材料結(jié)構(gòu)表征重點

1、1紫外光譜1紫外吸收光譜：電子躍遷光譜，吸收光波長范圍200-400nm（近紫外區(qū)） ，可用于結(jié)構(gòu)鑒定和定量分析。產(chǎn)生：外層電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。2四種電子能級躍遷所需能量大小順序： n n 3生色基：可以產(chǎn)生* 和 n*躍遷的基團。如C=C， N=N，C=O， C=S， 芳環(huán)，共軛雙鍵4助色基;本身不具有生色基作用，但與生色基相連時，通過非鍵電子的分配，擴展了生色基的共軛效應(yīng)，影響生色基的吸收波長，增大吸收系數(shù)，因常使化合物的顏色加深，故稱助色基。5紅移：由于化合物結(jié)構(gòu)變化（共軛、引入助色團取代基）或采用不同溶劑后， 吸收峰位置向長波方向的移動，叫紅移（長移）。6藍移：由于化合物結(jié)構(gòu)變化（

2、共軛、引入助色團取代基）或采用不同溶劑后， 吸收峰位置向短波方向的移動，叫藍移（紫移，短移）7吸收譜帶的類型：R吸收帶，K吸收帶，B吸收帶，E吸收帶8.高強度的吸收為共軛重鍵，270nm以上左右的低強度吸收可能為醛酮的羰基吸收，210nm左右的低強度吸收可能為羧基及其衍生物，250300nm左右的中等強度吸收表明有芳環(huán)存在2紅外光譜1紅外光譜定義：當(dāng)樣品受到頻率連續(xù)變化的紅外光照射時，分子吸收某些頻率的輻射，并由其振動運動或轉(zhuǎn)動運動引起偶極矩的凈變化，產(chǎn)生的分子振動和轉(zhuǎn)動能級從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷，從而形成的分子吸收光譜稱為紅外光譜。又稱為分子振動轉(zhuǎn)動光譜。2紅外光譜圖：縱坐標(biāo)為吸收強度，橫坐標(biāo)

3、為波長（微米）和波數(shù)1/ 單位：cm-1?？煞譃閮蓚€區(qū)，即官能團區(qū)和指紋區(qū)。3.Lambert-Beer 定律:A=log(I0/I)=klc A: 吸光度I0,I: 入射光和透射光的強度k: 吸光系數(shù)l: 樣品厚度c: 樣品濃度4.紅外光譜(IR)產(chǎn)生的條件：(1)輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動躍遷所需的能量；(2)輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用。(3)對稱分子：沒有偶極矩，輻射不能引起共振，無紅外活性。如：N2、O2、Cl2 等。(4)非對稱分子：有偶極矩，紅外活性。5. 分子中基團的基本振動形式：伸縮振動（包括對稱伸縮振動，反對稱伸縮振動）彎曲振動（包括面內(nèi)彎曲與面外彎曲）6. 影響基團頻率發(fā)

4、生位移的因素：A誘導(dǎo)效應(yīng)。吸電子基團使吸收峰向高頻位移B共軛效應(yīng)。共軛效應(yīng)使碳碳雙鍵的伸縮振動頻率向低頻位移 C空間效應(yīng);場效應(yīng)，空間位阻，環(huán)張力D氫鍵效應(yīng)：伸縮振動向低頻位移，彎曲振動向高頻位移7常見的基團頻率：羰基伸縮振動在16001900cm-1之間，往往是譜圖的第一強峰，特征非常明顯；C=C伸縮振動出現(xiàn)在16001660cm-1之間，一般強度較弱；單核芳烴的C=C伸縮振動出現(xiàn)在15001480cm-1和16001590cm-1兩個區(qū)域。是鑒定芳核的重要標(biāo)志。20002500cm-1是叁鍵和累積雙鍵區(qū)。13701380cm-1為甲基的彎曲振動區(qū)8. 多原子的簡振振動數(shù)目為3n-6，如水分

5、子共有三個簡振振動，直線型分子有3n-5個簡振振動。簡振振動包括伸縮振動（鍵長發(fā)生變化）與彎曲振動（鍵角發(fā)生變化）9. 不飽和度=（2碳原子數(shù)+2-氫原子數(shù)-鹵原子數(shù)+氮原子數(shù)）2，氧硫原子不影響不飽和度，Na與氫原子等價。10.材料結(jié)構(gòu)表征的三個任務(wù)：成分分析，結(jié)構(gòu)測定，形貌觀察。結(jié)構(gòu)測定以衍射方法為主，形貌觀察主要是依靠顯微鏡。3核磁共振氫譜1.產(chǎn)生核磁共振的條件：（1） I0的自旋核（2） 外磁場B0（3） 與B0相互垂直的射頻場B1，且 v1 = v0，v= B0/22. 弛豫過程：在電磁波的作用下，當(dāng)hv對應(yīng)于分子中某種能級（分子振動能級、轉(zhuǎn)動能級、電子能級、核能級等）的能量差E時，

6、分子可以吸收能量，由低能態(tài)躍遷到高能態(tài)。在電磁波的作用下，激發(fā)態(tài)的分子可以放出能量回到低能態(tài)，重建Boltzmann分布。即高能態(tài)的核以非輻射的形式放出能量回到低能態(tài)重建Boltzmann分布。兩種弛豫過程：自旋-晶格弛豫與自旋-自旋弛豫3. 核外電子云的密度高，屏蔽常數(shù)較大，核的共振吸收高場（或低頻）位移，核外電子云的密度低，較小，核的共振吸收低場（或高頻）位移4. 為什么選用TMS(四甲基硅烷)作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)? (1)屏蔽效應(yīng)強，共振信號在高場區(qū)(值規(guī)定為0)，絕大多數(shù)吸收峰均出現(xiàn)在它的左邊。（2）結(jié)構(gòu)對稱，是一個單峰。(3)容易回收(b.p低)，與樣品不反應(yīng)、不締合。5.NMR圖譜：圖中的

