材料分析方法課后答案更新至第十章

1、文檔標(biāo)題文檔副標(biāo)題2021 -01-04T00:00:00BY:二專業(yè)學(xué)渣材料科學(xué)及工程學(xué)院第一章X射線物理學(xué)根底答案之一(1同一物質(zhì)的吸收譜和發(fā)射譜；答：入k吸收入kB發(fā)射入ka發(fā)射(2X射線管靶材的發(fā)射譜及其配用的濾波片的吸收譜。答：入kB發(fā)射靶入k吸收(濾波片)入ka發(fā)射靶。任何材料對X射線的吸收都有一 個Ka線和KB線。如 Ni的吸收限為0.14869 nm。也就是說它對波長及稍短波長的X射線有強(qiáng)烈的吸收。而比照稍長的X射線吸收很小。Cu靶X射線:Ka =0.15418 nmKB。(3X射線管靶材的發(fā)射譜及被照射試樣的吸收譜。答：Z靶w Z樣品+1或 Z靶>>Z樣品X射線管

2、靶材的發(fā)射譜稍大于被照射試樣的吸收譜，或X射線管靶材的發(fā)射譜大大小于被照射試樣的吸收譜。在進(jìn)展衍射分析時，總希望試樣對X射線應(yīng)盡可能少被吸收，獲得高的衍 射強(qiáng)度和低的背底。答案之二1同一物質(zhì)的吸收譜和發(fā)射譜；答：當(dāng)構(gòu)成物質(zhì)的分子或原子受到激發(fā)而發(fā)光，產(chǎn)生的光譜稱為發(fā)射光譜，發(fā)射光譜的譜線及組成物質(zhì)的元素及其外圍電子的構(gòu)造有關(guān)。吸收光譜是指光通過物質(zhì)被吸收后的光譜，吸收光譜那么決定于物質(zhì)的化學(xué)構(gòu)造，及分子中的雙鍵有關(guān)。2X射線管靶材的發(fā)射譜及其配用的濾波片的吸收譜。答：可以選擇入K剛好位于輻射源的 Ka和KB之間的金屬薄片作為濾光片，放在X射線源和試樣之間。這時濾光片對 KB射線強(qiáng)烈吸收，而對K

3、a吸收卻少。&欲用MO靶X射線管激發(fā)CU的熒光X射線輻射，所需施加的最低管電壓是 多少？激發(fā)出的熒光輻射的波長是多少？答：eVk=hc/ 入Vk=6.626 X 10-34 X 2.998 X 108/(1.602 X 10-19 X 0.71 X 10-10)=17.46(kv)入 0=1.24/v(nm)=1.24/17.46(nm)=0.071(nm)其中h為普郎克常數(shù)，其值等于X10-34e為電子電荷，等于X 10-19c故需加的最低管電壓應(yīng)17.46(kv)，所發(fā)射的熒光輻射波長是納米。7、名詞解釋：相干散射、非相干散射、熒光輻射、吸收限、俄歇效應(yīng)答： 當(dāng)X射線通過物質(zhì)時，物

4、質(zhì)原子的電子在電磁場的作用下將產(chǎn)生受迫振動，受迫振動產(chǎn)生交變電磁場，其頻率及入射線的頻率一樣，這種由于散射線及入射線的波長和頻率一 致，位相固定，在一樣方向上各散射波符合相干條件，故稱為相干散射。當(dāng)X射線經(jīng)束縛力不大的電子或自由電子散射后，可以得到波長比入射X射線長的X射線，且波長隨散射方向不同而改變，這種散射現(xiàn)象稱為非相干散射。一個具有足夠能量的X射線光子從原子內(nèi)部打出一個 K電子，當(dāng)外層電子來填充 K空 位時，將向外輻射 K系X射線，這種由x射線光子激發(fā)原子所發(fā)生的輻射過程，稱熒光輻射?；蚨螣晒?。指X射線通過物質(zhì)時光子的能量大于或等于使物質(zhì)原子激發(fā)的能量，如入射光子的能量必須等于或大于將

