材料分析方法課后答案更新至第十章(供參考)

1、第一章X射線物理學(xué)基礎(chǔ)討論下列各組概念的關(guān)系答案之一同一物質(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X射線管靶材的發(fā)射譜與其配用的濾波片的吸收譜。答：入kp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。的吸收如Ni限為文檔副標題0.14869nm。也就是說它對0.14869nm波長及稍短波長的X射線有強烈的吸收。而對比0.14869稍長的X射線吸收很小。Cu靶X射線:Ka=0.15418nmKB=0.13922nm。X射線管靶材的發(fā)射譜與被照射試樣的吸收譜。答：Z靶wZ樣品+1或Z靶Z樣品X射線管靶材的發(fā)射譜稍大于被照射試樣的吸收譜，或X

2、射線管靶材的發(fā)射譜大大小于被照射試樣的吸收譜。在進行衍射分析時，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)射光譜的譜線與組成物質(zhì)的元素及其外圍電子的結(jié)構(gòu)有關(guān)。吸收光譜是指光通過物質(zhì)被吸收后的光譜，吸收光譜則決定于物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，與分子中的雙鍵有關(guān)。2)X射線管靶材的發(fā)射譜與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射線強烈吸收，而對Ka吸收卻少。&欲用Mo靶X射線管激發(fā)Cu的熒光

3、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=6.626X10-34X2.998X108/(1.602X10-19X0.71X10-10)=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6.626X10-34e為電子電荷，等于1.602X10-19c2015-1-4故需加的最低管電壓BY:二專業(yè)學(xué)渣應(yīng)材料科學(xué)與工程學(xué)院17.46(kv)，所發(fā)射的熒光輻射波長是0.071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X射線通過物質(zhì)時，物質(zhì)原子的

4、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，其頻率與入射線的頻率相同，這種由于散射線與入射線的波長和頻率一致，位相固定，在相同方向上各散射波符合相干條件，故稱為相干散射。當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K電子從無窮遠移至

5、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：(123,(100),(200),(飛11),(121),(111),(7210),(220),(130),(030),(271),(110)。答：立方晶系中三個邊長度相等設(shè)為a，則晶面間距為d=a/則它們的面間距從大小到按次序是：(100)、(110)、(111)、(200)

6、、(210)、(121)、(220)、(221)、(030)、(130)、(311)、(123)。3、玄當浪長為A的(射線照射到園體井岀現(xiàn)衍射線時，曲繃兩個(hid)反射塢的法程菱星多少佑兩個(hkl)反射線的渕程差只上多少？相繃兩個(hkl晶面的潑稈差為入f相邨兩個(HKL)晶面的波隊差為g_4、a-Fe屬立方晶體，點陣參數(shù)a=0.2866。如用CrKaX射線(入=0.2291mn)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：2dsin0=入，故掠射角B=arcsin(入/2),由以上公式得：2d(110)sin0仁入，得01=

7、34.4，同理02=53.1,03=78.2。第三章X射線衍射強度3、洛倫茲因數(shù)是表示什么對衍射強度的影響？其表達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度的影響。洛倫茲因數(shù)綜合了衍射積分強度，參加衍射的晶粒分數(shù)與單位弧長上的積分強度。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

8、多重性因子會隨對稱性不同而改變。5總結(jié)簡單點陣、體心點陣和面心點陣衍射線的系統(tǒng)消光規(guī)律。？答：簡單點陣不存在系統(tǒng)消光，體心點陣衍射線的系統(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，試計算出頭4根線的相對積分強度（不計算A（9）和e-2M,以最強線的強度為100）。頭4根線的B值如下：第四章第五章物相定性分析的原理是什么？對食鹽進行化學(xué)分析與物相定性分析，所得信息有何不同？答：物相定性分析的原理：X射線在

9、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花樣（衍射位置B、衍射強度I），而沒有兩種結(jié)晶物質(zhì)會給出完全相同的衍射花樣，所以我們才能根據(jù)衍射花樣與晶體結(jié)構(gòu)一一對應(yīng)的關(guān)系，來確定某一物相。對食鹽進行化學(xué)分析，只可得出組成物質(zhì)的元素種類（Na,CI等）及其含量，去卩不能說明其存在狀態(tài)，亦即不能說明其是何種晶體結(jié)構(gòu)，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。物相定量分析的原理是什么？試述用K值法進行物相定量分析的過程。答：根據(jù)X射線衍射強度公式，某一物相的相對含量的增加，其衍射線的強度亦隨之增加，所以通過衍射線強度的數(shù)值