7、橫坐標(biāo)為化學(xué)位移. =0處的峰為TMS的譜峰.橫坐標(biāo)左向右, 磁場增強, 頻率減小。縱坐標(biāo)：峰的強度階梯狀曲線為積分曲線 ,積分高度為對應(yīng)積分面積,可定量反映氫核的信息6影響化學(xué)位移的因素：（1）誘導(dǎo)效應(yīng)，使化學(xué)位移增大；（2）共軛效應(yīng)，取代基的共軛效應(yīng)分拉電子和推電子，分別使化學(xué)位移增大和減小。如苯環(huán)上鍵入OH和OCH3，均為給電子基團，使得鄰位碳上電子云密度增加，屏蔽效應(yīng)增加，化學(xué)位移向高場移動，值減小。而CHO為拉電子基團，使得鄰位碳上的氫表現(xiàn)為順磁去屏蔽，化學(xué)位移向低場移動，值增大（3）化學(xué)鍵的各向異性：乙烯，乙炔，苯分子中化學(xué)位移順序是苯（7.3）乙烯 乙炔。炔類氫化學(xué)位移介于烷烴氫

8、和烯烴氫之間。烯烴氫化學(xué)位移一般在4.58.0之間。碳碳單鍵的價電子是電子，也能產(chǎn)生各向異性效應(yīng)，當(dāng)碳上的逐漸被烷基取代時，剩下的氫受到越來越強的去屏蔽效應(yīng)，而使共振信號移向低場，化學(xué)位移增大。（4）氫鍵效應(yīng)：氫鍵使質(zhì)子在較低場發(fā)生共振，無論是分子間氫鍵還是分子內(nèi)氫鍵均使氫核受到去屏蔽作用而向低場移動，即化學(xué)位移增大7.對于鄰碳磁等價核之間的偶合,其偶合裂分規(guī)律如下：1）一個(組)磁等價質(zhì)子與相鄰碳上的n個磁等價質(zhì)子偶合,將產(chǎn)生n+1重峰。如,CH3CH2OH（2+1；3+1；1）2）一個(組)磁等價質(zhì)子與相鄰碳上的兩組質(zhì)子(分別為m個和n個質(zhì)子)偶合,如果該兩組碳上的質(zhì)子性質(zhì)類似的,則將產(chǎn)生

9、m+n+1重峰,如CH3CH2CH3；如果性質(zhì)不類似,則將產(chǎn)生(m+1)(n+1)重峰,如CH3CH2CH2NO2；3）裂分峰的強度比符合(a+b)n展開式各項系數(shù)之比；4）一組多重峰的中點,就是該質(zhì)子的化學(xué)位移值5）磁全同質(zhì)子之間觀察不到自旋偶合分裂,如ClCH2CH2Cl,只有單重峰。 6)化學(xué)等價:分子中若有一組氫核，它們的化學(xué)環(huán)境完全相同，化學(xué)位移也嚴(yán)格相等，則這些核稱為化學(xué)等價的核。7)磁 等 價:分子中相同種類的核(或相同基團)，不僅化學(xué)位移相同，而且還以相同的偶合常數(shù)與分子中其它的核相偶合，只表現(xiàn)一個偶合常數(shù)，這類核稱為磁等同的核。磁等價一定化學(xué)等價，但化學(xué)等價不一定磁等價。8.

10、 1.孤立體系：單峰： 相鄰碳上無H，或沒有與C相連(獨立體系)季碳，羰基，O-C-，酯基等孤立體系2.耦合體系：雙重峰：相鄰的碳上只有一個H三重峰：相鄰碳上有二個等價H(CH2）或（CH1CHxCH1 ，)四重峰: 相鄰碳上有三個H或CH2CHxCH1 ，)4-3裂分峰為，-CH2CH33、 復(fù)雜的多重峰：與之相鄰有多個碳(2)上都有H；情況較復(fù)雜。質(zhì)譜1. 分子受到裂解后，形成帶正電荷的離子，這些離子按照其質(zhì)量m和電荷z的比值m/z（質(zhì) 荷比）大小依次排列成譜被記錄下來，成為質(zhì)譜（MS）。紅外光譜（拉曼光譜）：原子（基團）紫外光譜：外層電子（共軛結(jié)構(gòu)）核磁共振譜：原子核（分子骨架）質(zhì)譜：離

11、子（碎片信息）2. 質(zhì)譜表示法：橫坐標(biāo)為質(zhì)荷比，從左到右逐漸增大?？v坐標(biāo)為離子流強度，各種離子流強度的百分?jǐn)?shù)之和為100%，最強峰為100%3. 質(zhì)譜裂解表示法：正電荷表示法，電荷轉(zhuǎn)移表示法。共價鍵斷裂方式：均裂、異裂、半異 裂。質(zhì)譜中的離子有分子離子，碎片離子，同位素離子（同位素離子峰一般出現(xiàn)在相應(yīng)分子離子峰或碎片離子峰的右側(cè)附近，m/e用M+1，M+2等表示。）亞穩(wěn)離子，多電荷離子。4. 氮規(guī)則：在分子中只含C,H,O,S,X元素時，相對分子質(zhì)量Mr為偶數(shù)；若分子中除上述元素外還含有N，則含奇數(shù)個N時相對分子質(zhì)量Mr為奇數(shù)，含偶數(shù)個N時相對分子質(zhì)量Mr為偶數(shù)。5. 各類化合物質(zhì)譜特征烷烴質(zhì)