5、 K電子從無窮遠(yuǎn)移至 K層時所作的功 W，稱此時的光子波長入稱為K系的吸收限。原子鐘一個K層電子被光量子擊出后，L層中一個電子躍入 K層填補(bǔ)空位，此時多余的能 量使L層中另一個電子獲得能量越出吸收體， 這樣一個K層空位被兩個L層空位代替的過程 稱為俄歇效應(yīng)。第二章X射線衍射方向2、下面是某立方晶第物質(zhì)的幾個晶面，試將它們的面間距從大到小按次序重新 排列：12 3, 100， 200，飛11 121 1117210，220， 130，030，271， 110答：立方晶系中三個邊長度相等設(shè)為a，那么晶面間距為 d=a/那么它們的面間距從大小到按次序是：100、 110、 111200、210 12

6、1、220221、030 130311、 1233.3當(dāng)浪悵為h的對1線照射到晶體并岀規(guī)衍射44時,相鄒兩個(hU)反射拔的液程差是多少 兩個(hid)反射城的渡稈差又上多少？相鄰兩個(hkl)晶面的；fig£為入f相鄰兩個(HKL)晶面的波思差為g4、a -Fe屬立方晶體，點(diǎn)陣參數(shù)a=0.2866。如用CrKa X射線入=0.2291mnj 照射，試求110、200及211可發(fā)生衍射的掠射角。答：立方晶系的晶面間距：=a /，布拉格方程：2dsin 0 =入，故掠射角B =arcsin入/2由以上公式得：2d(110)s in 0仁入，得0°，同理0°，0

7、76;。第三章X射線衍射強(qiáng)度3、洛倫茲因數(shù)是表示什么對衍射強(qiáng)度的影響？其表達(dá)式是綜合了哪幾個方面考 慮而得出的？答：洛倫茲因數(shù)是表示幾何條件對衍射強(qiáng)度的影響。洛倫茲因數(shù)綜合了衍射積分強(qiáng)度，參加衍射的晶粒分?jǐn)?shù)及單位弧長上的積分強(qiáng)度。4、多重性因數(shù)的物理意義是什么？某立方第晶體，其 100的多重性因數(shù)是多 少？如該晶體轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较?，這個晶體的多重性因數(shù)會發(fā)生什么變化？為什么？答：1表示某晶面的等同晶面的數(shù)目。多重性因數(shù)越大，該晶面參加衍射的幾率越大，相 應(yīng)衍射強(qiáng)度將增加。2其100的多重性因子是 6; 3如該晶體轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆骄刀嘀匦砸蜃邮?;4這個晶面族的多重性因子會隨對稱性不同而改變。5 總結(jié)簡

8、單點(diǎn)陣、體心點(diǎn)陣和面心點(diǎn)陣衍射線的系統(tǒng)消光規(guī)律。？答：簡單點(diǎn)陣不存在系統(tǒng)消光，體心點(diǎn)陣衍射線的系統(tǒng)消光規(guī)律是（h+k+l）偶數(shù)時出現(xiàn)反射，（h+k+l）奇數(shù)時消光。？面心點(diǎn)陣衍射線的系統(tǒng)消光規(guī)律是h,k,l全奇或全偶出現(xiàn)反射，h,k,l有奇有偶時消光。6、多晶體衍射的積分強(qiáng)度表示什么？今有一張用CuKx攝得的鎢體心立方的德拜相，試計(jì)算出頭4根線的相對積分強(qiáng)度不計(jì)算 AB丨和e-2M,以最強(qiáng) 線的強(qiáng)度為100。頭4根線的B值如下：金！L莖e120 2°29 2°3-443.6C答，務(wù)晶體忻射怖積分強(qiáng)度表示齡體結(jié)構(gòu)與實(shí)驗(yàn)條件對側(cè)射強(qiáng)匿彫響的總和.査附錄F （P314）,可知亠川

