是用底片来记录X射线的衍射。 •照相法中其最常用-德拜法:
第四章 多晶体衍射分析方法(XRD)
【教学内容】
1.多晶体衍射分析方法的基本原理。
2.多晶体研究方法——德拜法及德拜照片 计算。
3.多晶体研究方法——衍射仪结构及工作 原理,衍射图的获得与衍射线的线形分 析。
第四章材料分析方法
1
一、粉末法的基本原理
•大多数的材料是多晶质的 , •在X射线衍射分析的三个主要方法中我们最 常用的是粉末法。
第四章材料分析方法2 第四章材料分析方法3
何谓粉末法?
• 粉末法故名思义,它样品是“粉末”,即样品 是由细小的多晶质物质组成。理想的情况下, 在样品中有无数个小晶粒(一般晶粒大小为1μ, 而X射线照射的体积约为1mm3,在这个体积内 就有109个晶粒),且各个晶粒的方向是随机的, 无规则的,或者说,各种取向的晶粒都有。

材料分析方法部分课后习题答案解析

材料分析方法部分课后习题答案解析

第一章X 射线物理学基础2、若X 射线管的额定功率为1.5KW,在管电压为35KV 时,容许的最大电流是多少?答:1.5KW/35KV=0.043A。

4、为使Cu 靶的Kβ线透射系数是Kα线透射系数的1/6,求滤波片的厚度。

答:因X 光管是Cu 靶,故选择Ni 为滤片材料。

查表得:μ m α=49.03cm2/g,μ mβ=290cm2/g,有公式,,,故:,解得:t=8.35um t6、欲用Mo 靶X 射线管激发Cu 的荧光X 射线辐射,所需施加的最低管电压是多少?激发出的荧光辐射的波长是多少?答:eVk=hc/λVk=6.626×10-34×2.998×108/(1.602×10-19×0.71×10-10)=17.46(kv)λ 0=1.24/v(nm)=1.24/17.46(nm)=0.071(nm)其中h为普郎克常数,其值等于6.626×10-34e为电子电荷,等于1.602×10-19c故需加的最低管电压应≥17.46(kv),所发射的荧光辐射波长是0.071纳米。

7、名词解释:相干散射、不相干散射、荧光辐射、吸收限、俄歇效应答:⑴当χ射线通过物质时,物质原子的电子在电磁场的作用下将产生受迫振动,受迫振动产生交变电磁场,其频率与入射线的频率相同,这种由于散射线与入射线的波长和频率一致,位相固定,在相同方向上各散射波符合相干条件,故称为相干散射。

⑵当χ射线经束缚力不大的电子或自由电子散射后,可以得到波长比入射χ射线长的χ射线,且波长随散射方向不同而改变,这种散射现象称为非相干散射。

⑶一个具有足够能量的χ射线光子从原子内部打出一个K 电子,当外层电子来填充K 空位时,将向外辐射K 系χ射线,这种由χ射线光子激发原子所发生的辐射过程,称荧光辐射。

或二次荧光。

⑷指χ射线通过物质时光子的能量大于或等于使物质原子激发的能量,如入射光子的能量必须等于或大于将K 电子从无穷远移至K 层时所作的功W,称此时的光子波长λ称为K 系的吸收限。

材料分析测试方法(04)

材料分析测试方法(04)

第四章 材料现代分析测试方法概述一、填空1、常见的衍射分析主要有3种,即( )、( )和( )。

2、常见的3种电子显微分析是( )、( )和( )。

3、依据入射电子的能量大小,电子衍射分为( )和( );依据电子束是否穿透样品,电子衍射分为( )和( )。

二、选择1、下列分析方法中,( )可用于区别FeO 、Fe 2O 3和Fe 3O 4。

A 、原子发射光谱;B 、扫描电镜;C 、原子吸收光谱;D 、穆斯堡尔谱2、下列分析方法中,( )可用于测定Ag 的点阵常数。

A 、X 射线衍射分析;B 、红外光谱;C 、原子吸收光谱;D 、紫外光电子能谱3、下列分析方法中,( )可用于测定高纯Y 2O 3中稀土杂质元素的质量分数。

A 、X 射线衍射分析;B 、透射电镜;C 、原子吸收光谱;D 、紫外可见吸收光谱4、砂金中含金量的检测,可选用下列方法中的( )。

A 、X 射线荧光光谱;B 、原子力显微镜;C 、红外吸收光谱;D 、电子衍射5、黄金制品中含金量的无损检测,可选用下列方法中的( )。

A 、电子探针;B 、X 射线衍射分析;C 、俄歇电子能谱;D 、热重法6、几种高聚物组成之混合物的定性分析与定量分析,可选用下列方法中的( )。

A 、描隧道显微镜;B 、透射电镜;C 、红外吸收光谱;D 、X 射线光电子能谱7、某薄膜样品中极小弥散颗粒(直径远小于1μm )的物相鉴定,可以选择下列方法中的( )。

A 、X 射线衍射分析;B 、原子吸收光谱;C 、差示扫描量热法;D 、分析电子显微镜8、验证奥氏体(γ)转变为马氏体(α)的取向关系(即西山关系):γα)111//()011(,γα]110//[]001[,可选用下列方法中的( )。

A 、X 射线衍射;B 、红外光谱;C 、透射电镜;D 、俄歇电子能谱9、淬火钢中残留奥氏体质量分数的测定,可选用下列方法中的( )。

A 、X 射线衍射;B 、红外光谱;C 、透射电镜;D 、俄歇电子能谱10、镍-铬合金钢回火脆断口晶界上微量元素锑的分布(偏聚)的研究,可以选择下列方法中的( )。