12、譜特征：a、直鏈烷烴的M?？捎^察到，其強度隨相對分子質(zhì)量增大而減小；b、M-15峰最弱，長鏈烴不易失去甲基；c、直鏈烷烴有典型的CnH+2n+1離子，其中m/z 43(+C3H7)和m/z 57(+C4H9)總是很強（基準(zhǔn)峰，很穩(wěn)定）；枝鏈烴往往在分枝處裂解形成的峰強度較大（仲或叔正離子），且優(yōu)先失去最大烷基使得CnH+2n+1 和CnH+2n離子明顯增加；d、環(huán)烷烴的M峰一般較強；環(huán)開裂時一般失去含兩個碳的碎片，出現(xiàn)m/z 28(C2H4)+.， m/z 29(C2H5)+和M-28、M-29的峰烯烴質(zhì)譜特征：a、烯烴易失去一個電子，其分子離子峰明顯，強度隨相對分子質(zhì)量增大而減弱；b、烯烴質(zhì)

13、譜中最強峰（基準(zhǔn)峰）是雙鍵位置C-C鍵斷裂產(chǎn)生的峰，帶有雙鍵的碎片帶正電荷；c、烯烴往往發(fā)生McLafferty重排裂解，產(chǎn)生CnH2n離子;d、環(huán)己烯類發(fā)生逆向狄爾斯阿爾德裂解； e、無法確定烯烴分子中雙鍵的位置。芳烴質(zhì)譜特征：a、分子離子峰明顯，M+1和M+2可精確量出，便于計算分子式；b、帶烴基側(cè)鍵的芳烴常發(fā)生芐基型裂解，產(chǎn)生Tropylium ion m/z=91(往往是基準(zhǔn)峰）； 若基準(zhǔn)峰的m/z比91大n14，則表明苯環(huán)-碳上另有甲基取代；c、帶有正丙基或丙基以上側(cè)鍵的芳烴（含-H)經(jīng)McLafferty重排產(chǎn)生C7H8+.離子 （m/z=92)；d、側(cè)鍵裂解發(fā)生機會很小，但也有可

14、能。 X射線衍射1. X射線的波長范圍為0.0110nm，特征：X射線對物質(zhì)有很強的穿透能力，可用于無損檢測等；X射線的波長正好與物質(zhì)結(jié)構(gòu)中的原子，離子間的距離相當(dāng)，使它能被晶體衍射；X射線光子的能量與原子內(nèi)層電子的激發(fā)能相當(dāng)2. X射線連續(xù)譜實驗規(guī)律： 連續(xù)譜的形成與短波限的解釋：X射線標(biāo)識譜的定義：當(dāng)加在X射線管兩端的電壓增高到與陽極靶材相應(yīng)的某一特定值V 在連續(xù)譜的某一特定的波長位置上，會出現(xiàn)一系列強度很高，波長范圍很窄的線性光譜，它們的波長對一定材料的陽極靶有嚴(yán)格恒定的數(shù)值，此波長可作為陽極靶材的識標(biāo)故稱識標(biāo)X譜3光電效應(yīng)：以光子激發(fā)原子所發(fā)生的激發(fā)和輻射過程，就叫做光電效應(yīng)。4X射線

15、衍射分析的基本原理：衍射線的分布規(guī)律由晶胞的大小，形狀和位向決定的;而強度則由原子在晶胞中得位置，數(shù)量和種類決定的5布拉菲點陣：14種，7個晶系（立方 四方 三方 六方 正交 單斜 三斜）面間距公式：立方,四方，正交。課本224頁6布拉格方程：2dsin=n，為入射線或反射線與反射面的夾角，為X射線的波長，n為整數(shù)，稱為反射級數(shù)。布拉格方程是X射線在晶體中產(chǎn)生衍射的基本條件，反映了衍射線方向與晶體結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。7衍射線的相對強度主要由哪幾個因子決定？答：結(jié)構(gòu)因子，多重性因子，角因子，吸收因子，溫度因子8德拜相機底片的安裝及衍射花樣的計算公式：底片安裝方式有正裝法，倒裝法，不對稱裝法。正裝法：

16、若相機半徑為R，則 = S/4R（：弧度）倒裝法： = /2 - S/4R（弧度）不對稱裝法: 4/S = 180o/W（前反射） (360o - 4) /S=180o/W（背反射）9. 照相機的分辨本領(lǐng)與什么因素有關(guān)？照相機的分辨本領(lǐng)是指衍射花樣中兩條相鄰線條分離程度的定量表征。1相機半徑越大，分辨本領(lǐng)越高2，角越大，分辨本領(lǐng)越高3，X射線的波長越大，分辨本領(lǐng)越高4面間距越大，分辨率越低。10. 獲取物質(zhì)衍射圖樣的方法按使用的設(shè)備可分為兩大類，粉晶照相法和衍射儀法11.X射線衍射儀包括X射線發(fā)生器，測角儀、自動測量與記錄系統(tǒng)等一整套設(shè)備。衍射儀法的優(yōu)點：衍射儀法是用計數(shù)管來接受眼射線的，它可

17、省去照明法中暗室內(nèi)裝底片，長時間曝光，沖洗和測量底片等繁復(fù)費時的工作，又具有快速，精確，靈敏，易于自動化操作及擴展功能的優(yōu)點。12.衍射花樣的基本要素：1衍射線的峰位：可以測定晶體常數(shù)；2，衍射線線形：可以測晶粒大小;3,衍射線強度：可以測物相含量等。10.定量分析原理及主要方法：原理在多物質(zhì)中各相的衍射線強度I隨其含量x的增加而提高；主要方法：內(nèi)標(biāo)法，外表法，無標(biāo)樣相分析法11.定性分析的原理及步驟：原理根據(jù)晶體對X射線的衍射特征衍射線的方向及強度來達到鑒定結(jié)晶物質(zhì)的。步驟：A用照相法或衍射法攝得試樣的衍射譜,B確定衍射線峰位，C取三強線作為檢索依據(jù)查找Hannawalt索引。應(yīng)用：1，多晶

