无机材料测试技术的课后答案(共10篇).docx

为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划无机材料测试技术的课后答案(共10篇)　　1、X射线产生的基本条件是什么？X射线的性质有哪些?　　答：X射线产生的基本条件：　　(1)产生自由电子　　(2)使电子做定向高速运动　　(3)在其运动的路径上设置一个障碍物，使电子突然减速　　X射线的性质：　　X射线肉眼看不见，可使物质发出可见的荧光，使照相底片感光，使气体电离X射线沿直线传播，经过电场或磁场不发生偏转，具有很强的穿透能力，可被吸收强度衰减，杀伤生物细胞　　2、连续X射线谱及特征X射线谱的产生机理是什么？　　答：连续X射线谱的产生机理：　　当高速电子流轰击阳极表面时，电子运动突然受到阻止，产生极大的负加速度，一个带有负电荷的电子在受到这样一种加速度时，电子周围的电磁场将发生急剧的变化，必然要产生一个电磁波，该电磁波具有一定的波长而数量极大的电子流射到阳极靶上时，由于到达靶面上的时间和被减速的情况各不相同，因此产生的电磁波将具有连续的各种波长，形成连续X射线谱　　特征X射线谱的产生机理：　　当X射线管电压加大到某一临界值Vk时，高速运动的电子动能足以将阳极物质原子的K层电子给激发出来。

于是低能级上出现空位，原子系统能力升高，处于不稳定的激发状态，随后高能级电子跃迁到K层空位，使原子系统能量降低重新趋于稳定在这个过程中，原子系统内电子从高能级向低能级的这种跃迁，多余的能量将以光子的形式辐射出特征X射线　　3、以表中的元素为例，说明X射线K系波长随靶材原子序数的变化规律，并加以解释？　　?Z-??，靶材原子序数越大，X射线K系波长越小c=eVk，X射线Kλk靶材的原子序数越大，对于同一谱系，所需激发电压越高，h　　系波长越小　　4、什么是X射线强度、X射线相对强度、X射线绝对强度？　　答：X射线强度是指垂直于X射线传播方向的单位面积上在单位时间内通过的光子数目的能量总和　　5、为什么X射线管的窗口要用Be做，而防护X光时要用Pb板？答：I-??t=em，Be吸收系数和密度比较小，强度透过的比较大；而Pb吸收系数I0　　和密度比较大，强度透过的比较小因此X射线管的窗口要用Be做，而防护X光时要用Pb板　　6、解释X射线的光电效应、俄歇效应与吸收限，吸收限的应用有哪些？　　答：光电效应：X射线与物质作用，具有足够能量的X射线光子激发掉原子K层的电子，外层电子跃迁填补，多余能量辐射出来，被X射线光子激发出来的电子称为光电子，所辐射的X射线称为荧光X射线，这个过程称为光电效应。

俄歇效应：原子在X射线光子的作用下失掉一个K层电子，它所处状态为K激发态，当一个L2层电子填充这个空位后，就会有数值等于EL2-Ek的能量释放出来，当这个能量EL2-Ek>EL，它就有可能使L2、L3、M、N等层的电子逸出，产生相应的电子空位，而这被Kα荧光X射线激发出的电子称为俄歇电子，这个过程称为俄歇效应　　7、说明为什么对于同一材料其λk20)　　使K层电子变成自由电子需要的能量是ωK，亦即可引起激发态的入射光量子能量必须达到此值　　??　　?　　I???d??KiZU　　2　　h?K?　　hc?K　　??K?eU　　K　　?K?　　U　　K　　从X射线激发光电效应的角度，称λK为激发限；从X射线被物质吸收的角度，称λK为吸收限产生光电效应条件：X射线波长必须小于吸收限λK4、俄歇效应　　原子中一个K层电子被入射光量子击出后，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光量子的方式放出，而是另一个L层电子获得能量跃出吸收体，这样一个K层空位被两个L层空位代替的过程称俄歇效应，跃出的L层电子称俄歇电子　　每种原子的俄歇电子均具有一定的能量，测定俄歇电子的能量，即可确定该原子的种类，所以可利用俄歇电子能谱作元素的成分分析。