材料分析方法部分课后习题答案

材料分析方法部分课后习题答案

第一章X射线物理学基础2、若X 射线管的额定功率为,在管电压为35KV 时,容许的最大电流是多少答:35KV=;4、为使Cu 靶的Kβ线透射系数是Kα线透射系数的1/6,求滤波片的厚度;答:因X 光管是Cu 靶,故选择Ni 为滤片材料;查表得:μ m α=/g,μ mβ=290cm2/g, 有公式, , ,故:,解得:t= t6、欲用Mo 靶X 射线管激发Cu 的荧光X 射线辐射,所需施加的最低管电压是多少激发出的荧光辐射的波长是多少答:eVk=hc/λVk=×10-34××108/×10-19××10-10=kvλ 0=vnm=nm=nm其中h为普郎克常数,其值等于×10-34e为电子电荷,等于×10-19c故需加的最低管电压应≥kv,所发射的荧光辐射波长是纳米;7、名词解释:相干散射、不相干散射、荧光辐射、吸收限、俄歇效应答:⑴当χ射线通过物质时,物质原子的电子在电磁场的作用下将产生受迫振动,受迫振动产生交变电磁场,其频率与入射线的频率相同,这种由于散射线与入射线的波长和频率一致,位相固定,在相同方向上各散射波符合相干条件,故称为相干散射;⑵当χ射线经束缚力不大的电子或自由电子散射后,可以得到波长比入射χ射线长的χ射线,且波长随散射方向不同而改变,这种散射现象称为非相干散射;⑶一个具有足够能量的χ射线光子从原子内部打出一个K 电子,当外层电子来填充K 空位时,将向外辐射K 系χ射线, 这种由χ射线光子激发原子所发生的辐射过程,称荧光辐射;或二次荧光;⑷指χ射线通过物质时光子的能量大于或等于使物质原子激发的能量,如入射光子的能量必须等于或大于将K 电子从无穷远移至K 层时所作的功W,称此时的光子波长λ称为K 系的吸收限;⑸原子钟一个K层电子被光量子击出后,L层中一个电子跃入K层填补空位,此时多余的能量使L层中另一个电子获得能量越出吸收体,这样一个K层空位被两个L层空位代替的过程称为俄歇效应;第二章X 射线衍射方向2、下面是某立方晶第物质的几个晶面,试将它们的面间距从大到小按次序重新排列:123,100,200,311,121, 111,210,220,130,030,221,110;答:立方晶系中三个边长度相等设为a,则晶面间距为d=a/ 则它们的面间距从大小到按次序是:100、110、111、200、210、121、220、221、030、130、311、123;4、α-Fe 属立方晶体,点阵参数a=;如用CrKαX 射线λ=照射,试求110、200及211可发生衍射的掠射角;答:立方晶系的晶面间距:= a / ,布拉格方程:2dsinθ =λ ,故掠射角θ =arcsinλ/2 ,由以上公式得:2d110sinθ 1=λ ,得θ 1=°,同理θ 2=°,θ 3=°;6、判别下列哪些晶面属于111晶带:110,231,231,211,101,133,112,132,011,212; 答:110、231、211、112、101、011属于111晶带;因为它们符合晶带定律公式:hu+kv+lw=07、试计算311及132的共同晶带轴;答:由晶带定律:hu+kv+lw=0,得:-3u+v+w=0 1 , -u-3v+2w=0 2 ,联立两式解得:w=2v, v=u, 化简后其晶带轴为:112;第三章X 射线衍射强度1、用单色X 射线照射圆柱柱多晶体试样,其衍射线在空间将形成什么图案为摄取德拜图相,应当采用什么样的底片去记录答:当单色X 射线照射圆柱柱多晶体试样时,衍射线将分布在一组以入射线为轴的圆锥而上;在垂直于入射线的平底片所记录到的衍射花样将为一组同心圆;此种底片仅可记录部分衍射圆锥,故通常用以试样为轴的圆筒窄条底片来记录;2、原子散射因数的物理意义是什么某元素的原子散射因数与其原子序数有何关系答:1原子散射因数f是一个原子中所有电子相干散射波的合成振幅与单个电子相干散射波的振幅的比值;它反映了原子将X 射线向某一个方向散射时的散射效率; 2原子散射因数与其原子序数有何关系,Z 越大,f 越大;因此,重原子对X 射线散射的能力比轻原子要强;3、洛伦兹因数是表示什么对衍射强度的影响其表达式是综合了哪几个方面考虑而得出的答:洛伦兹因数是表示几何条件对衍射强度的影响;洛伦兹因数综合了衍射积分强度,参加衍射的晶粒分数与单位弧长上的积分强度;4、多重性因数的物理意义是什么某立方第晶体,其{100}的多重性因数是多少如该晶体转变为四方系,这个晶体的多重性因数会发生什么变化为什么答:1表示某晶面的等同晶面的数目;多重性因数越大,该晶面参加衍射的几率越大,相应衍射强度将增加;2其{100}的多重性因子是6;3如该晶体转变为四方晶系多重性因子是4;4这个晶面族的多重性因子会随对称性不同而改变;6、多晶体衍射的积分强度表示什么今有一张用CuKα摄得的钨体心立方的德拜相,试计算出头4 根线的相对积分强度不计算Aθ和e-2M,以最强线的强度为100;头4 