材料分析测试方法练习与答案

1第一章一、选择题1.用来进行晶体结构分析的X射线学分支是（B）A.X射线透射学；B.X射线衍射学；C.X射线光谱学；D.其它2.M层电子回迁到K层后，多余的能量放出的特征X射线称（B）A.Kα；B.Kβ；C.Kγ；D.Lα。3.当X射线发生装置是Cu靶，滤波片应选（C）A．Cu；B.Fe；C.Ni；D.Mo。4.当电子把所有能量都转换为X射线时，该X射线波长称（A）A.短波限λ0；B.激发限λk；C.吸收限；D.特征X射线5.当X射线将某物质原子的K层电子打出去后，L层电子回迁K层，多余能量将另一个L层电子打出核外，这整个过程将产生（D）（多选题）A.光电子；B.二次荧光；C.俄歇电子；D.（A+C）二、正误题1.随X射线管的电压升高，λ0和λk都随之减小。（）2.激发限与吸收限是一回事，只是从不同角度看问题。（）3.经滤波后的X射线是相对的单色光。（）4.产生特征X射线的前提是原子内层电子被打出核外，原子处于激发状态。（）5.选择滤波片只要根据吸收曲线选择材料，而不需要考虑厚度。（）三、填空题1.当X射线管电压超过临界电压就可以产生连续X射线和特征X射线。2.X射线与物质相互作用可以产生俄歇电子、透射X射线、散射X射线、荧光X射线、光电子、热、、。3.经过厚度为H的物质后，X射线的强度为。4.X射线的本质既是波长极短的电磁波也是光子束，具有波粒二象性性。5.短波长的X射线称，常用于；长波长的X射线称，常用于。2习题1.X射线学有几个分支？每个分支的研究对象是什么？2.分析下列荧光辐射产生的可能性，为什么？（1）用CuKαX射线激发CuKα荧光辐射；（2）用CuKβX射线激发CuKα荧光辐射；（3）用CuKαX射线激发CuLα荧光辐射。3.什么叫“相干散射”、“非相干散射”、“荧光辐射”、“吸收限”、“俄歇效应”、“发射谱”、“吸收谱”？4.X射线的本质是什么？它与可见光、紫外线等电磁波的主要区别何在？用哪些物理量描述它？5.产生X射线需具备什么条件？6.Ⅹ射线具有波粒二象性，其微粒性和波动性分别表现在哪些现象中？7.计算当管电压为50kv时，电子在与靶碰撞时的速度与动能以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大动能。8.特征X射线与荧光X射线的产生机理有何异同？某物质的K系荧光X射线波长是否等于它的K系特征X射线波长？9.连续谱是怎样产生的？其短波限VeVhc301024.1与某物质的吸收限kkkVeVhc31024.1有何不同（V和VK以kv为单位）？10.Ⅹ射线与物质有哪些相互作用？规律如何？对x射线分析有何影响？反冲电子、光电子和俄歇电子有何不同？11.试计算当管压为50kv时，Ⅹ射线管中电子击靶时的速度和动能，以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大能量是多少？12.为什么会出现吸收限？K吸收限为什么只有一个而L吸收限有三个？当激发X系荧光Ⅹ射线时，能否伴生L系？当L系激发时能否伴生K系？13.已知钼的λKα＝0.71Å，铁的λKα＝1.93Å及钴的λKα＝1.79Å，试求光子的频率和能量。试计算钼的K激发电压，已知钼的λK＝0.619Å。已知钴的K激发电压VK＝7.71kv，试求其λK。14.X射线实验室用防护铅屏厚度通常至少为lmm，试计算这种铅屏对CuKα、MoKα辐射的透射系数各为多少？15.如果用1mm厚的铅作防护屏，试求CrKα和MoKα的穿透系数。16.厚度为1mm的铝片能把某单色Ⅹ射线束的强度降低为原来的23.9％，试求这种Ⅹ射线的波长。试计算含Wc＝0.8％，Wcr＝4％，Ww＝18％的高速钢对MoKα辐射的质量吸收系数。17.欲使钼靶Ⅹ射线管发射的Ⅹ射线能激发放置在光束中的铜样品发射K系荧光辐射，问需加的最低的管压值是多少？所发射的荧光辐射波长是多少？18.什么厚度的镍滤波片可将CuKα辐射的强度降低至入射时的70％？