10、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射線衍射強度與該物相的相對含量之間不成線性比例關(guān)系，必須加以修正。這是內(nèi)標法的一種，是事先在待測樣品中加入純元素，然后測出定標曲線的斜率即K值。當要進行這類待測材料衍射分析時，已知K值和標準物相質(zhì)量分數(shù)3s，只要測出a相強度Ia與標準物相的強度Is的比值Ia/Is就可以求出a相的質(zhì)量分數(shù)3a。第六章*第七章*第八章電子光學(xué)基礎(chǔ)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

11、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)果分辨率極高，景深和焦長將減?。ㄚ呌?）第九章透射電子顯微鏡（解答之一）4、分別說明成像操作與衍射操作時各級透鏡（像平面與物平面）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，則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，則在熒光屏上得到一幅電子衍射花樣，這就是電子顯微鏡中的電子衍射操作，如圖（b）所示。（解答之二）4.分別說明成像操作與衍射操作時各級透鏡（像平面與物平面）之間的相對位置關(guān)系，并畫出光路圖。

12、答：成像操作時中間鏡是以物鏡的像作為物成像，然后由投影鏡進一步放大投到熒光屏上，即中間鏡的物平面與物鏡的像平面重合；衍射操作是以物鏡的背焦點作為物成像，然后由投影鏡進一步放大投到熒光屏上，即中間鏡的物平面與物鏡的背焦面重合。第十章電子衍射電子衍射與X射線衍射電子衍射與X射線衍射相似，都是以滿足（或基本滿足）布拉格方程作為產(chǎn)生衍射的必要條件。但由于電子波與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）電子衍射中，晶體倒易陣點會發(fā)生擴展，增加了與愛瓦爾德球相交的機會，因而略為偏離布拉格條件的電子束也能發(fā)生衍射；3）由于電子波長短，反射球半徑很大，B角很小

13、的范圍內(nèi)反射球的球面可近似看成平面，從而可以認為電子衍射產(chǎn)生的衍射斑點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）原子對電子的散射能力遠高于它對X射線的散射能力，因而電子衍射束的強度較大，拍攝衍射花樣的曝光時間僅需幾秒鐘。倒易點陣與正點陣之間關(guān)系如何？倒易點陣與晶體的電子衍射斑點之間有何對應(yīng)關(guān)系？第一問：1、倒易矢量垂直于正點陣中相應(yīng)的晶面，或平行于它的法向。2、倒易點陣中的一點代表的正點陣中的一組晶面。3、倒易矢量的長度等于正點陣中相應(yīng)品面間距的倒數(shù)。第二問：1、衍射斑點所對應(yīng)的倒易矢量均基本滿足布拉格條件2、衍射斑點是倒易點陣的與入射矢量垂直的零層倒易面的一部風。3、標準電

14、子衍射花樣是標準零層倒易截面的比例圖像，關(guān)系為：R=Kg4、衍射斑點所對應(yīng)的各倒易點的結(jié)構(gòu)因子均不為零5、偏離矢量小于Smax倒易點才能出現(xiàn)在衍射花樣中。畫出fee和bee晶體的倒易點陣，并標出基本矢量a*,b*,c*。答：倒易點陣與正點陣互為倒易。(課本124頁圖10-2)何為晶帶定理和零層倒易截面？說明同一晶帶中各晶面及其倒易矢量與晶帶軸之間的關(guān)系。答：晶體中，與某一晶向uvw平行的所有晶面(HKL)屬于同一晶帶，稱為uvw晶帶，該晶向uvw稱為此晶帶的晶帶軸，它們之間存在這樣的關(guān)系：Hu+Kv+Lw=0取某點O*為倒易原點，則該晶帶所有晶面對應(yīng)的倒易矢(倒易點)將處于同一倒易平面中，這個倒易平面與Z垂直。由正、倒空間的對應(yīng)關(guān)系，與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,且因為過原點0*,則稱為0層倒易截面(uvw)*。7.為何對稱入射(B/uv