　　俄歇电子的能量很低，一般为几百电子伏，能够检测到的只是表面两三个原子层发出的俄歇电子，因此，俄歇谱仪是研究物质表面微区成分的有力工具5、简述特征X射线谱的产生机理　　特征X射线谱的产生机理与阳极物质的原子内部结构紧密相关的　　原子系统内的电子按泡利不相容原理和能量最低原理分布于各个能级在电子轰击阳极的过程中，当某个具有足够能量的电子将阳极靶原子的内层电子击出时，于是在低能级上出现空位，系统能量升高，处于不稳定激发态较高能级上的电子向低能级上的空位跃迁，并以光子的形式辐射出标识X射线谱　　第二章X射线运动学衍射理论　　1、简述倒易矢量的定义及性质　　在倒易点阵中,从倒易原点到任一倒易点的矢量称倒易矢量g*g*hkl=ha　　?　　?kb　　?　　?　　?lc　　两个性质:　　1.g*矢量垂直于正点阵中的晶面g*//N(晶面法线)2.g*矢量的长度等于其对应晶面间距的倒数g*hkl=1/dhkl　　2、粉末多晶法采用什么X射线？衍射圆锥是如何形成的？　　用单色光照射多晶粉末样品的方法称粉末多晶法　　多晶粉末中含有大量小晶粒，这些小晶粒的倒易点阵共有同一倒易原点O*，但各自的位向不同同一晶面的倒易点分布在不同的空间位置，但距O*的距离相等。

所以，同一晶面的倒易点是分布在以该晶面倒易矢量长度为半径的球面上不同晶面的倒易点分布在不同半径的球面上由这些倒易点构成的球称为倒易球　　当倒易球与反射球相交，交线是一个圆环，这个圆环实际上是由同一晶面不同位向的倒易点构成的，显然环上每一点都满足衍射条件，可以产生衍射　　用直线将圆环与试样中心连起来就构成一个圆锥，圆锥上每一条母线都是一条衍射线，这个圆锥称为反射圆锥　　3、简述结构因子的意义并计算体心点阵、面心点阵的结构因子　　结构因子　　(　　结构因子意义：F是以一个电子散射波振幅为单位所表征的晶胞散射波振幅，也称结构振幅，即　　L　　结构因子F仅与原子种类和原子在晶胞中的位置有关，而与晶胞的形状和大小无关　　产生衍射的充分条件：满足布拉格方程且FHKL≠0　　布拉格方程:2dsin??n?　　体心点阵:体心点阵每个晶胞中有两个同类原子，坐标分别为(000)、(1/2,1/2,1/2),则：　　FHKL?fe　　i2?(H?0?K?0?L?0)　　?fe　　i2?(H??K??L?)　　2　　2　　2　　111　　?f[1?e　　i?(H?K?L)　　]　　当H＋K＋L＝偶数时，F＝2f；当H＋K＋L＝奇数时，F＝0。

　　结论：对体心点阵来说，只有H＋K＋L为偶数的晶面才能产生衍射，H＋K＋L为奇数的晶面不能产生衍射　　面心点阵:面心点阵每个晶胞中有4个同类原子，坐标分别为(000)、(1/2,1/2,0)、(1/2,0,1/2)、(0,1/2,1/2,),　　则　　：　　i2?(H?　　12　　?K?0?L?　　12)　　FHKL?fe　　i2?(H?0?K?0?L?0)　　i?(H?K)　　?fe　　i2?(H?　　12　　?K?　　12　　?L?0)　　?fe?fe　　i2?(H?0?K?　　12　　?L?　　12　　)　　?f[1?e?e　　i?(H?L)　　?e　　i?(K?L)　　]　　当H、K、L全为奇数或偶数时，则、、均为偶数，F＝4f；　　当H、K、L中有2个奇数一个偶数或2个偶数1个奇数时，则、、中总有两项为奇数一项为偶数，F＝0　　4、论述为什么X射线衍射可分析晶体结构？　　X射线能够揭示衍射晶体的结构特征，取决于两个方面：1、X射线衍射束方向反映了晶胞的形状和大小；　　2、X射线衍射束的强度反映了晶胞中的原子位置与种类　　第四章X射线衍射方法的应用　　1、X射线点阵常数精确测定中的关键是什么？　　X射线测定点阵常数是一种间接方法，它直接测量的是某一衍射线条对应的θ角，然后通过晶面间距公式、布拉格方程计算出点阵常数。

