材料分析测试技术-部分课后答案.docx

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1、高等学校经典畅销教材材料分析测试技术材料X射线衍射芍电子是微分析(第2版)周玉默离集m三ANALYSISMETHODSINMATERIALSSCIENCE料析试术部后案原工学料理01夕材分测技局课答太理大材物09除计-I-B0.07Inm(MoKa)和0.154nm(CuKa)的X射线的振动频率和能量。v=c=3*108(0.071*10-9)=4.23*10,8S1E=hv=6.63*10-34*4.23*10l8=2.8*10l5Jv=c=3*108(0.154*10-9)=1.95*10l8S1E=hv=6.63*10m*2.8*IO18=I.29*IO15J1-2计算当管电压为50kV

2、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.E=eV=1.602*1019*50*lO3=8.Ol*10,5J=1.24/50=0.0248nmE=8.01*10/5j(全部转化为光子的能量)V=(2eVm),2=(2*8.01*10159.1*10-31),z2=1.32*108ms卜3分析以下荧光辐射产生的可能性，为什么？(1)用CUKaX射线激发CuKa荧光辐射；(2)用CUKBX射线激发CUKa荧光辐射；(3)用CUKaX射线激发CULa荧光辐射。答：根据经典原子模型，原子内的电子分布在一系列量子化的壳层上，在稳定状态下，每个壳层有一定数量的电子，他们有

3、一定的能量。最内层能量最低，向外能量依次增加。根据能量关系，M、K层之间的能量差大于L、K成之间的能量差，K、L层之间的能量差大于M、L层能量差。由于释放的特征谱线的能量等于壳层间的能量差，所以KB的能量大于Ka的能量，Ka能量大于1.a的能量。因此在不考虑能量损失的情况下：CUKa能激发CUKa荧光辐射；(能量相同)CUKB能激发CUKa荧光辐射；(KKa)CUKa能激发CULa荧光辐射；Kala)1-4以铅为吸收体，利用MOK八RhK八AgKaX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122.8,84.13,66.14cm2g)再由曲线求出铅对应

4、于管电压为30kv条件下所发出的最短波长时质量吸收系数。解：查表得以铅为吸收体即Z=82Ka33Z3mMo0.7140.364200698122.8Rh0.6150.23312846984.13Ag0.5670.18210034966.14画以rn为纵坐标，以入为横坐标曲线得K8.49X10I可见以下图铅发射最短波长=l.24107V=0.04Bnm3Z3=38.84410Um=33cm3g1-5.计算空气对CrKa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L29X10%/cd)。解：m=0.8X27.7+0.2X40.1=22.16+8.0

5、2=30.18(cm2g)=mP=30.181.2910.89102cm11-6.为使CUKa线的强度衰减1/2,需要多厚的Ni漉波片？(皿的密度为89。8/513)(210)、0)、(221)(030)、(130)答：由二y_上计算得:4/+一+J晶面(123)(100)(200)(311)(121)(210)(HO)(221)(030)(130)d(a*)0.267310.50.30150.40820.44720.70710.33330.33330.3162排序10139542668即(IOo)(110)(200)(210)()(221)=(030)(130)(311)(123)2-4.证

6、实(Ii0)、(121).(312)属于111晶带。解：由晶带定律：hu+kv+lw0ll+(-l)l+0l=0;有：ll+(-2)l+ll=0;(-3)l+ll+2l=0;即(Ii0)、(121(312)属于111晶带。2.5晶面(U0)、(311)、(132)是否属于同一晶带晶带轴是什么再指出属于这个。其他几个晶面。(看上面的)2-7.当X射线在原子上发生散射时，相邻原子散射线在某个方向上的波程差假设不为波长的整数倍，那么此方向上必然不存在反射，为什么？答：因为X射线在原子上发射的强度非常弱，需通过波程差为波长的整数倍而产生干预加强后才可能有反射线存在，而干预加强的条件之一必须存在波程差，

7、且波程差需等于其波长的整数倍，不为波长的整数倍方向上必然不存在反射。2-8什么叫干预面当波长为人的X射线在晶体上发生衍射时相邻两个Wd晶面衍射线的波程差是多少间距为L的晶面对X射线的n级反射可以看作是间距为d7n的晶面的级反射这个面称为干预面。当波长为的X射线照射到晶体上发生衍射相邻两个hkl晶面的波程差是n,相邻两个HKL晶面的波程差是o2-9准备摄照下面3种晶体粉末相，试预测出最初3根线条(2&为最小的3根)的2d和hkb并按角度增大的顺序列出解：CK,的波长以为0.15418nm0(1)由简单立方，所以利用公式smj5=J17(Aj+24Z3)-Aa2可知：当28取最小值时沏2取最小值，