9、 1+cos 25 sin 3 5cos； =1+cos 25、sin3cosJ=1+gq$20、14 12S.1353.7772 911不考慮A （日）、叫P和PIL=1001-6.13514.12=43.451377714.12=2675U911 HIT®14根覽的相對積分強(qiáng)Jt分別為100. 43.45. 26.75. 20.62,第四章第五章1. 物相定性分析的原理是什么？對食鹽進(jìn)展化學(xué)分析及物相定性分析，所得信息有何不同？答：物相定性分析的原理：X射線在某種晶體上的衍射必然反映出帶有晶體特征的特定的 衍射把戲衍射位置B、 衍射強(qiáng)度 I，而沒有兩種結(jié)晶物質(zhì)會給出完全一樣的衍射

10、把戲，所 以我們才能根據(jù)衍射把戲及晶體構(gòu)造 對應(yīng)的關(guān)系，來確定某一物相。對食鹽進(jìn)展化學(xué)分析，只可得出組成物質(zhì)的元素種類Na,CI等及其含量，卻不能說明其存在狀態(tài)，亦即不能說明其是何種晶體構(gòu)造，同種元素雖然成分不發(fā)生變化，但可以不同晶體狀態(tài)存在，對化合物更是如此。定性分析的任務(wù)就是鑒別待測樣由哪些物相所組成。2. 物相定量分析的原理是什么？ 試述用K值法進(jìn)展物相定量分析的過程。答：根據(jù)X射線衍射強(qiáng)度公式，某一物相的相對含量的增加，其衍射線的強(qiáng)度亦隨之增加，所以通過衍射線強(qiáng)度的數(shù)值可以確定對應(yīng)物相的相對含量。由于各個物相對X射線的吸收影響不同，X射線衍射強(qiáng)度及該物相的相對含量之間不成線性比例關(guān)系，

11、必須加以修正。這是內(nèi)標(biāo)法的一種， 是事先在待測樣品中參加純元素， 然后測出定標(biāo)曲線的斜率即 K值。當(dāng) 要進(jìn)展這類待測材料衍射分析時， K值和標(biāo)準(zhǔn)物相質(zhì)量分?jǐn)?shù)3 s，只要測出a相強(qiáng)度Ia及標(biāo) 準(zhǔn)物相的強(qiáng)度Is的比值Ia/Is就可以求出a相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)3 a。第六章*第七章*第八章電子光學(xué)根底5、電磁透鏡景深和焦長主要受哪些因素影響？說明電磁透鏡的景深大、焦長長,是什 么因素影響的結(jié)果？假設(shè)電磁透鏡沒有像差，也沒有衍射Airy 斑，即分辨率極高，此時它的景深和焦長如何？答：景深受分辨本領(lǐng)和孔徑半角a的影響 焦長受分辨本領(lǐng)、放大倍數(shù)和孔徑半角的影響電磁透鏡景深大、焦長長，是孔徑半角a影響的結(jié)果 分辨率

12、極高，景深和焦長將減小趨于0第九章透射電子顯微鏡解答之一4、分別說明成像操作及衍射操作時各級透鏡像平面及物平面 之間的相對位置關(guān)系，并畫出光路圖。答：如果把中間鏡的物平面和物鏡的像平面重合，那么在熒光屏上得到一幅放大像，這就是電子顯微鏡中的成像操作，如圖 a所示。如果把中間鏡的物平面和物鏡的后焦面重合， 那么在熒光屏上得到一幅電子衍射把戲，這就是電子顯微鏡中的電子衍射操作，如圖b所示。及衍射 操作時各級透鏡像平面及物平面之間的相對位置關(guān)系，并畫出光路 圖。答：成像操作時中間鏡是以物鏡的像作為物成像，然后由投影鏡進(jìn)一步放大投到熒光屏上，即中間鏡的物平面及物鏡的像平面重合；衍射操作是以物鏡的背焦點(diǎn)