根线的θ值如下:答:多晶体衍射的积分强度表示晶体结构与实验条件对衍射强度影响的总和I = I0 λ3 32πR e2 mc2 2 V VC2 P|F|2φθAθe2M即:查附录表F p314,可知:Ir = P F 2 1+COS2θ sin2θcos θ = ;Ir = P F 2 1+COS2θ sin2 θcos θ = ;Ir = P F 2 1+COS2θ sin2θcos θ = ;= P F 2 1+COS2θ sin2 θcos θ =不考虑Aθ、e2M 、P 和|F|2 I1=100; I2==; I3==; I4==头4 根线的相对积分强度分别为100、、、;第四章多晶体分析方法2、同一粉末相上背射区线条与透射区线条比较起来其θ较高还是较低相应的d 较大还是较小既然多晶粉末的晶体取向是混乱的,为何有此必然的规律;答:背射区线条与透射区线条比较,θ较高,相应的d较小;产生衍射线必须符合布拉格方程,2dsinθ=λ,对于背射区属于2θ高角度区,根据d=λ/2sinθ, θ越大,d越小;3、衍射仪测量在入射光束、试样形状、试样吸收以及衍射线记录等方面与德拜法有何不同答:1入射X射线的光束:都为单色的特征X射线,都有光栏调节光束;不同:衍射仪法:采用一定发散度的入射线,且聚焦半径随2θ变化;德拜法:通过进光管限制入射线的发散度;2试样形状:衍射仪法为平板状,德拜法为细圆柱状;3试样吸收:衍射仪法吸收时间短,德拜法吸收时间长,约为10~20h;4记录方式:衍射仪法采用计数率仪作图,德拜法采用环带形底片成相,而且它们的强度I对2θ的分布I-2θ曲线也不同;4、测角仪在采集衍射图时,如果试样表面转到与入射线成30°角,则计数管与入射线所成角度为多少能产生衍射的晶面,与试样的自由表面呈何种几何关系答:当试样表面与入射X射线束成30°角时,计数管与入射线所成角度为60°,能产生衍射的晶面与试样的自由表面平行;第八章电子光学基础1、电子波有何特征与可见光有何异同答:1电子波与其它光一样,具有波粒二象性;2可见光的波长在390—760nm,在常用加速电压下,电子波的波长比可见光小5个数量级;2、分析电磁透镜对电子波的聚焦原理,说明电磁透镜的结构对聚焦能力的影响; 答:电磁透镜的聚焦原理:利用通电短线圈制造轴对称不均匀分布磁场,是进入磁场的平行电子束做圆锥螺旋近轴运动;电磁透镜的励磁安匝数越大,电子束偏转越大,焦距越短;3、电磁透镜的像差是怎样产生的如何来消除和减少像差答:电磁透镜的像差包括球差、像散和色差;1球差即球面像差,是磁透镜中心区和边沿区对电子的折射能力不同引起的,增大透镜的激磁电流可减小球差;2像散是由于电磁透镜的轴向磁场不对称旋转引起;可以通过引入一强度和方位都可以调节的矫正磁场来进行补偿3色差是电子波的波长或能量发生一定幅度的改变而造成的;稳定加速电压和透镜电流可减小色差;4、说明影响光学显微镜和电磁透镜分辨率的关键因素是什么如何提高电磁透镜的分辨率答:1光学显微镜分辨本领主要取决于照明源的波长;衍射效应和像差对电磁透镜的分辨率都有影响;2使波长减小,可降低衍射效应;考虑与衍射的综合作用,取用最佳的孔径半角;5、电磁透镜景深和焦长主要受哪些因素影响说明电磁透镜的景深大、焦长长,是什么因素影响的结果假设电磁透镜没有像差,也没有衍射埃利斑,即分辨率极高,此时它们的景深和焦长如何答:1电磁透镜景深为Df=2Δr0/tanα,受透镜分辨率和孔径半角的影响;分辨率低,景深越大;孔径半角越小,景深越大;焦长为DL=2Δr0αM2/,M为透镜放大倍数;焦长受分辨率、孔径半角、放大倍数的影响;当放大倍数一定时,孔径半角越小焦长越长;2透镜景深大,焦长长,则一定是孔径半角小,分辨率低;3当分辨率极高时,景深和焦长都变小;第九章透射电子显微镜1、透射电镜主要由几大系统构成各系统之间关系如何答:1由三大系统构成,分别为电子光学系统、电源与控制系统和真空系统;2电子光学系统是透射电镜的核心,为电镜提供射线源,保证成像和完成观察记录任务;供电系统主要用于提供电子枪加速电子用的小电流高压电源和透镜激磁用的大电流低压电源;真空系统是为了保证光学系统时为真空,防止样品在观察时遭到污染,使观察像清晰准确;电子光学系统的工作过程要求在真空条件下进行;2、照明系统的作用是什么它应满足什么要求答:照明系统由电子枪、聚光镜和相应的平移对中、倾斜调节装置组成;它的作用是提供一束亮度高、照明孔经角小、平行度好、束流稳定的照明源;要求:入射电子束波长单一,色差小,束斑小而均匀,像差小;3、成像系统的主要构成及其特点是什么答:成像系统主要是由物镜、中间镜和投影镜组成;1物镜:物镜是一个强激磁短焦距的透镜,它的放大倍数较高,分辨率高;2中间镜:中间镜是一个弱激磁的长焦距变倍透镜,可在0到20倍范围调节;3投影镜:和物镜一样,是一个短焦距的强激磁透镜;4、分别说明成像操作与衍射操作时各级透镜像平面与物平面之间的相对位置关系,并画出光路图;答:如果把中间镜的物平面和物镜的像平面重合,则在荧光屏上得到一幅放大像,这就