您好,欢迎访问三七文档
当前位置:首页 > 行业资料 > 冶金工业 > 中科院x射线考试2013年怀柔园区试题参考答案
中国科学院研究生院课程编号:312012H怀柔园区试题课程名称:X射线晶体学(一)2013-2014秋季学期任课教师:王焕华1.(10分)(非生化类专业必须选3-A;生化类专业可任选一题。可多选,但不多得分)(1-A)(非生化类专业必选)某人使用Cu靶X光机作为光源测量一个晶体样品的X射线衍射,发现衍射谱(横坐标2从左向右由小变大)中靠近主峰左侧有一个强度较弱的伴峰(见下面左侧示意图),他先是确定了该主峰是来自某一晶面的K1衍射,随后他猜测左侧伴峰来自同一晶面的K2衍射成分,请你帮忙判断该猜测是否成立(4分),简要写出理由(6分)。【答】:该猜测不成立。因为K2的波长比K1的波长大,根据布拉格公式,同一晶面的K2衍射峰应该出现在K1衍射峰的右侧。(1-B)(生化类专业选作)下图所示的布拉菲点阵属于六角晶系,以常用的密勒指数的对称形式写出下面右侧图中过ABC的晶面(C点处于竖直方向相邻阵点的中心)的所有等效晶面(6分),并指出该晶系的特征对称元素(4分)。【参答】:共12个对称晶面(略)(写对4个以上就得全分,多写而写错者不扣分)。一个六度对称轴(6)。120caABC120caABC(1-A)衍射谱示意图(1-B)六角晶系点阵和过ABC的晶面2.(20分)请简要分析回答:(1)一个单晶薄膜样品,如果其厚度方向(面外方向)上只有一个晶粒,那么用衍射仪的什么扫描方式、在哪个方向上扫描能测出该薄膜的厚度?如何由实验数据获得厚度?能否通过某一衍射峰的摇摆曲线获得厚度?为什么?(15分)(2)单晶和多晶的摇摆曲线有什么不同?(3)如果多晶样品的一个特定的衍射峰的摇摆曲线在180角范围内有两个衍射峰,说明什么?(材料类专业(2)、(3)问题任选其一答对可得5分;物理类专业两问题都答对方可得5分)。【参答】:(1)-2扫描;沿面外方向(或表面法向);利用谢乐公式,因为厚度方向上只有一个晶粒,所以该方向上的晶粒尺寸就是薄膜厚度;不能,因为摇摆曲线测量的方向与厚度方向垂直,而且其宽度主要包含了晶粒间取向偏离平均取向的部分。(15分)(2)单晶样品的摇摆曲线的FWHM很窄,多晶样品的FWHM很宽,甚至在360范围内恒定(对粉晶取向均匀的情况)。(5/2.5分)2(deg.)I(3)特定的衍射峰的摇摆曲线如果在180角范围内有(两个)衍射峰,说明晶粒分布有(两个)择优取向((5/2.5分)。3.(20分)采用劳厄法测量Si单晶的衍射花样,假设二维探测器对样品所张的立体角足够大,试回答:(1)在二维探测器上能否出现(001)、(002)、(003)及其对称晶面的分离的衍射斑点?写出必要的分析依据;(2)衍射角最小的衍射斑点来自那个晶面族?简要写出必要的分析过程。【参答】:(如果考虑实际Si晶体系统消光不完全)(001)、(002)、(003)这几个晶面互相平行,与入射光的夹角相等,所以布拉格条件选择出的衍射光线的衍射角相同,因此这几个衍射斑重合,不分离。对称晶面(010)、(020)等的衍射点与前者分离,但一般不能同时满足布拉格条件,所以不出现。(答对前者蓝色部分即可得全分;用系统消光作答也可,但因为缺少针对方法的分析,少得2分)(理论上简要分析后得出结论:)如果入射光的波长范围足够大,而且最小波长足够小,那么衍射角最小的衍射点来自与入射光线夹角最小的那个晶面族。(实际上入射光最小波长有限,理论上满足布拉格条件的晶面的衍射通常小到可忽略,实际波长等实验要素不知道,所以,对本问题可简化作答:如果考虑(001)等面实际上系统消光不完全,则最小衍射角的晶面族为{100};如果粗略按照金刚石结构的系统消光来回答,最小衍射角对应的晶面族为{111}。两种回答都给全分)。4.(25分)(非生化类专业必须选3-A;生化类专业可任选一题。可多选,但不多得分)(3-A)(非生化专业必选)我们知道,原子散射因子f总是随着散射角2的增大而减小,但是,SrTiO3单晶样品的2联动扫描谱中,高角处的(002)衍射峰的强度却比低角处的(001)衍射峰强(假设实验条件是Mo转靶X光源,=0.71Å)。请分析原因(不考虑德拜-谢勒因子,不考虑异常色散校正),并指出决定(002)峰强度高于(001)峰强度的关键因素,计算该因素在(002)峰和(001)峰处的解析表达式(用符号表示即可,不需要计算数值,例如,A离子在(421)、B离子(303)衍射峰处的原子散射因子分别记为fA(421)和fB(303))。【参答】:(类作业题,略)(3-B)(生化类专业选作)在粉末样品的X射线衍射实验中,各项因素都做了仔细的测量和校正,但2扫描谱中各衍射峰的强度仍然比X射线衍射运动学理论计算的峰值小,简要回答其原因是什么(10分)。要使该样品的衍射数据更好地适合运动学理论结构精修,应在样品制备上作何改进(5分)?怎样用衍射仪区分样品是单晶体还是多晶体?(10分)【参答】:(初级消光;次级消光;充分研磨使晶粒细小;后略)5.(25分)已知Eu2Ti2O7呈立方结构,其空间群符号为Fd3m,晶格常数为10.193Å。在测量Eu2Ti2O7粉末样品的X射线衍射谱之前,先用Si(111)单晶片(a=5.428Å)校准所用的X射线波长,测得Si(111)衍射峰位置在=14.6350,2=28.4574。随后采用-2扫描得到的粉末样品的X射线衍射谱如图所示。请根据图中A、B、C三个衍射峰的峰位计算确定其衍射面指数,写出必要的解决步骤(只写对答案不给分),并在图中括号内标出衍射面指数。试:1)Eu2Ti2O7的点阵型式是什么?(2分)2)确定所用的X射线的波长(精确到小数点后第四位);(5分)3)根据图中标出的衍射峰A,B,C的峰位角,计算确定它们各自对应的衍射指数,写出必要步骤,并在后面的括号中标明。(15分)4)该衍射谱出现了较高衍射指数,原因是什么?(3分)【略解】:(1)由Eu2Ti2O7的空间群符号中的F可知,其点阵型式是面心立方点阵。(2)Si(111)面间距:13386.33428.5222111lkhad(Å)由布拉格公式可得X射线波长=2d111sin(2/2)=2×3.13386×sin(28.4574/2)=1.5406(Å)(利用2值3分)(3)(4)该衍射谱出现较高指数的衍射峰是因为晶格常数与X光波长相比较大(或者说晶格常数较大)。因为根据布拉格公式和晶面间距公式,晶格常数较大,则晶面间距较大,对应的衍射角较小,所以较高指数晶面的衍射峰可以出现在探测角度范围内。(所以,遇到问题请分析,不要生搬硬套一些知识)
本文标题:中科院x射线考试2013年怀柔园区试题参考答案
链接地址:https://www.777doc.com/doc-6753424 .html