λ是入射特征X射线的波长，是经过精确测定的，有效数字可达7位数，对于一般分析测定工作精度已经足够了干涉指数是整数无所谓误差影响点阵常数精度的关键因素是sinθ　　2、简述X射线物相定性分析的原理及判据　　原理：X射线物相分析是以晶体结构为基础，通过比较晶体衍射花样来进行分析的　　对于晶体物质来说，各种物质都有自己特定的结构参数，结构参数不同则X射线衍射花样也就各不相同，所以通过比较X射线衍射花样可区分出不同的物质　　当多种物质同时衍射时，其衍射花样也是各种物质自身衍射花样的机械叠加它们互不干扰，相互独立，逐一比较就可以在重叠的衍射花样中剥离出各自的衍射花样，分析标定后即可鉴别出各自物相　　目前已知的晶体物质已有成千上万种事先在一定的规范条件下对所有已知的晶体物质进行X射线衍射，获得一套所有晶体物质的标准X射线衍射花样图谱，建立成数据库　　当对某种材料进行物相分析时，只要将实验结果与数据库中的标准衍射花样图谱进行比对，就可以确定材料的物相　　判据：通常用d和I的数据代表衍射花样用d-I数据作为定性相分析的基本判据　　定性相分析方法是将由试样测得的d-I数据组与已知结构物质的标准d-I数据组进行对比，以鉴定出试样中存在的物相。

　　3、如何利用K值法进行物相的定量分析？　　测定KSA值制备WA’：WS’＝1：1的两相混合试样，则：KS　　A　　?　　IAIS　　制备复合试样往原试样中掺入与测定KSA值相同的内标物质，含量可不同测量复合试样，精确测量IA、IS　　'　　WA?　　求待测相含量　　IAISWA　　?　　'　　WSKS　　'　　'　　A　　WA?　　注：也可通过下式计算　　1?WS　　例题：试样：由莫莱石，石英和方解石三个相组成；　　内标物质：刚玉，向待测试样中的参入量为；各个待测相的KSj：KAM＝；KAQ＝；KAC＝；复合样中各峰的强度：IQ＝8604，IM＝922，IC＝6660，IA＝4829；求各个相的含量　　4、一试样由ZnO、KCl、LiF三个物相组成，以Al2O3为内标物质，向待测试样中的参入量为%，根据下表中的数据，利用K值法计算原始试样中各个物相的含量　　第五章电子光学基础　　1、电磁透镜使电子束聚焦原理　　当电子在电场中运动，由于电场力的作用，电子会发生折射我们将两个同轴圆筒带上不同电荷，两个圆筒之间形成一系列弧形等电位面族，散射的电子在圆筒内运动时受电场力作用在等电位面处发生折射并会聚于一点。

这样就构成了一个最简单的静电透镜2、电磁透镜的像差、球差、像散、色差的形成及影响因素(α)　　像差分成两类，即几何像差和色差几何像差是因为透镜磁场几何形状上的缺陷而造成的几何像差主要指球差和像散　　球差即球面像差，是由于电磁透镜的中心区域和边缘区域对电子的折射能力不符合预定的规律而造成的离开透镜主轴较远的电子比主轴附近的电子被折射程度过大　　减小球差系数和孔径半角可以减小球差，尤其是孔径半角的减小可以显著地减小球差　　像散是由透镜磁场的非旋转对称而引起的产生原因：极靴内孔不圆、上下极靴的轴线错位、制作极靴的材料材质不均匀以及极靴孔周围局部污染等　　影响因素：像散系数和孔径半角　　色差是由于电子波的波长或能量发生一定幅度的改变而造成的在色差系数和孔径半角一定的情况下，电子能量的波动是主要影响因素3、分辨率影响因素：衍射效应、像差　　衍射效。