是电子显微镜中的成像操作,如图a所示;如果把中间镜的物平面和物镜的后焦面重合,则在荧光屏上得到一幅电子衍射花样,这就是电子显微镜中的电子衍射操作,如图b所示;5、样品台的结构与功能如何它应满足哪些要求答:结构:有许多网孔,外径3mm的样品铜网;1样品台的作用是承载样品,并使样品能作平移、倾斜、旋转,以选择感兴趣的样品区域或位向进行观察分析;透射电镜的样品台是放置在物镜的上下极靴之间,由于这里的空间很小,所以透射电镜的样品台很小,通常是直径3mm的薄片;2对样品台的要求非常严格;首先必须使样品台牢固地夹持在样品座中并保持良好的热;在2个相互垂直方向上样品平移最大值为±1mm;样品平移机构要有足够的机械密度,无效行程应尽可能小;总而言之,在照相暴光期间样品图像漂移量应相应情况下的显微镜的分辨率;6、透射电镜中有哪些主要光阑,在什么位置其作用如何答:1透镜电镜中有三种光阑:聚光镜光阑、物镜光阑、选区光阑;2聚光镜的作用是限制照明孔径角,在双聚光镜系统中,它常装在第二聚光镜的下方;物镜光阑通常安放在物镜的后焦面上,挡住散射角较大的电子,另一个作用是在后焦面上套取衍射来的斑点成像;选区光阑是在物品的像平面位置,方便分析样品上的一个微小区域;7、如何测定透射电镜的分辨率与放大倍数;电镜的哪些主要参数控制着分辨率与放大倍数答:1分辨率:可用真空蒸镀法测定点分辨率;利用外延生长方法制得的定向单晶薄膜做标样,拍摄晶格像,测定晶格分辨率;放大倍数:用衍射光栅复型为标样,在一定条件下拍摄标样的放大像,然后从底片上测量光栅条纹像间距,并与实际光栅条纹间距相比即为该条件下的放大倍数;2透射电子显微镜分辨率取决于电磁透镜的制造水平,球差系数,透射电子显微镜的加速电压;透射电子显微镜的放大倍数随样品平面高度、加速电压、透镜电流而变化;8、点分辨率和晶格分辨率有何不同同一电镜的这两种分辨率哪个高为什么答:1点分辨率像是实际形貌颗粒,晶格分辨率测定所使用的晶格条纹是透射电子束和衍射电子束相互干涉后的干涉条纹,其间距恰好与参与衍射的晶面间距相同,并非晶面上原子的实际形貌相;2点分辨率的测定必须在放大倍数已知时测定,可能存在误差;晶格分辨率测定图需要先知道放大倍数,更准确;所以,晶格分辨率更高;第十章电子衍射1、分析电子衍射与X射线衍射有何异同答:电子衍射的原理和X射线相似,是以满足或基本满足布拉格方程作为产生衍射的必要条件,两种衍射技术所得到的衍射花样在几何特征上也大致相似;但电子波作为物质波,又有其自身的特点:1电子波的波长比X射线短得多,通常低两个数量级;2在进行电子衍射操作时采用薄晶样品,薄样品的倒易点阵会沿着样品厚度方向延伸成杆状,因此,增加了倒易点阵和爱瓦尔德球相交截的机会,结果使略微偏离布拉格条件的电子束也可发生衍射;3因电子波的波长短,采用爱瓦尔德球图解时,反射球的半径很大,在衍射角较小的范围内反射球的球面可以近似地看成是一个平面,从而也可以认为电子衍射产生的衍射斑点大致分布在一个二维倒易截面上;4原子对电子的散射能力远高于它对X射线的散射能力约高出四个数量级2、倒易点阵与正点阵之间关系如何倒易点阵与晶体的电子衍射斑点之间有何对应关系答:倒易点阵是在正点阵的基础上三个坐标轴各自旋转90度而得到的;关系:零层倒易截面与电子衍射束是重合的,其余的截面是在电子衍射斑基础上的放大或缩小;3、用爱瓦尔德图解法证明布拉格定律;答:作一个长度等于1/λ的矢量K0,使它平行于入射光束,并取该矢量的端点O作为倒点阵的原点;然后用与矢量K0相同的比例尺作倒点阵;以矢量K0的起始点C为圆心,以1/λ为半径作一球,则从HKL面上产生衍射的条件是对应的倒结点HKL图中的P点必须处于此球面上,而衍射线束的方向即是C至P点的联接线方向,即图中的矢量K的方向;当上述条件满足时,矢量K- K0就是倒点阵原点O至倒结点PHKL 的联结矢量OP,即倒格失R HKL.于是衍射方程K- K0=R HKL得到了满足;即倒易点阵空间的衍射条件方程成立;又由g=R HK,2sinθ1/λ=g,2sinθ1/λ=1/d,2dsinθ=λ,证毕;9、说明多晶、单晶及非单晶衍射花样的特征及形成原理;答:单晶衍射斑是零层倒易点阵截面上的斑点,是有规律的斑点;多晶衍射斑是由多个晶面在同一晶面族上构成的斑点,构成很多同心圆,每个同心圆代表一个晶带;非晶衍射不产生衍射斑,只有电子束穿过的斑点;第十一章晶体薄膜衍衬成像分析1、制备薄膜样品的基本要求是什么具体工艺过程如何双喷减薄与离子减薄各适用于制备什么样品答:1、基本要求:1薄膜样品的组织结构必须和大块样品的相同,在制备过程中,组织结构不发生变化;2相对于电子束必须有足够的“透明度”;3薄膜样品应有一定的强度和刚度,在制备、夹持和操作过程中不会引起变形和损坏;4在样品制备的过程中不允许表面氧化和腐蚀;2、工艺为:1从实物或大块试样上切割厚度为厚的薄皮;2样品薄皮的预先减薄,有机械法和化学法两种;3最终减薄;3、离子减薄:1不导电的陶瓷样品;2要求质量高的金属样品;3