18、體點陣常數(shù)的精確測定；2，晶面取向度的測定；3，晶體結(jié)晶度的測定；4，轉(zhuǎn)動晶體法測聚合物結(jié)構(gòu)；5，晶粒尺寸的測定1. 試確定下面晶體的衍射圖樣中，最小的三個2角，入射X射線波長為0.154 nm:1) 簡單立方（a = 0.300 nm）;2) 簡單正方（a = 0.200 nm，c = 0.300 nm）；3) 簡單正方（a = 0.300 nm，c = 0.200 nm）2. 現(xiàn)有某種立方系晶體，其每個單位晶胞含有位于：0 0 ; 0 0 ; ; 0 0 上的四個同類原子，試導(dǎo)出F2的簡化表達式，并討論消光條件以及（100），（002），（111），（011）晶面的F2值是多少？ 3. 利

19、用 = 0.1790 nm的X射線照射一個立方晶系的晶體，其反射依次發(fā)生在下列Bragg角處：10.6，17.6，20.8，21.7，25.4，31.6，33.8度，試計算a值，并確定其晶體類型。1.二次電子：入射電子射到試樣后，使表面物質(zhì)發(fā)生電離，被激發(fā)的電子離開試樣表面而形成的電子。二次電子對試樣表面狀態(tài)非常敏感，能非常有效地顯示試樣表面的微觀形貌2.餓歇電子：由于從高能級躍遷到低能級而電離逸出試樣表面的電子。3透射電子：當(dāng)試樣很薄時，入射電子與試樣作用引起彈性或非彈性散射透過試樣的電子。4透射電鏡（TEM）的成像原理：是以波長極短的電子束作為照明源，用電磁透鏡聚焦成像的一種高分辨本領(lǐng)，高

20、放大倍數(shù)的電子光學(xué)儀器。5.透鏡的誤差及改善方法：球差球差恒大于零，只能通過適當(dāng)減少孔徑角來減少球差，但孔徑角會影響亮度，而且會產(chǎn)生衍射差；畸變解決方法一是在不破壞真空條件下根據(jù)所需要的放大倍率選擇不同孔徑的極靴。低倍率時，用孔徑較大的極靴可得到畸變量較小的低倍率，另方法是使用兩個投影鏡，使他們的畸變相反，達到相互抵消的目的；象散在物鏡，第二聚光鏡或中間鏡中加一個消除象散。6.電鏡高質(zhì)量的三大要素：高地分辨率，適宜的放大倍率，襯度。透射電鏡像的三類襯度：吸收襯度，衍射襯度，位相襯度7.透射電鏡的主要構(gòu)成：1,電子光學(xué)部分：照明系統(tǒng)，成像系統(tǒng)，觀察和記錄系統(tǒng)2、真空系統(tǒng)3、電源系統(tǒng)8.成像系統(tǒng)中

21、哪個鏡要求最高？物鏡，決定了透射電鏡的分辨本領(lǐng)9.為什么要求盡可能高地真空度：沒有良好的真空，電鏡就不能進行正常的工作。這是因為高速電子與氣體分子相遇相互作用導(dǎo)致隨電子散射，引起炫光和消弱像的忖度；電子槍會發(fā)生電離和放電，引起電子束不穩(wěn)定或“爍光”；殘余氣體腐蝕燈絲，縮短燈絲壽命，而且會污染樣品，特別在高分辨率拍照時更為嚴(yán)重。1.材料結(jié)構(gòu)表征的任務(wù)：成分分析、結(jié)構(gòu)測定和形貌觀察。2.紅外光譜的定義：當(dāng)樣品受到頻率連續(xù)變化的紅外光照射時，分子吸收某些頻率的輻射，并由其振動運動或轉(zhuǎn)動運動引起偶極矩的凈變化，產(chǎn)生的分子振動和轉(zhuǎn)動能級從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷，從而形成的分子吸收光譜稱為紅外光譜。又稱為分子

22、振動轉(zhuǎn)動光譜。 紅外光譜圖：縱坐標(biāo)為吸收強度，橫坐標(biāo)為波長 （ mm ）和波數(shù)1/ 單位：cm-1。3.紅外光譜產(chǎn)生的條件：(1)輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動躍遷所需的能量；(2)輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用。4.影響峰位變化的因素：a誘導(dǎo)效應(yīng)：吸電子基團使吸收峰向高頻方向移動（蘭移）；b氫鍵效應(yīng):(分子內(nèi)氫鍵；分子間氫鍵)：對峰位，峰強產(chǎn)生極明顯影響，使伸縮振動頻率向低波數(shù)方向移動C.共軛效應(yīng)；d.鍵應(yīng)力的影響。5.傅立葉變換紅外光譜儀1）原理：光源發(fā)出的輻射經(jīng)干涉儀轉(zhuǎn)變?yōu)楦缮婀?，通過試樣后，包含的光信息需要經(jīng)過數(shù)學(xué)上的傅立葉變換解析成普通的譜圖。2）特點：多路優(yōu)點；分率提高；波數(shù)準(zhǔn)確度高；測