8、即SW+1)取得最小值。即：(hkl)分别为：(001),(Oil),(IlDo将(hkl)分别代入公式=彳O中可得24分别为：29.780,42,619,52.85703zaj+P.(2)由简单正方，所以利用公式4/可知：当20取最小值时即？6取最小值，即,取得最小值。即：(hkl)分别为：(001),(010),(101)。#方2+*2/2将(hkl)分别代入公式sm8=彳(F-F)中可得26分别为：29.780，45.343，55.194。sm=-(ni-)(3)由简单正方，所以利用公式4产J可知：A33八当2取最小值时sm取最小值，即(F-*)取得最小值。即：(hkl)分别为：(100

9、),(001),(110)o3I3Aa+aI2将(hkl)分别代入公式RJA中可得26分别为：29.780,45.343,42.619。按角度增大的顺序排列为：29.780,42.619,45.343。(100),(110),(OODo4-1用粉末相机得到了如下角度的谱线，试求出晶面间距(数字为0角，所用射线为Cu左)解：由布拉格方程2dsin=可得：d=2sin,且知所用CUa射线的波长为：=0.1542nmd=0.1542nm2sinl2.54=0.3551nm,d,=0.1542nm2sinl4.48=0.3083nm,d3=0.1542nm2sin20.70=0.2181nm,d-=0

10、.1542nm2sin24.25=0.1877nm,ds=O.1542nm2sin25.70=0.1778nm,d=O.1542nm2sin30.04=0.1540nm,dv=0.1542nm2sin33.04=0.1414nm,ds=O.1542nm2sin34.02=0.1378nnm.4-6.衍射仪测量在入射光束、试样形状、试样吸收以及衍射线记录等方面与德拜法有何不同？测角仪在工作时,如试样外表转到与入射线成30。角时,计数管与入射线成多少度角？答：入射X射线的光束：都为单色的特征X射线，都有光栏调节光束。不同：衍射仪法是采用一定发散度的入射线，且聚焦半径随2。变化，德拜法是通过进光管限

11、制入射线的发散度。试样形状：衍射仪法为平板状，德拜法为细圆柱状。试样吸收：衍射仪法吸收时间短，德拜法吸收时间长，约为1020h.记录方式：衍射仪法采用计数率仪作图，德拜法采用环带形底片成相，而且它们的强度（I）对（2）的分布（1-2。曲线）也不同；测角仪在工作时,如试样外表转到与入射线成30。角时,计数管与入射线成60度角。因为工作时,探测器与试样同时转动,但转动的角速度为2:1的比例关系。4-8在德拜图形上获得某简单立方物质的如下四条谱线；所给出的啦-6均有CUKE衍射的结果。以OS?&为外推函数，请用柯亨法计算晶格常数，精确到四位有效数字解：，+=1,S=IoSinlT22例可得下表:1C

12、OS20COsffa3.230.08860.29770.49781.670.03470.20910.49860.930.02390.15470.49910.080.00200.04540.5001所以得：a=6489,asin112=154.8213,a=231.114fsin26.728,2=14.O93（=）154.8213=6489A+23L114C6,728=231.114A+14.093C.i由1,2得A=O.01648,C=O.207Io又有加1=0.154Onm,11=23=0.59948-1背反射针孔相机和X射线衍射仪的X射线有效贯穿深度,哪个更大一些？衍射仪9-1、电子波有何特征？与可见光有何异同？答：电子波特征：电子波属于物质波。电子波的波长取决于电子运动的速度和质量，丸=心-假设mv电子速度较低，那么它的质量和静止质量相似；假设电子速度具有极高，那么必须经过相对论校正。电子波和光波异同：不同：不能通过玻璃透镜会聚成像。但是轴对称的非均匀电场和磁场那么可以让电子束折射，从而产生电子束的会聚与发散，到达成像的目的。电子波的波长较短，其波长取决于电子运动的速度和质量，电子波的波长要比可见光小5个数量级。另外，可见光为电磁波。相同：电子波与可见光都具有波粒二象性。9-2、分析电磁透镜对电子波的聚焦