不宜双喷电解的金属与合金样品;双喷减薄:1不易于腐蚀的裂纹端试样;2非粉末冶金样式;3组织中各相电解性能相差不大的材料;4不易于脆断、不能清洗的试样;2、什么是衍射衬度它与质厚衬度有什么区别答:由于样品中不同位向的晶体的衍射条件不同而造成的衬度差别叫做衍射衬度;质厚衬度是由于样品不同微区间存在的原子序数或厚度的差异而形成的;4、什么是消光距离影响消光距离的主要物性参数和外界条件是什么答:1由于衍射束与透射之间存在强烈的相互作用,晶体内透射波与入射波的强度在晶体深度方向上发生周期性的振荡,此振荡的深度周期叫消光距离;2影响因素:晶体特征,成像透镜的参数;9、说明孪晶与层错的衬度特征,并用各自的衬度形成原理加以解释;答:1孪晶的衬度特征是:孪晶的衬度是平直的,有时存在台阶,且晶界两侧的晶粒通常显示不同的衬度,在倾斜的晶界上可以观察到等厚条纹;2层错的衬度是电子束穿过层错区时电子波发生位相改变造成的;其一般特征是:1平行于薄膜表面的层错衬度特征为,在衍衬像中有层错区域和无层错区域将出现不同的亮度,层错区域将显示为均匀的亮区或暗区; 2倾斜于薄膜表面的层错,其衬度特征为层错区域出现平行的条纹衬度; 3层错的明场像,外侧条纹衬度相对于中心对称,当时,明场像外侧条纹为亮衬度,当时,外侧条纹是暗的;而暗场像外侧条纹相对于中心不对称,外侧条纹一亮一暗; 4下表面处层错条纹的衬度明暗场像互补,而上表面处的条纹衬度明暗场不反转;10、要观察钢中基体和析出相的组织形态,同时要分析其晶体结构和共格界面的位向关系,如何制备样品以怎样的电镜操作方式和步骤来进行具体分析答:把析出相作为第二相来对待,把第二相萃取出来进行观察,分析晶体结构和位向关系;利用电子衍射来分析,用选区光阑套住基体和析出相进行衍射,获得包括基体和析出相的衍射花样进行分析,确定其晶体结构及位向关系;第十三章扫描电子显微镜1、电子束入射固体样品作用时会产生哪些信号它们各具有什么特点答:主要有六种:1背散射电子:能量高;来自样品表面几百nm深度范围;其产额随原子序数增大而增多.用作形貌分析,显示原子序数称度,定性地用作成分分析2二次电子:能量较低;对样品表面状态十分敏感;不能进行成分分析.主要用于分析样品表面形貌;3吸收电子:其衬度恰好和SE或BE信号调制图像衬度相反;与背散射电子的衬度互补;吸收电子能产生原子序数衬度,即可用来进行定性的微区成分分析;4透射电子:透射电子信号由微区的厚度、成分和晶体结构决定.可进行微区成分分析;5特征X射线: 用特征值进行成分分析,来自样品较深的区域;6俄歇电子:各元素的俄歇电子能量值很低;来自样品表面1—2nm范围;它适合做表面分析;2、扫描电镜的分辨率受哪些因素影响用不同信号成像时,其分辨率有何不同所谓扫描电镜的分辨率是指用何种信号成像时的分辨率答:在其他条件相同的情况下,电子束的束斑大小、检测信号的类型以及检测部位的原子序数是影响扫描电镜分辨率的三大因素;不同信号成像时,其作用体不同,二次电子分辨率最高,其最用的体积最小;所以扫描电镜的分辨率用二次电子像分辨率表示;3、扫描电镜的成像原理与透射电镜有何不同答:不用电磁透镜放大成像,而是以类似电视摄影显像的方式,利用细聚焦电子束在样品表面扫描激发出来的物理信号来调质成像的;4、二次电子像和背射电子像在显示表面形貌衬度时有何相同与不同之处答:在成像过程中二者都可以表示表面形貌;二次电子像作用区域小,对表面形貌的作用力大;背散射电子作用区域大,对其表面形貌作用能力小;第十五章电子探针显微分析1、电子探针仪与扫描电镜有何异同电子探针如何与扫描电镜和透射电镜配合进行组织结构与微区化学成分的同位分析答:二者结构上大体相同,但是探测器不同,电子探针检测仪根据检测方式有能谱仪和波谱仪,扫描电镜探测器主要是光电倍增管,对电子和背散射电子;电子探针仪与扫描电镜再加一个能谱仪进行组合;2、波谱仪和能谱仪各有什么优缺点答:1波谱仪是用来检测X射线的特征波长的仪器,而能谱仪是用来检测X射线的特征能量的仪器;与波谱仪相比能谱仪:2优点:1能谱仪探测X射线的效率高;2在同一时间对分析点内所有元素X射线光子的能量进行测定和计数,在几分钟内可得到定性分析结果,而波谱仪只能逐个测量每种元素特征波长;3结构简单,稳定性和重现性都很好;4不必聚焦,对样品表面无特殊要求,适于粗糙表面分析;3缺点:1分辨率低;2能谱仪只能分析原子序数大于11的元素;而波谱仪可测定原子序数从4到92间的所有元素;3能谱仪的SiLi探头必须保持在低温态,因此必须时时用液氮冷却;4、要分析钢中碳化物成分和基体中碳含量,应选用哪种电子探针仪为什么答:对碳元素6号元素能谱仪分析仪误差大,应用波谱仪;能谱仪分析轻元素检测困难且精度低,波谱仪可分析原子序数从4到92间的所有元素;5、要在观察断口形貌的同时,分析断口上粒状夹杂物的化学成分,选用什么仪器用怎样的操作方式进行具体分析答:应选用配置有波谱仪或能谱仪的扫描电镜;具体的操作分析方法是:通常采用定点分析,也可采用线扫描方式;。