13、作為物成像，然后由投影鏡進(jìn)一步放大投到熒光屏上，即中間鏡的物平面及物鏡的背焦面重合。第十章電子衍射及X射線衍射電子衍射及X射線衍射相似，都是以滿足或根本滿足布拉格 方程作為產(chǎn)生衍射的必要條件。但由于電子涉及X射 線本身的一些特性，使得二者的衍射有許多不同之處：1電子波的波長極短， 衍射角很??；2丨電子衍射中，晶體倒易陣點(diǎn)會發(fā)生擴(kuò)展，增加了 及愛瓦爾德 球相交的時機(jī)，因而略為偏離布拉格條件的電子束也 能發(fā)生衍射；3丨由于電子波長短，反射球半徑很大，B角很小的 范圍內(nèi)反射 球的球面可近似看成平面，從而可以認(rèn)為電子衍射產(chǎn) 生的衍射斑點(diǎn)大致分布在一個二維倒易截面內(nèi)。這為晶體分析帶 來很大方便；4原子對

14、電子的散射能力遠(yuǎn)高于它對 X射線的散射 能力，因而電 子衍射束的強(qiáng)度較大，拍攝衍射把戲的曝光時間僅需 幾秒鐘。2倒易點(diǎn)陣及正點(diǎn)陣之間關(guān)系如何？倒易點(diǎn)陣及晶體的電子衍射斑點(diǎn)之間有何對應(yīng)關(guān)系？第一問：1、倒易矢量垂直于正點(diǎn)陣中相應(yīng)的晶面， 或平行于它的 法向。2、倒易點(diǎn)陣中的一 點(diǎn)代表的正點(diǎn)陣中的一組晶面。3、倒易 矢量的長度等于正點(diǎn)陣中相應(yīng)品面間距的倒數(shù)。第 二問：1、衍射 斑點(diǎn)所對應(yīng)的倒易矢量均根本滿足布拉格條件 2、衍射斑點(diǎn)是倒易 點(diǎn)陣的及 入射矢量垂直的零層倒易面的一部風(fēng)。3、標(biāo)準(zhǔn)電子衍射 把戲是標(biāo)準(zhǔn)零層倒易截面的比例圖 像，關(guān)系為：R=Kg4、衍射斑點(diǎn) 所對應(yīng)的各倒易點(diǎn)的構(gòu)造因子均不為零

15、 5、偏離矢量小于Smax倒 易點(diǎn)才能出現(xiàn)在衍射把戲中。4.畫出fee和bee晶體的倒易點(diǎn)陣，并標(biāo)出根本矢量a*, b*, c* 。答：倒易點(diǎn)陣及正點(diǎn)陣互為倒易,)定義的點(diǎn)陣滿足2)課本124頁圖鬣基欠和正空冋襲矢5.何為晶帶定理和零層倒易截面 的說明同一晶帶中各晶面及其倒易矢量及 晶帶軸之間的關(guān)系。答：晶體中，及某一晶向uvw平行的所有晶面(HKL)屬于同一晶厲斤/引帶j稱為uvw晶帶，該晶向uvw稱為此晶帶的晶帶軸，它 們之間 陣 的倒易點(diǎn)陣的咲系：Hu+Kv+Lw=O取某點(diǎn)O*為倒易原點(diǎn)，那么該晶帶所有晶面對應(yīng)的倒易矢(倒易點(diǎn))將處于同一倒易 平面中，這個倒 易平面及Z垂直。由正、倒空間的對應(yīng)關(guān)系，及Z垂直的倒易面 為(uvw)*,即uvw丄(uvw)*,因此，由同晶 帶的晶面構(gòu)成的倒易 面就可以用(uvw)*表示，且因?yàn)檫^原點(diǎn)0*,那么稱為0層倒易截面(uvw)* 。7.為何對稱入