23、定的光譜范圍寬；掃描速度快。3）對試樣的要求：試樣應(yīng)該是單一組分的純物質(zhì)；試樣中不應(yīng)含有游離水；試樣的濃度和測試厚度應(yīng)選擇適當(dāng)。4）制樣方法：固體樣品的制備：壓片法、糊狀法；液體樣品的制備： 液膜法、液體吸收池法；氣態(tài)樣品的制備:氣態(tài)樣品一般都灌注于氣體池內(nèi)進行測試；特殊樣品的制備薄膜法:熔融法、熱壓成膜法、溶液制膜法。6.紅外光譜應(yīng)用：分析與鑒別高聚物；定量測定聚合物的鏈結(jié)構(gòu)；聚合物反應(yīng)的研究；高聚物結(jié)晶過程研究；高聚物物理老化的研究；高分子共混相容性的研究；高聚物取向的研究；材料表面研究、無機材料、有機金屬化合物研究。7拉曼散射：當(dāng)一束頻率為V0的入射光照射到氣體、液體或透明晶體樣品上時，

24、絕大部分可以透過，大約有0.1的入射光光子與樣品分子發(fā)生碰撞后向各個方向散射。如果這一碰撞不發(fā)生能量交換，即稱為彈性碰撞，這種光散射稱為瑞利散射。反之，若入射光光子與樣品分子之間發(fā)生碰撞有能量交換，即稱為非彈性碰撞，這種光散射稱為拉曼散射。 拉曼位移：斯托克斯線或反斯托克斯線與入射光頻率之差稱為拉曼位移。8. 拉曼光譜與紅外光譜的關(guān)系：1）相同點：同屬分子振-轉(zhuǎn)動光譜2）紅外：分子對紅外光的吸收，強度由分子偶極矩決定；拉曼：分子對激光的散射，強度由分子極化率決定3）互補：紅外：適用于研究不同原子的極性鍵振動-OH, -CO，-CX；拉曼：適用于研究同原子的非極性鍵振動-NN-, -CC-。9.

25、拉曼散射光譜的優(yōu)點： 任何尺寸、形狀、透明度的樣品，均可直接測量；水溶液樣品、玻璃毛細管等由于拉曼散射效應(yīng)小，可直接進行測量；拉曼散射的選擇定則限制小，非極性官能團如S-S、C-C、C=C、N=N等在拉曼光譜中信號較強；激光具有聚焦作用，可應(yīng)用于級微量樣品的測量。10.核磁共振CT的原理：就人體而言，體內(nèi)的大部分(75%)物質(zhì)都是水，且不同組織中水的含量也不同。用核磁共振CT手段可測定生物組織中含水量分布的圖像，這實際上就是質(zhì)子密度分布的圖像。當(dāng)體內(nèi)遭受某種疾病時，其含水量分布就會發(fā)生變化，利用氫核的核磁共振就能診斷出來。11.核磁共振CT儀器組成：人體成像裝置核磁共振成像系統(tǒng)由磁體系統(tǒng)、譜儀

26、系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)和圖象顯示系統(tǒng)組成。譜儀系統(tǒng)是產(chǎn)生磁共振現(xiàn)象并采集磁共振信號的裝置，主要由梯度場發(fā)生器和控制系統(tǒng)、MR信號接收和控制等部分組成。計算機圖象重建系統(tǒng)要求配備大容量計算機和高分辨的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以完成數(shù)據(jù)采集、累加、傅里葉轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示。12.核磁共振基本原理：1）核自旋, 核磁矩：原子核是帶正電的微粒（由質(zhì)子 +中子組成），大多數(shù)原子核都具有自旋現(xiàn)象。2）產(chǎn)生核磁共振的條件： I0的自旋核；外磁場B0； 與B0相互垂直的射頻場B1，且 v1 = v0，v= B0/2。3）弛豫過程：在電磁波的作用下，當(dāng)hv對應(yīng)于分子中某種能級（分子振動能級、轉(zhuǎn)動能級、電子能級、核能級等）的

27、能量差E時，分子可以吸收能量，由低能態(tài)躍遷到高能態(tài)。在電磁波的作用下，激發(fā)態(tài)的分子可以放出能量回到低能態(tài)，重建Boltzmann分布。即高能態(tài)的核以非輻射的形式放出能量回到低能態(tài)重建Boltzmann分布。兩種弛豫過程：自旋-晶格弛豫與自旋-自旋弛豫13.化學(xué)位移：由于分子中各組質(zhì)子所處的化學(xué)環(huán)境不同，而在不同的磁場產(chǎn)生共振吸收的現(xiàn)象稱為化學(xué)位移。 為什么選用TMS(四甲基硅烷)作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)?(1)屏蔽效應(yīng)強，共振信號在高場區(qū)(值規(guī)定為0)，絕大多數(shù)吸收峰均出現(xiàn)在它的左邊。（2）結(jié)構(gòu)對稱，是一個單峰；(3)容易回收(b.p低)，與樣品不反應(yīng)、不締合。 影響化學(xué)位移因素：誘導(dǎo)效應(yīng)使化學(xué)位移增大、

28、化學(xué)鍵的各向異性、共軛效應(yīng)取代基的共軛效應(yīng)分拉電子和推電子，分別使化學(xué)位移增大和減小、濃度、溫度、溶劑對值的影響、溶劑對值的影響14.自旋-自旋分裂：相鄰的質(zhì)子之間相互干擾的現(xiàn)象稱之為自旋-自旋耦合。該種耦合使原有的譜線發(fā)生分裂的現(xiàn)象稱之為自旋-自旋分裂。 15.核磁共振碳譜的特點：靈敏度低、分辨能力高、化學(xué)位移范圍大、自然豐度低。16.質(zhì)譜：分子受到裂解后，形成帶正電荷的離子，這些離子按照其質(zhì)量m和電荷z的比值m/z（質(zhì)荷比）大小依次排列成譜被記錄下來，成為質(zhì)譜（MS）。 紅外光譜（拉曼光譜）：原子（基團）；紫外光譜：外層電子（共軛結(jié)構(gòu)）；核磁共振譜：原子核（分子骨架）；質(zhì)譜：離子（碎片信息

