材料分析方法答案及题型

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( ) 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( ) 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( )

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. 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( ) (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 X射线和 X射线。 2. X射线与物质相互作用可以产生 、 、 、 、 、 、 、 。

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 也是 ,具有 性。

5. 短波长的X射线称 ,常用于 ;长波长的X射线称 ,常用于 。 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?

1

7. 计算当管电压为50 kv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?

hc1.24?1039. 连续谱是怎样产生的?其短波限?0?与某物质的?eVV吸收限?khc1.24?103有何不同(V和VK以kv为单位)? ??eVkVk10. 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=0.71?,铁的λKα=1.93?及钴的λKα=1.79?,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=0.619?。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

2

中Kα和Kβ强度之比是5:1,滤波后的强度比是多少?已知μmα=49.03cm/g,μmβ

2

=290cm/g。

2

19. 如果Co的Kα、Kβ辐射的强度比为5:1,当通过涂有15mg/cm的Fe2O3滤波片后,强

32

度比是多少?已知Fe2O3的ρ=5.24g/cm,铁对CoKα的μm=371cm/g,氧对CoKβ的

2

μm=15cm/g。 20. 计算0.071 nm(MoKα)和0.154 nm(CuKα)的Ⅹ射线的振动频率和能量。(答案:4.23

18-l-l518-1-15

×10s,2.80×10J,1.95×10s,l.29×10J)

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

2

性。(铅对于上述Ⅹ射线的质量吸收系数分别为122.8,84.13,66.14 cm/g)。再由曲线求出铅对应于管电压为30 kv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

-332

和质量分数20%的氧,空气的密度为1.29×10g/cm)。(答案:26.97 cm/g,3.48

-2-1

×10 cm

3

23. 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/cm)。

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?

2

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:0.1541 nm).

第二章

一、选择题

1.有一倒易矢量为g??2a??2b??c?,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

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],[212],(010)(110),(123)(211)。

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。(123)(100)(200)(311)(121)(111)(210)(220)(030)(221)(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),(133),(112),(132),(011),(212)。

????????????? 3

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FHKL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?

12、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。

P f F2 线条 ?/(*) HKL Φ PF2Φ 强度 sin??1nm 归一化 ?1 2 3 4

20.3 29.2 36.4 43.6 2??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。

4

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