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材料分析期末复习总结提纲.docx

上传人:小雄 2021/10/30 文件大小:338 KB

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文档介绍

文档介绍:X射线的产生:为获得X射线,需具备如下条件:
产生并发射自由电子;
在真空中迫使电子朝一定方向加速运动,以获得尽可能高的速度;
在高速电子流的运动路线上设置一障碍物;使高速运动的电子突然受阻而停止下来。
x射线的性质:X射线从本质上来说,和无线电波、可见光、y射线等一样,也是电磁波, -100 nm之间,介于紫外线和y射线之间,但没有明显的分界。
x射线连续谱的产生机理:能量为eV的电子与阳极靶的原子碰撞时,告诉电子的大部分 能量变为热能,另一部分以电磁波的形式辐射,从而产生X射线。单位时间内到达阳极靶 面的电子数目是极大量的,绝大多数电子要经历多次碰撞,产生能量各不相同的辐射,因此 出现连续X射线谱。
短波限:连续X射线谱在短波方向有一个波长极限, 就耗尽能量所产生的X射线。它只与管电压有关,不受其它因素的影响。
相互关系为:
式中e——电子电荷,等于 静电单位; V——电子通过两极时的电压降(静
电单位);h——普朗克常数,等于
特征谱产生原理图:
莫塞来定律:特征X射线谱的频率和波长只取决于阳极靶物质的原子能级结构,是物质的 固有特性。且存在如下关系:
莫塞莱定律:特征x射线谱的波长入与原子序数z关系为:rr , 、
"I)
x射线与物质的相互作用图:
:实验表明,质量吸收系数与x射线波长和原子序数的关系为:
4 p 左〃3
吸收限的应用:
阳级靶的选择:为了减少荧光X射线,降低衍射花样的背底,使衍射图像更清晰。对 靶材的选择标准是:
特征谱线ka的波长比样品的吸收限稍长
或者比吸收限短很多。
即Z靶以样+ 1
或者 z靶> Z样
滤波片的选择:利用吸收限两边吸收系数相差悬殊的特点制备滤波片。当Z靶<40时,Z滤 =2靶-1。当Z靶>40时,Z滤=2靶-2。
布拉格方程的推导:见课本p26
衍射面指数和晶面指数的关系:
为了使用方便,常将布拉格公式改写成。
2 —sin0 = 2
dHK, =
这样由(hkl)晶面的n级反射,可以看成由面间距为 的(HKL)晶面的1级反射,(hkl)与(HKL)面互 相平行。面间距为的晶面木一定是晶体中的原子面, 而是为了简化布拉格公式而引入的反射面,常将它称 为衍扇■面。
布拉格方程和x射线的关系:布拉格方程是X射线在晶体产生衍射的必要条件,而非充分 条件。
在一些情况下,晶体虽然满足布拉格方程,但是不一定产生衍射,即:系统消光。
X射线衍射方法:
劳挨法:采用连续的X射线照射不动的单晶体。因X射线的波长连续可变,故可从中 挑选出其波长满足布拉格关系的X射线使产生衍射。劳埃法是德国物理学家劳埃1912年首 先提出的,是最早的X射线分析方法,它用垂直于入射线的平板底片记录衍射线而得到劳 埃斑点。目前劳埃法多用于单晶取向测定及晶体对称性的研究。
转晶法:采用单色X射线照射转动的单晶体,并用一张以旋转轴为轴的圆筒形底片来 记录。转晶法的特点是入射线波长不变,而靠旋转单晶体以连续改变各晶面与入射X射线 的。角来满足布拉格方程的要求。即当晶体不断旋转时,某组晶面会于某瞬间和单色的入射 线束的夹角正好满足布拉格方程,于是该瞬间便产生一根衍射线束。
粉末法:粉末法是衍射分析中最常用的方法。大多数材料的粉末或多晶体块、板、丝、 棒等均可直接用做试样,粉末法是各种多晶体X射线衍射分析的总称,其中以德拜谢乐法 最具典型,它用窄圆筒底片来记录衍射花样.
进行晶体结构分析时,重要的要把握两类信息:
◊衍射方向(。角)
衍射方向反映了晶胞的大小以及形状因素,可 以利用布拉格方程描述。
0衍射强度(/)
造成结晶物质种类千差万别的原因不仅是由于 晶格常数不同,重要的是组成晶体的原子种类 以及原子在晶胞中的位置不同所造成的。反映 到衍射结果上,则表现为反射线的有无或强度 的大小,这就是强度信息。
多晶衍射花样的形成:见课本p36 (顶角为4是他角)
结构消光的规律:(面心和体心):
。结构消光的实例
右图为简单点阵
假如一束单色X射线以0
角投射到简单晶胞的
(001 )晶面上产生衍
射时,反射线1'和2,之
间 BC为一个
波长,所以两反射线同[(001)晶面的衍射 相位,于是在的所示方 向上产生衍射线
®结构消光的实例
(001 :
面之间还有一个原子
面,它的反射线与
1,的光程差恰好是波
长的一半,因此,1'
和3,的相位相反,互
相抵消。同理,3,和2,
也是这样。 所
以,在体心点阵点不 会出现(001 )面的衍 射线
德拜照相法三种安装方法:见课本P5