29、）17.質(zhì)譜的特點：應(yīng)用領(lǐng)域廣、靈敏度高、分析速度快,可多組分同時檢測、儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴18.質(zhì)譜表示法：橫坐標(biāo)為質(zhì)荷比，從左到右逐漸增大。縱坐標(biāo)為離子流強度，各種離子流強度的百分?jǐn)?shù)之和為100%，最強峰為100%19.質(zhì)譜裂解表示法：正電荷表示法，電荷轉(zhuǎn)移表示法。共價鍵斷裂方式：均裂、異裂、半異 裂。質(zhì)譜中的離子有分子離子，碎片離子，同位素離子（同位素離子峰一般出現(xiàn)在相應(yīng)分子離子峰或碎片離子峰的右側(cè)附近，m/e用M+1，M+2等表示。）亞穩(wěn)離子，多電荷離子。20.氮規(guī)則：在分子中只含C,H,O,S,X元素時，相對分子質(zhì)量Mr為偶數(shù)；若分子中除上述元素外還含有N，則含奇數(shù)個N時相對分子質(zhì)

30、量Mr為奇數(shù)，含偶數(shù)個N時相對分子質(zhì)量Mr為偶數(shù)。21.各類化合物質(zhì)譜特征烷烴質(zhì)譜特征：a、直鏈烷烴的M常可觀察到，其強度隨相對分子質(zhì)量增大而減??；b、M-15峰最弱，長鏈烴不易失去甲基；c、直鏈烷烴有典型的CnH+2n+1離子，其中m/z 43(+C3H7)和m/z 57(+C4H9)總是很強（基準(zhǔn)峰，很穩(wěn)定）；枝鏈烴往往在分枝處裂解形成的峰強度較大（仲或叔正離子），且優(yōu)先失去最大烷基使得CnH+2n+1 和CnH+2n離子明顯增加；d、環(huán)烷烴的M峰一般較強；環(huán)開裂時一般失去含兩個碳的碎片，出現(xiàn)m/z 28(C2H4)+.， m/z 29(C2H5)+和M-28、M-29的峰烯烴質(zhì)譜特征：a

31、、烯烴易失去一個電子，其分子離子峰明顯，強度隨相對分子質(zhì)量增大而減弱；b、烯烴質(zhì)譜中最強峰（基準(zhǔn)峰）是雙鍵位置C-C鍵斷裂產(chǎn)生的峰，帶有雙鍵的碎片帶正電荷；c、烯烴往往發(fā)生McLafferty重排裂解，產(chǎn)生CnH2n離子;d、環(huán)己烯類發(fā)生逆向狄爾斯阿爾德裂解；e、無法確定烯烴分子中雙鍵的位置。芳烴質(zhì)譜特征：a、分子離子峰明顯，M+1和M+2可精確量出，便于計算分子式；b、帶烴基側(cè)鍵的芳烴常發(fā)生芐基型裂解，產(chǎn)生Tropylium ion m/z=91(往往是基準(zhǔn)峰）； 若基準(zhǔn)峰的m/z比91大n14，則表明苯環(huán)-碳上另有甲基取代；c、帶有正丙基或丙基以上側(cè)鍵的芳烴（含-H)經(jīng)McLafferty

32、重排產(chǎn)生C7H8+.離子 （m/z=92)；d、側(cè)鍵裂解發(fā)生機會很小，但也有可能。22.X射線的性質(zhì)：1）X射線本質(zhì)與可見光、紅外線、紫外線以及宇宙射線完全相同，均屬電磁波或電磁輻射；2）X射線的波長： 10-2 102 3）X射線的波長 （ ）、振動頻率 （Hz）和傳播速度C（ms-1）符3）X射線具有波粒二象性，可看成具有一定能量E、動量P的X光流子23.X射線與其他電磁波的不同點：波長短一些；很強的穿透力；在光滑平面上不反射；穿過樣品時不發(fā)生折射。uuu24.X射線的產(chǎn)生：把用一定的材料制作的板狀陽極和陰極密封在一個玻璃一金屬管殼內(nèi)，給陰極通電加熱至熾熱，使它放射出熱輻射電子。在陽極和陰

33、極間加直流高壓V，則陰極產(chǎn)生的大量熱電子e將在高壓電場作用下奔向陽極，在它們與陽極碰撞的瞬間產(chǎn)生X射線。 25.連續(xù)X射線：電子槍產(chǎn)生的大量電子到達靶上的時間和條件不會相同，并且絕大多數(shù)達到靶上的電子要經(jīng)過多次碰撞，逐步把能量釋放到零，同時產(chǎn)生一系列能量的光子序列，這樣就形成了連續(xù)X射線。 特點：電壓不變，隨著電流的升高，短波限和最大強度的峰值不變，連續(xù)譜的強度不斷增加；電流不變，隨著電壓的升高，短波限降低，連續(xù)譜的強度不斷增加，最大強度的峰值向短波方向移動，最短波長界限l0減小；當(dāng)電壓和電流都不變時，隨著靶材料原子序數(shù)的升高，短波限和最大強度的峰值不變，連續(xù)譜的強度不斷增加。26.X射線的濾