材料分析方法答案

材料分析方法答案

材料分析⽅法答案第⼀章⼀、选择题1.⽤来进⾏晶体结构分析的X射线学分⽀是()A.X射线透射学;B.X射线衍射学;C.X射线光谱学;D.其它2. M层电⼦回迁到K层后,多余的能量放出的特征X射线称()A.Kα;B. Kβ;C. Kγ;D. Lα。

3. 当X射线发⽣装置是Cu靶,滤波⽚应选()A.Cu;B. Fe;C. Ni;D. Mo。

4. 当电⼦把所有能量都转换为X射线时,该X射线波长称()A.短波限λ0;B. 激发限λk;C. 吸收限;D. 特征X射线5.当X射线将某物质原⼦的K层电⼦打出去后,L层电⼦回迁K层,多余能量将另⼀个L层电⼦打出核外,这整个过程将产⽣()(多选题)A.光电⼦;B. ⼆次荧光;C. 俄歇电⼦;D. (A+C)⼆、正误题1. 随X射线管的电压升⾼,λ0和λk都随之减⼩。

()2. 激发限与吸收限是⼀回事,只是从不同⾓度看问题。

()3. 经滤波后的X射线是相对的单⾊光。

()4. 产⽣特征X射线的前提是原⼦内层电⼦被打出核外,原⼦处于激发状态。

()5. 选择滤波⽚只要根据吸收曲线选择材料,⽽不需要考虑厚度。

()三、填空题1. 当X射线管电压超过临界电压就可以产⽣X射线和X射线。

2. X射线与物质相互作⽤可以产⽣、、、、、、、。

3. 经过厚度为H的物质后,X射线的强度为。

4. X射线的本质既是也是,具有性。

5. 短波长的X射线称,常⽤于;长波长的X射线称,常⽤于。

习题1.X射线学有⼏个分⽀?每个分⽀的研究对象是什么?2.分析下列荧光辐射产⽣的可能性,为什么?(1)⽤CuKαX射线激发CuKα荧光辐射;(2)⽤CuKβX射线激发CuKα荧光辐射;(3)⽤CuKαX射线激发CuLα荧光辐射。

3.什么叫“相⼲散射”、“⾮相⼲散射”、“荧光辐射”、“吸收限”、“俄歇效应”、“发射谱“吸收谱”?4.X射线的本质是什么?它与可见光、紫外线等电磁波的主要区别何在?⽤哪些物理量描述它?5.产⽣X射线需具备什么条件?6.Ⅹ射线具有波粒⼆象性,其微粒性和波动性分别表现在哪些现象中?7. 计算当管电压为50 kv 时,电⼦在与靶碰撞时的速度与动能以及所发射的连续谱的短波限和光⼦的最⼤动能。

毛概之第四章考点精细总结材料分析

毛概之第四章考点精细总结材料分析

1.材料分析1:结合材料回答问题。

1953年2 月16日毛泽东说,中国有三个敌人已经被打倒了,还有民族资产阶级、个体农业、手工业和文盲三个问题,当然对待这些人不能用对待前三个敌人的办法。

个体农业,要用合作社和国营农场去代替,手工业要用现代工业去代替。

手工业目前还要依靠,还要提倡,没有它不行。

对民族资产阶级,可以采取赎买的办法。

请回答:(1)党在过渡时期的总路线的内容、提出的依据与意义。

(2)如何认识我国三大社会主义改造的历史作用?答案:(1)党在过渡时期的总路线就是:从中华人民共和国成立,到社会主义改造基本完成,这是一个过渡时期,党在这个过渡时期的总路线和总任务,是要在一个相当长的时期内,逐步实现国家的社会主义工业化,逐步实现国家对农业、手工业和资本主义工商业的社会主义改造。

①国家的社会主义工业化,是国家独立和富强的必然要求和必要条件。

中国共产党领导中国革命取得了胜利,才为生产力的发展创造了必要的前提。

而国家的独立和富强,有赖于国家的工业化,即将中国由农业国转变为工业国;只有实现了工业化,才能从根本上改变中国经济文化落后的状况,提高整个社会生产力,使国家富强和人民幸福,使社会主义的优越性更好地显示出来。

②土地改革完成后,中国国内的主要矛盾已经转化为工人阶级和资产阶级之间、社会主义道路和资本主义道路之间的矛盾。

在社会主义工业化进程中,国家需要有利于国计民生的资本主义工商业有一定的发展,但资本主义工商业的发展也必然出现不利于国计民生的一面,这就不能不发生限制和反限制的斗争。

这就必然把原来落后、混乱、畸形发展、唯利是图的资本主义工商业逐步引上社会主义改造的道路。

③土地改革后,个体农民,特别是贫农、下中农,具有走互相合作道路的要求。

互相合作形式是避免产生两极分化、增加生产、抗御自然灾害,引导农业向社会主义方向发展的适当形式。

随着工业化的发展,一方面对农产品的需求日益增大,一方面对农业技术改造的支援日益增强,这也是促进个体农业向合作化方向发展的一个动力。

材料科学第四章无机非金属材料分析解析

材料科学第四章无机非金属材料分析解析

普通陶瓷材料
2)卫生陶瓷
以高岭土为主要原料而制得的用于卫生设施的带釉陶 瓷制品,有陶质、炻瓷质和瓷质等。
3)电器绝缘陶瓷 又称电瓷,是作为隔电、机械支撑及连接用的瓷质绝 缘器件。分为低压电瓷、高压电瓷和超高压电瓷等。 4)化工陶瓷 要求耐酸、耐高温、具有一定强度。主要用于化学、 化工、制药、食品等工业。
3、性质:特种陶瓷具有特殊性质和功能。
结构陶瓷材料
结构陶瓷的种类
氧化物结构陶瓷 碳化物结构陶瓷 氮化物结构陶瓷
结构陶瓷材料
氧化物结构陶瓷
特点:化学稳定性好、抗氧化性强、熔融温 度高、高温强度高。
Al2O3陶瓷 ZrO2陶瓷
BeO陶瓷
MgO陶瓷
结构陶瓷材料
Al2O3陶瓷
Al2O3陶瓷又称高铝陶瓷,主要成分是Al2O3和SiO2。 主晶相为刚玉(α-Al2O3),随着SiO2质量百分数 的增加,还出现莫来石和玻璃相。根据陶瓷坯中主晶 相的不同,分为刚玉瓷、刚玉-莫来石瓷和莫来石瓷。 Al2O3有三中结晶形态,即α、β、γ型。α型是高 温型,而γ型是低温型。
晶体相是陶瓷材料最主要的组成相,主要是某些固溶 体或化合物。 晶体相又分为主晶相、次晶相和第三相。 陶瓷中晶体相主要有含氧酸盐(硅酸盐、钛酸盐等)、 氧化物(MgO、Al2O3)、非氧化物(SiC,Si3N4)等。 晶体相的结构、形态、数量及分布决定了陶瓷材料 的特性和应用。
硅氧四面体是硅酸盐陶瓷中最基本的结构单元
结构陶瓷材料
MgO陶瓷
耐高温,抗金属及碱性熔渣腐蚀。 可以用作冶炼高纯度Fe、Mo、Cu、Mg等金属 的坩埚及浇注金属的铸模,也可用作高温热电偶 保护套及炉衬材料等。
结构陶瓷材料
碳化物结构陶瓷