如果入射X射线束中Kα和Kβ强度之比是5：1，滤波后的强度比是多少？已知μmα＝49.03cm2／g，μmβ＝290cm2／g。19.如果Co的Kα、Kβ辐射的强度比为5：1，当通过涂有15mg／cm2的Fe2O3滤波片后，强度比是多少？已知Fe2O3的ρ=5.24g／cm3，铁对CoKα的μm＝371cm2／g，氧对CoKβ的3μm＝15cm2／g。20.计算0.071nm（MoKα）和0.154nm（CuKα）的Ⅹ射线的振动频率和能量。（答案：4.23×1018s-l，2.80×10-l5J，1.95×1018s-1，l.29×10-15J）21.以铅为吸收体，利用MoKα、RhKα、AgKαX射线画图，用图解法证明式（1-16）的正确性。（铅对于上述Ⅹ射线的质量吸收系数分别为122.8，84.13，66.14cm2／g）。再由曲线求出铅对应于管电压为30kv条件下所发出的最短波长时质量吸收系数。22.计算空气对CrKα的质量吸收系数和线吸收系数（假设空气中只有质量分数80％的氮和质量分数20％的氧，空气的密度为1.29×10-3g／cm3）。（答案：26.97cm2／g，3.48×10-2cm-123.为使CuKα线的强度衰减1／2，需要多厚的Ni滤波片？（Ni的密度为8.90g／cm3）。CuKα1和CuKα2的强度比在入射时为2：1，利用算得的Ni滤波片之后其比值会有什么变化？24.试计算Cu的K系激发电压。（答案：8980Ⅴ）25.试计算Cu的Kαl射线的波长。（答案：0.1541nm）.第二章一、选择题1.有一倒易矢量为cbag22，与它对应的正空间晶面是（）。A.（210）；B.（220）；C.（221）；D.（110）；。2.有一体心立方晶体的晶格常数是0.286nm，用铁靶Kα（λKα=0.194nm）照射该晶体能产生（）衍射线。A.三条；B.四条；C.五条；D.六条。3.一束X射线照射到晶体上能否产生衍射取决于（）。A．是否满足布拉格条件；B．是否衍射强度I≠0；C．A+B；D．晶体形状。4.面心立方晶体（111）晶面族的多重性因素是（）。A．4；B．8；C．6；D．12。二、正误题1.倒易矢量能唯一地代表对应的正空间晶面。（）2.X射线衍射与光的反射一样，只要满足入射角等于反射角就行。（）3.干涉晶面与实际晶面的区别在于：干涉晶面是虚拟的，指数间存在公约数n。（）4.布拉格方程只涉及X射线衍射方向，不能反映衍射强度。（）5.结构因子F与形状因子G都是晶体结构对衍射强度的影响因素。（）三、填空题1.倒易矢量的方向是对应正空间晶面的；倒易矢量的长度等于对应。2.只要倒易阵点落在厄瓦尔德球面上，就表示该满足条件，能产生。3.影响衍射强度的因素除结构因素、晶体形状外还有，，，。4.考虑所有因素后的衍射强度公式为，对于粉末4多晶的相对强度为。5.结构振幅用表示，结构因素用表示，结构因素=0时没有衍射我们称或。对于有序固溶体，原本消光的地方会出现。四、名词解释1.倒易点阵——2.系统消光——3.衍射矢量——4.形状因子——5.相对强度——1、试画出下列晶向及晶面（均属立方晶系）：[111]。[121]，[212]，（010）（110），（123）（211）。2、下面是某立方晶系物质的几个晶面间距，试将它们从大到小按次序重新排列。（123）（100）（200）（311）（121）（111）（210）（220）（030）（221）（110）3、当波长为的X射到晶体并出现衍射线时，相邻两个（hkl）反射线的程差是多少？相邻两个（HKL）反射线的程差又是多少？4、画出Fe2B在平行于（010）上的部分倒易点。Fe2B属正方晶系，点阵参数a=b=0.510nm,c=0.424nm。5、判别下列哪些晶面属于[111]晶带：（110），（133），（112），（132），（011），（212）。6、试计算（311）及（132）的共同晶带轴。7、铝为面心立方点阵，a=0.409nm。