34、波：當(dāng)某一物質(zhì)的K吸收限K在入射光的 K和 K之間時，它對K特征譜峰的吸收很強烈，而對K則很少吸收，這樣就可以實現(xiàn)單色的特征輻射。 27.X射線的散射：X射線在穿過物質(zhì)后強度衰減，除主要部分是由與真吸收消耗于光電效應(yīng)和熱效應(yīng)外，還有一部分是偏離了原來的方向，即發(fā)生了散射。28倒易點陣：.以長度倒數(shù)為量綱與正點陣按一定法則對應(yīng)的虛擬點陣稱為倒易點陣，或倒格子。定義倒易點陣的基本矢量垂直于正點陣異名矢量構(gòu)成的平面。29.倒易點陣性質(zhì)1） r*矢量的長度等于其對應(yīng)晶面間距的倒數(shù) r*hkl =1/dhkl；2）其方向與晶面相垂直， r*/N(晶面法線) 30.布拉格方程：2dsin=n，為入射線或反

35、射線與反射面的夾角，為X射線的波長，n為整數(shù)，稱為反射級數(shù)。布拉格方程是X射線在晶體中產(chǎn)生衍射的基本條件，反映了衍射線方向與晶體結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。31.衍射線的相對強度主要由哪幾個因子決定？結(jié)構(gòu)因子，多重性因子，角因子，吸收因子，溫度因子32.德拜相機底片的安裝及衍射花樣的計算公式：底片安裝方式有正裝法，倒裝法不對稱裝法正裝法：若相機半徑為R，則 = S/4R（：弧度）倒裝法： = /2 - S/4R（弧度）不對稱裝法: 4/S = 180o/W（前反射） (360o - 4) /S=180o/W（背反射）33.照相機的分辨本領(lǐng)與什么因素有關(guān)？照相機的分辨本領(lǐng)是指衍射花樣中兩條相鄰線條分離程度的

36、定量表征。1相機半徑越大，分辨本領(lǐng)越高2，角越大，分辨本領(lǐng)越高3X射線的波長越大，分辨本領(lǐng)越高4，面間距越大，分辨率越低。P24034.獲取物質(zhì)衍射圖樣的方法按使用的設(shè)備可分為兩大類，粉晶照相法和衍射儀法35X射線衍射儀包括X射線發(fā)生器，測角儀、自動測量與記錄系統(tǒng)等一整套設(shè)備。衍射儀法的優(yōu)點：衍射儀法是用計數(shù)管來接受眼射線的，它可省去照明法中暗室內(nèi)裝底片，長時間曝光，沖洗和測量底片等繁復(fù)費時的工作，又具有快速，精確，靈敏，易于自動化操作及擴展功能的優(yōu)點。36.衍射花樣的基本要素：1衍射線的峰位：可以測定晶體常數(shù)；2，衍射線線形：可以測晶粒大小;3,衍射線強度：可以測物相含量等。37.定量分析原

37、理及主要方法：原理在多物質(zhì)中各相的衍射線強度I隨其含量x的增加而提高；主要方法：內(nèi)標(biāo)法，外表法，無標(biāo)樣相分析法38.定性分析的原理及步驟：原理根據(jù)晶體對X射線的衍射特征衍射線的方向及強度來達到鑒定結(jié)晶物質(zhì)的。步驟：A用照相法或衍射法攝得試樣的衍射譜,B確定衍射線峰位，C取三強線作為檢索依據(jù)查找Hannawalt索引。應(yīng)用：1，多晶體點陣常數(shù)的精確測定；2，晶面取向度的測定；3，晶體結(jié)晶度的測定；4，轉(zhuǎn)動晶體法測聚合物結(jié)構(gòu)；5，晶粒尺寸的測定39. 電子與物質(zhì)的相互作用：二次電子：入射電子射到試樣后，使表面物質(zhì)發(fā)生電離，被激發(fā)的電子離開試樣表面而形成的電子。二次電子對試樣表面狀態(tài)非常敏感，能非常

38、有效地顯示試樣表面的微觀形貌，背散射電子：入射電子與試樣作用，產(chǎn)生彈性或非彈性散射后離開試樣表面的電子稱為背散射電子，通常背散射電子的能量較高。.餓歇電子：由于從高能級躍遷到低能級而電離逸出試樣表面的電子。透射電子：當(dāng)試樣很薄時，入射電子與試樣作用引起彈性或非彈性散射透過試樣的電子。吸收電子：入射電子與試樣作用后，由于非彈性散射失去了一部分能量而被試樣吸收，稱為吸收電子。40. 電鏡的像差：球差是由于透鏡中心區(qū)域和邊緣區(qū)域?qū)饩€會聚能力不同而造成的。通常遠軸光線通過透鏡時被折射得比近軸光線厲害得多，因而有同一物點發(fā)出的光經(jīng)過透鏡后不交在一點上，而是在透鏡相平面上變成了一個漫射圓斑?；兪怯汕虿?/p>

39、引起的。球差的存在使得透鏡對邊緣區(qū)域的聚焦能力比中心部分大。反映在像平面上的情況是：像的放大倍率將隨離軸徑向尺寸的不同，圖像產(chǎn)生不同程度的位移，即圖像發(fā)生了畸變。像散是由于透鏡的本身光軸不對稱所引起的一種像差。透鏡對不同平面上光線的折射能力不一樣，光線經(jīng)透鏡后形成界面為橢圓狀的光束，是圓形物點的像變成了一個漫射圓斑。色差是由于透鏡對不同波長的光有不同折射率引起。41.Airy盤：點光源經(jīng)過理想透鏡B（無像差）成像后，不能得到一個完好的點像。而是得到明暗相間的同心圓斑，稱為Airy盤。 42.透射電子顯微鏡的基本結(jié)構(gòu)：電子光學(xué)部分（照明系統(tǒng)、成像系統(tǒng)、觀察和記錄系統(tǒng)）、真空部分（各種真空泵、顯示