多晶体分析方法(材料分析方法)技术资料

多晶体分析方法(材料分析方法)技术资料

第四章多晶体分析方法为了测得有用的衍射实验数据来进行晶体的组织结构研究,人们在实际工作中发展了许多衍射实验方法,而最基本的衍射实验方法有:粉末法、劳厄法和转晶法三种,表1给出了这三种衍射方法的特点。

由于粉末法在晶体学研究中应用最广泛,而且实验方法和样品制备简单,所以在科学研究和实际生产工作中的应用不可缺少,而劳厄法和转晶法主要应用于单晶体的研究,特别是在晶体结构分析中必不可少,在某些场合下是无法替代的方法。

粉末照相法是将一束近平行德单色X射线投射到多晶样品上,用照相底片记录衍射线束强度和方向的一种实验法。

照相法的实验主要装置为粉末照相机,而粉末照相机根据照相机种类的不同,有多种照相方法,其中最为常用德是德拜照相法,该粉末照相法有称为德拜法或德拜-谢乐法。

一、德拜-谢乐法德拜照相法的原理:(粉末照相法只是粉末衍射法的一种,作为被测试的样品粉末很细,颗粒通常在之间,每个颗粒又可能包含了好几颗晶粒,因此试样中包含了无数个取向不同但结构一样的小晶粒。

当一束单色X射线照射到样品上时,对每一族晶面(HKL),总有某些小晶粒的(hkl)晶面族恰好能够满足布拉格条件而产生衍射。

由于试样中小晶粒数目巨大,所以满足布拉格条件的晶面族(hkl)也较多,与入射线的方位角都是θ,因而颗看作是由一个晶面以入射线为轴旋转而得到的。

从下图中可以看到,小晶粒晶面(hkl)的反射线分布在一个以入射线为轴,以衍射角θ为半顶角的圆锥面上,不同晶面族衍射角不同,衍射线所载的圆锥半顶角不同,从而不同晶面族的衍射就会共同构成一系列以入射线为轴的同顶点圆锥,所以,当用围绕试样的圆筒形底片记录衍射线时,在底片上会得到一系列圆弧线段。

德拜粉末照相法底片实验数据的测量主要是测定底片上衍射线条的相对位置和相对强度,然后根据测量数据再计算出θhkl和晶面间距d hkl。

)图1 粉末衍射的谱线形成和照相法的谱线形成(1)由于粉末柱试样中有上亿个结构相同的小晶粒,同时它们有着一切可能的取向,所以某种面网(d hkl)所产生的衍射线是形成连续的衍射圆锥,对应的圆锥顶角为4θhkl。

(完整版)材料分析方法部分课后习题答案

(完整版)材料分析方法部分课后习题答案

第一章X 射线物理学基础2、若X 射线管的额定功率为1.5KW,在管电压为35KV 时,容许的最大电流是多少?答:1.5KW/35KV=0.043A。

4、为使Cu 靶的Kβ线透射系数是Kα线透射系数的1/6,求滤波片的厚度。

答:因X 光管是Cu 靶,故选择Ni 为滤片材料。

查表得:μ m α=49.03cm2/g,μ mβ=290cm2/g,有公式,,,故:,解得:t=8.35um t6、欲用Mo 靶X 射线管激发Cu 的荧光X 射线辐射,所需施加的最低管电压是多少?激发出的荧光辐射的波长是多少?答:eVk=hc/λVk=6.626×10-34×2.998×108/(1.602×10-19×0.71×10-10)=17.46(kv)λ 0=1.24/v(nm)=1.24/17.46(nm)=0.071(nm)其中h为普郎克常数,其值等于6.626×10-34e为电子电荷,等于1.602×10-19c故需加的最低管电压应≥17.46(kv),所发射的荧光辐射波长是0.071纳米。

7、名词解释:相干散射、不相干散射、荧光辐射、吸收限、俄歇效应答:⑴当χ射线通过物质时,物质原子的电子在电磁场的作用下将产生受迫振动,受迫振动产生交变电磁场,其频率与入射线的频率相同,这种由于散射线与入射线的波长和频率一致,位相固定,在相同方向上各散射波符合相干条件,故称为相干散射。

⑵当χ射线经束缚力不大的电子或自由电子散射后,可以得到波长比入射χ射线长的χ射线,且波长随散射方向不同而改变,这种散射现象称为非相干散射。

⑶一个具有足够能量的χ射线光子从原子内部打出一个K 电子,当外层电子来填充K 空位时,将向外辐射K 系χ射线,这种由χ射线光子激发原子所发生的辐射过程,称荧光辐射。

或二次荧光。

⑷指χ射线通过物质时光子的能量大于或等于使物质原子激发的能量,如入射光子的能量必须等于或大于将K 电子从无穷远移至K 层时所作的功W,称此时的光子波长λ称为K 系的吸收限。

材料分析方法

材料分析方法

第一章X射线物理学基础1.连续X射线:从某一短波限l SWL开始,直至波长等于无穷大l¥的一系列波长。

(这种谱用于X射线衍射分析的劳埃法)2.特征X射线:具有一定波长的特强X射线,叠加于连续X射线谱上。

(这种谱用于X射线衍射分析的德拜法)3.特征X射线的产生机理:X射线管中高速电子流轰击阳极,若管电压超过某一临界值,电子的动能足以将阳极中原子的____层电子_____轰击出来。