今用CrKa（=0.209nm）摄照周转晶体相，X射线垂直于[001]。试用厄瓦尔德图解法原理判断下列晶面有无可能参与衍射：（111），（200），（220），（311），（331），（420）。8、画出六方点阵（001）*倒易点，并标出a*,b*，若一单色X射线垂直于b轴入射，试用厄尔德作图法求出（120）面衍射线的方向。9、试简要总结由分析简单点阵到复杂点阵衍射强度的整个思路和要点。10、试述原子散射因数f和结构因数2HKLF的物理意义。结构因数与哪些因素有关系?11、计算结构因数时，基点的选择原则是什么?如计算面心立方点阵，选择(0，0，0)（1，1，0）、(0，1，0)与(1，0，0)四个原子是否可以，为什么?512、当体心立方点阵的体心原子和顶点原子种类不相同时，关于H+K+L=偶数时，衍射存在，H+K+L=奇数时，衍射相消的结论是否仍成立?13、计算钠原子在顶角和面心，氯原子在棱边中心和体心的立方点阵的结构因数，并讨论。14、今有一张用CuKa辐射摄得的钨(体心立方)的粉末图样，试计算出头四根线条的相对积分强度[不计e-2M和A（）]。若以最强的一根强度归一化为100，其他线强度各为多少?这些线条的值如下，按下表计算。线条/(*)HKLP1sinnmfF2ΦPF2Φ强度归一化123420.329.236.443.6第三章五、选择题1.最常用的X射线衍射方法是（）。A.劳厄法；B.粉末多法；C.周转晶体法；D.德拜法。2.德拜法中有利于提高测量精度的底片安装方法是（）。A.正装法；B.反装法；C.偏装法；D.A+B。3.德拜法中对试样的要求除了无应力外，粉末粒度应为（）。A.325目；B.250目；C.在250-325目之间；D.任意大小。4.测角仪中，探测器的转速与试样的转速关系是（）。A.保持同步1﹕1；B.2﹕1；C.1﹕2；D.1﹕0。5.衍射仪法中的试样形状是（）。A.丝状粉末多晶；B.块状粉末多晶；C.块状单晶；D.任意形状。六、正误题1.大直径德拜相机可以提高衍射线接受分辨率，缩短暴光时间。（）2.在衍射仪法中，衍射几何包括二个圆。一个是测角仪圆，另一个是辐射源、探测器与试样三者还必须位于同一聚焦圆。（）3.选择小的接受光栏狭缝宽度，可以提高接受分辨率，但会降低接受强度。（）4.德拜法比衍射仪法测量衍射强度更精确。（）5.衍射仪法和德拜法一样，对试样粉末的要求是粒度均匀、大小适中，没有应力。（）七、填空题61.在粉末多晶衍射的照相法中包括、和。2.德拜相机有两种，直径分别是和Φmm。测量θ角时，底片上每毫米对应º和º。3.衍射仪的核心是测角仪圆，它由、和共同组成。4.可以用作X射线探测器的有、和等。5.影响衍射仪实验结果的参数有、和等。八、名词解释1.偏装法——2.光栏——3.测角仪——4.聚焦圆——5.正比计数器——6.光电倍增管——习题：1.CuKα辐射（λ=0.154nm）照射Ag（f.c.c）样品，测得第一衍射峰位置2θ=38°，试求Ag的点阵常数。2.试总结德拜法衍射花样的背底来源，并提出一些防止和减少背底的措施。3.粉末样品颗粒过大或过小对德拜花样影响如何？为什么？板状多晶体样品晶粒过大或过小对衍射峰形影响又如何？4.试从入射光束、样品形状、成相原理（厄瓦尔德图解）、衍射线记录、衍射花样、样品吸收与衍射强度（公式）、衍射装备及应用等方面比较衍射仪法与德拜法的异同点。5.衍射仪与聚焦相机相比，聚焦几何有何异同？6.从一张简单立方点阵物的德拜相上，已求出四根高角度线条的θ角（系由CuKα所产生）及对应的干涉指数，试用“a-cos2θ”的图解外推法求出四位有效数字的点阵参数。HKL532620443541611540621θ.角72.0877.9381.1187.447.根据上题所给数据用柯亨法计算点阵参数至四位有效数字。8.用背射平板相机测定某种钨粉的点阵参数。从底片上量得钨的400衍射环直径2Lw＝51.20毫米，用氮化钠为标准样，其640衍射环直径2LNaCl＝36.40毫米。若此