40、儀表）、電子學(xué)部分（各種電源、安全系統(tǒng)、控制系統(tǒng)）。1）照明系統(tǒng)分為電子槍和聚光鏡：電子槍是電鏡的照明源，必須有很高的亮度，高分辨率要求電子槍的高壓要高度穩(wěn)定，以減小色差的影響。聚光鏡的作用是將電子槍所發(fā)出的電子束匯聚到試樣平面上，并調(diào)節(jié)試樣表面處的孔徑角、束流密度和照明斑點的大小。2）成像系統(tǒng)一般由物鏡、中間鏡和投影鏡組成。其中物鏡決定分辨率，其他兩個透鏡將物鏡所形成的一次放大像進一步放大成像。物鏡(成一次像)，決定透鏡電鏡的分辨本領(lǐng)，要求它有盡可能高的分辨本領(lǐng)，足夠高的放大倍數(shù)和盡可能小的像差。中間鏡(成二次像)，弱激磁的長焦距變倍透鏡。投影鏡，短焦距強磁透鏡，最后一級放大像，最終顯示到熒

41、光屏上，稱為三級放大鏡，具有很大的景深和焦深。43.電子衍射與X射線衍射的比較：電子衍射強度有時幾乎與透射束相當(dāng)，以致兩者產(chǎn)生交互作用，另外，由于晶體樣品很薄，造成倒易點陣點發(fā)生形變，使得本不能出現(xiàn)衍射的晶面也能產(chǎn)生衍射，使電子衍射花樣，特別是強度分析變得復(fù)雜，不能象X射線那樣從測量衍射強度來廣泛的測定結(jié)構(gòu)。此外，由于試樣薄，使試樣制備工作較X射線復(fù)雜；在精度方面也遠比X射線低。X射線衍射反映的是樣品中電子密度分布，而電子衍射反應(yīng)的是樣品中電場分布；X射線衍射的強度與原子序數(shù)的平方成正比，而電子衍射的強度與原子序數(shù)的4/3次方成正比，因此，重元素對輕元素衍射強度的影響較弱；物質(zhì)對電子散射主要是

42、核散射，因此散射強，約為X射線一萬倍，曝光時間短；電子衍射能在同一試樣上將形貌觀察與結(jié)構(gòu)分析結(jié)合起來；電子波長短，單晶的電子衍射花樣婉如晶體的倒易點陣的一個二維截面在底片上放大投影，從底片上的電子衍射花樣可以直觀地辨認(rèn)出一些晶體的結(jié)構(gòu)和有關(guān)取向關(guān)系，使晶體結(jié)構(gòu)的研究比X射線簡單。44.X射線能譜儀工作原理：從試樣中產(chǎn)生的X射線被Si(Li)半導(dǎo)體檢測，得到電荷脈沖信號經(jīng)前置放大器和主放大器轉(zhuǎn)換放大得到與X射線能量成正比的電壓脈沖信號后，送到脈沖信號處理器進一步放大再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入多道分析器由計算機處理后，在顯示器上顯示分析結(jié)果并由打印機打印。 能譜儀的優(yōu)缺點：優(yōu)點：分析速度快；

43、靈敏度高。缺點：能量分辨率低，峰背比低；工作條件要求嚴(yán)格。 波譜儀的優(yōu)缺點：優(yōu)點：波長分辨率很高。缺點：x射線在樣品內(nèi)部進行的路線不同，使分析產(chǎn)生誤差；難以在低束流和低激發(fā)強度下使用。45.X射線光電子能譜分析(XPS)原理：用一束具有一定能量的X射線照射固體樣品，入射光子同樣品相互作用，光子被吸收而將其能量轉(zhuǎn)移給原子的某一殼層上被束縛的電子，此時電子把所得能量的一部分用來克服結(jié)合能和功函數(shù)，余下的能量作為它的動能而發(fā)射出來，成為光電子，這個過程就是光電效應(yīng)。46.譜峰出現(xiàn)規(guī)律：(1)主量子數(shù)n小的峰比n大的峰強；(2)n相同，角量子數(shù)L大的峰比L小的峰強；(3)內(nèi)量子數(shù)J大的峰比J小的峰強；

44、47.化學(xué)位移：原子所處化學(xué)環(huán)境的變化引起的譜峰位移 產(chǎn)生原因：1)價態(tài)改變：內(nèi)層電子受核電荷的庫侖力和荷外其他電子的屏蔽作用；電子結(jié)合能位移DEb；結(jié)合能隨氧化態(tài)增高而增加，化學(xué)位移增大；2)電負性：三氟乙酸乙酯中碳元素的結(jié)合能隨與碳相連接的元素的電負性增加而增加。 現(xiàn)象解釋：內(nèi)層電子一方面受到原子核的庫侖作用而具有一定的結(jié)合能，另一方面又受到外層電子的屏蔽作用。當(dāng)外層電子密度減少時，屏蔽作用將減弱，內(nèi)層電子的結(jié)合能增加；反之則結(jié)合能將減少。因此當(dāng)被測原子的氧化價態(tài)增加，或與電負性大的原子結(jié)合時，都導(dǎo)致其結(jié)合能的增加。由此可從被測原子內(nèi)層電子結(jié)合能變化來了解其價態(tài)變化和所處化學(xué)環(huán)境。一、在對聚合物進行各種光譜分析時，紅外光譜主要來源于分子振動轉(zhuǎn)動能級間的躍遷；紫外-可見光譜主要來源于分子的電子能級間的躍遷；核磁共振譜主要來源于置于磁場中的原子核能級間的躍遷，它們實際上都是吸收光譜。2、SEM 和TEM