这种被激发的原子,在电子跃迁时会辐射光子。

它们是一组能量一定的射线,构成___特征X射线__。

这种谱适用于X射线衍射分析的____德拜____法。

4.波长与强度成反比。

5.当U/Uk=(3-5)Uk时,I特/I连获得最大值。

(降低连续X射线,提高特征X射线的方法)6.荧光辐射:由入射X射线所激发出来的特征X射线。

入射能量束的粒子与和物质原子中电子相互作用碰撞,当粒子能量足够大就能激出的层电子,同时原子外层向层空位跃迁,辐射出一定的特征荧光射线,被称为荧光辐射。

7.光电效应:当入射光子的能量等于或略大于吸收体原子某壳层电子的结合能时,此光子就很容易被电子吸收,获得能量的电子从层溢出,成为自由电子,即光电子,原子则处于相应的激发态,这种原子被入射光子电离的现象即光电效应。

(应用于重元素的成分分析)8.俄歇效应:原子中一个K层电子被入射光子击出后,L层一个电子跃入K层填补空位,此时多余的能量不以辐射X光子的方式放出,而是另一个L层电子获得能量跃出吸收体,这样的一个K层空位被两个L层空位代替的过程称俄歇效应。

(应用于表层轻元素的成分分析)9.相干散射:X射线与物质原子层电子相撞,入射光子的能量全部转给相撞电子,在X射线电场作用下,产生强迫振动,电子成为新电磁波源,向四周辐射与入射光子等波长的电磁波。

10.非相干散射:入射线与束缚较弱的外层电子或自由电子作用,电子获一部分动能成为反冲电子,入射线失去部分能量,改变了波长,沿与入射方向成一定角度的方向辐射。

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一、填空题:
1、同步辐射光的能量是由接近光速的带电粒子在磁场中运动时产生的电磁辐射,表征同步辐射光源的指标有同步辐射亮度、发散度、相干性。

2、中国目前的同步辐射光源主要坐落在北京、合肥、台湾。

3、描述同步辐射光源亮度的参量是光子通量。

4、光源光谱分布的重要特点之一是临界波长λc,它具有表征同步辐射谱的特征,利用它可以选择0. 2~10λc范围为同步辐射的可用波长。

5、在吸收边附近及其他高能广延段存在一些分立的峰或波状起伏,称为精细结构,它又分为近边结构与广延结构两部分。

6、近边结构(XANES)是由于激发的光电子经受到周围环境的多次散射而造成的,可以反映围绕吸收原子周围的局域原子团的原子几何配置情况的信息和费米能级之上低位的电子态结构。

7、广延结构是内层电子的出射波与邻近原子散射的背散射波相互而导致干涉造成的。

8、广延结构(EXAFS) 可用于大量的非晶态材料的研究
9、利用吸收光谱的广延结构可以对不同原子利用吸收边位置不同分别进行研究。

因为EXAFS不依赖于整体结构。

二、简答题:
1、什么是同步辐射?
同步辐射是电子在作高速曲线运动时沿轨道切线方向产生的电磁波,因是在电子同步加速器上首次观察到,人们称这种由接近光速的带电粒子在磁场中运动时产生的电磁辐射为同步辐射。

2、第四代同步辐射光源的要求有哪些?
(1)亮度:大于第三代至少一个数量级;
(2)相干性:空间全干涉;
(3)光脉冲长度:ps或ps以下;
(4)多用户和高稳定性:能够同时容许数百人进行实验。

3、目前第三代同步辐射光源可分为哪几类?代表性的有哪几座?
大概可分为三类:
第一类,是建立以VUV (真空紫外) 为主的光源,借助储存环直线部分的扭摆磁体把光谱扩展到硬X 射线范围,台湾新竹SRRC和合肥NSRC光源属此类。

第二类,是利用同步电子加速器,在高能和中能两种能量模式下操作,可在同一台电子同步加速器(增强器)下,建立VUV 和X 射线两个电子储存环,美国长岛Brookhaven国家实验室(BNL)的国家同步辐光源(NSLS)。

第三类,是建立以X射线环为主同时兼顾VUV的储存环,上海同步辐射装置(SSRF)。

4、什么是吸收边?它是如何产生的?
X-射线照射到物质上后,会被物质吸收,吸收系数在整个波段不是单调改变的,在某些位置会出现吸收突跃,称为吸收边。

入射X光子的能量等于某内层电子的电离能时,会被大量吸收,使电子电离为光电子,所以在其两侧吸收系数会有很大不同,产生突跃。

三、论述:
1、同步辐射光源与一般X射线相比有哪些特征?
(1)高亮度;
(2)宽而连续分布的谱范围;
(3)高度偏振;
(4)准直性好;
(5)同步辐射的相干性不断提高;
(6)适宜于安装如象高低温、高压、高磁场以及反应器等附件及联合试验设备,能进行特殊条件下的动态研究以及综合测量分析和研究。

(7)具有精确的可预算的特性,可以用作各种波长的标准光源;
(8)绝对洁净。

2、同步辐射的相关技术在你的研究领域可以有哪些应用?请作简要介绍。

如果尚无应用,请探讨可能性或不可能的原因。

(1)物理科学:
①凝聚态物理:物质结构研究;
②原子、分子和团簇物理:X 射线吸收谱、X 射线荧光、X 射线散射、紫外谱、Auger 电子谱、光电子能谱和离子光谱。

(2)化学科学:光化学、表面化学、生物化学、分子催化、稀土配位化学、感光化学和结晶化学等。

(3)生物和生命科学:
①生物大分子结构、蛋白质晶体学,金属蛋白晶化过程的谱学研究;
②辐射生物学、生物样品的X射线显微观察;
③临床诊断和治疗;
④新药学和药物工业,致病分子的三维结构与致病原因、新药物结构和药物治疗的机理等。

(4)材料科学:信息材料、复合材料、新陶瓷材料、高分子材料、新型超导材料、新金属材料、新型的弱磁半导体材料和纳米材料等在结构成分与性能的关系。

(5)地球科学:矿物颗粒成分和分布特征的CT研究、地质包裹、稀土元素地球化学、地球动力学和岩石熔融体结构等。

(6)工农业:微电子工业、生物药物工业、微机械加工和农业及食品、塑料、造纸等。

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