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材料分析方法同步練習題

試題 時間:2021-08-31 手機版

材料分析方法同步練習題

第一章 X 射線物理學基礎

  1、在原子序24(Cr)到74(W)之間選擇7 種元素,根據它們的特征譜波長(Kα),用圖解法驗證莫塞萊定律。(答案略)

  2、若X 射線管的額定功率為1.5KW,在管電壓為35KV 時,容許的最大電流是多少? 答:1.5KW/35KV=0.043A。

  4、為使Cu 靶的Kβ線透射系數是Kα線透射系數的1/6,求濾波片的厚度。

  答:因X 光管是Cu 靶,故選擇Ni 為濾片材料。查表得:μ m α =49.03cm2/g,μ mβ =290cm2/g, 有公式, , ,故: ,解得:t=8.35um t

  6、欲用Mo 靶X 射線管激發Cu 的熒光X 射線輻射,所需施加的最低管電壓是多少?激發出的熒光輻射的波長是多少?

  答:eVk=hc/λ

  Vk=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為普郎克常數,其值等于6.626×10-34

  e為電子電荷,等于1.602×10-19c

  故需加的最低管電壓應≥17.46(kv),所發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

  答:⑴ 當χ 射線通過物質時,物質原子的電子在電磁場的作用下將產生受迫振動,受迫振動產生交變電磁場,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。

  ⑵ 當χ 射線經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χ 射線長的χ 射線,且波長隨散射方向不同而改變,這種散射現象稱為非相干散射。

  ⑶ 一個具有足夠能量的χ 射線光子從原子內部打出一個K 電子,當外層電子來填充K 空位時,將向外輻射K 系χ 射線, 這種由χ 射線光子激發原子所發生的輻射過程,稱熒光輻射。或二次熒光。

  ⑷ 指χ 射線通過物質時光子的能量大于或等于使物質原子激發的能量,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K 層時所作的功W,稱此時的光子波長λ 稱為K 系的吸收限。

  ⑸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。

第二章 X 射線衍射方向

  2、下面是某立方晶第物質的幾個晶面,試將它們的面間距從大到小按次序重新排列:(123),(100),(200),(311),(121), (111),(210),(220),(130),(030),(221),(110)。

  答:立方晶系中三個邊長度相等設為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)、(210)、(121)、(220)、(221)、(030)、(130)、(311)、(123)。

  4、α-Fe 屬立方晶體,點陣參數a=0.2866。如用CrKαX 射線(λ=0.2291mm)照射,試求(110)、(200)及(211)可發生衍射的掠射角。

  答:立方晶系的晶面間距: = a / ,布拉格方程:2dsinθ =λ ,故掠射角θ =arcsin(λ /2 ),由以上公式得: 2d(110)sinθ 1=λ ,得θ 1=34.4°,同理θ 2=53.1°,θ 3=78.2°。

  6、判別下列哪些晶面屬于[111]晶帶:(110),(231),(231),(211),(101),(133),(112),(132),(011),(212)。

  答:(110)、(231)、(211)、(112)、(101)、(011)屬于[111]晶帶。因為它們符合晶帶定律公式:hu+kv+lw=0

  7、試計算(311)及(132)的共同晶帶軸。

  答:由晶帶定律:hu+kv+lw=0,得:-3u+v+w=0 (1) , -u-3v+2w=0 (2) ,聯立兩式解得:w=2v, v=u, 化簡后其晶帶軸為:[112]。

第三章 X 射線衍射強度

  1、用單色X 射線照射圓柱柱多晶體試樣,其衍射線在空間將形成什么圖案?為攝取德拜圖相,應當采用什么樣的底片去記錄?

  答:當單色X 射線照射圓柱柱多晶體試樣時,衍射線將分布在一組以入射線為軸的圓錐而上。在垂直于入射線的平底片所記錄到的衍射花樣將為一組同心圓。此種底片僅可記錄部分衍射圓錐,故通常用以試樣為軸的圓筒窄條底片來記錄。

  2、原子散射因數的物理意義是什么?某元素的原子散射因數與其原子序數有何關系? 答:(1)原子散射因數f是一個原子中所有電子相干散射波的合成振幅與單個電子相干散射波的振幅的比值。它反映了原子將X 射線向某一個方向散射時的散射效率。

  (2)原子散射因數與其原子序數有何關系,Z 越大,f 越大。因此,重原子對X 射線散射的能力比輕原子要強。

  3、洛倫茲因數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:洛倫茲因數是表示幾何條件對衍射強度的影響。洛倫茲因數綜合了衍射積分強度,參加衍射的晶粒分數與單位弧長上的積分強度。

  4、多重性因數的物理意義是什么?某立方第晶體,其{100}的多重性因數是多少?如該晶體轉變為四方系,這個晶體的多重性因數會發生什么變化?為什么?

  答:(1)表示某晶面的等同晶面的數目。多重性因數越大,該晶面參加衍射的幾率越大,相應衍射強度將增加。(2)其{100}的多重性因子是6;(3)如該晶體轉變為四方晶系多重性

  因子是4;(4)這個晶面族的多重性因子會隨對稱性不同而改變。

  6、多晶體衍射的積分強度表示什么?今有一張用CuKα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(θ)和e-2M,以最強線的強度為100)。頭4 根線的θ值如下:

  答:多晶體衍射的積分強度表示晶體結構與實驗條件對衍射強度影響的總和 I = I0 λ3 32πR( e2 mc2 )2 V VC2 P|F|2φ(θ)A(θ)e2M

  即:查附錄表F (p314),可知:20.20 Ir = P F 2 1+COS2θ sin2θcos θ = 14.12; 29.20 Ir = P F 2 1+COS2θ sin2 θcos θ = 6.135 ; 36.70 Ir = P F 2 1+COS2θ sin2θcos θ = 3.777 ; 43.60Ir = P F 2 1+COS2θ sin2 θcos θ = 2.911

  不考慮A(θ) )、 e2M 、 P 和|F|2 I1=100; I2=6.135/4.12=43.45; I3=3.777/14.12=26.75; I4=2.911/4.12=20.62

  頭4 根線的相對積分強度分別為100、43.45、26.75、20.26。


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