01 X射线衍射参考答案

01X射线衍射参考答案

1.X射线衍射学、透射学和光谱学是X射线学的三大分支。X射线透射学主要用于人体诊断和工件探测，而X射线衍射学和光谱学则用于研究晶体结构和物质的原子结构和成分。2.X射线管中产生X射线的条件包括得到一定量的自由电子、在高真空中迫使这些电子作定向高速运动、在电子运动路径上设障碍物以急剧改变电子的运动速度。3.X射线既具有波动性又具有微粒性，波动性主要表现为以一定的频率和波长在空间传播，微粒性主要表现为以光子形式辐射和吸收时具有一定的质量、能量和动量。4.光电效应是指以光子激发电子所发生的激发和辐射过程。在材料分析中，光电效应可用于光电子能谱分析和荧光光谱分析。5.在分析荧光辐射产生的可能性时，根据经典原子模型和能量关系，CuKαX射线激发CuKα荧光辐射和CuKαX射线激发CuLα荧光辐射都是可能的，而用CuKβX射线激发CuKα荧光辐射则不太可能发生。CuKa能激发CuKa荧光辐射，因为它们具有相同的能量；CuKß能激发CuKa荧光辐射，因为Kß的能量高于Ka；CuKa能激发CuLa荧光辐射，因为Ka的能量高于La。当管电压为50kV时，电子在与靶碰撞时的速度为4.2×10^7m/s，动能为8.01×10^-15J。所发射的连续谱的短波限为0.248Å，辐射出来的光子的最大动能为1.99×10^-15J。特征X射线与荧光X射线都是由激发态原子中的高能级电子向低能级跃迁时，多余能量以X射线的形式放出而形成的。不同的是：高能电子轰击使原子处于激发态，高能级电子回迁释放的是特征X射线；以X射线轰击，使原子处于激发态，高能级电子回迁释放的是荧光X射线。某物质的K系特征X射线与其K系荧光X射线具有相同波长。连续谱是由大量电子在高压电场的作用下向阳极轰击而产生的。由于电子射到阳极上的时间和条件不可能相同，得到的电磁波将具有连续的各种波长，形成连续X射线谱。在极限情况下，极少数的电子在一次碰撞中将全部能量一次性转化为一个光量子，这个光量子便具有最高能量和最短的波长，即短波限。连续谱的短波限只与管压有关，当固定管压时，增加管电流或改变靶时短波限不变。a＝1.24/0.619＝2.00Kv欲激发Cu的荧光X射线，其K吸收限为8.98Kv，因此需要施加的最低管电压应大于8.98Kv。而Mo靶的Kα线波长为0.71Å，对应的能量为17.48keV。因此，最低管电压应该在17.48keV以上。激发出的荧光辐射的波长取决于Cu原子的能级结构，需要进一步计算。在X射线实验室中，防护铅屏厚度通常至少为1mm。对于CuKα和MoKα辐射，铅屏的透射系数分别为1.13×10-7和1.352×10-12。对于厚度为1mm的铝片，它能将某单色X射线束的强度降低为原来的23.9%。根据计算，这种X射线的波长为0.07107nm（MoKα）。对于含有Wc=0.8％，Wcr=4％，Ww=18％的高速钢对MoKα辐射的质量吸收系数，根据公式μm=ω1μm1+ω2μm2+…ωiμmi，计算得到μm=49.7612（cm2／g）。如果想要钼靶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，需要加的最低管压值为17.46(kv)，而发射的荧光辐射波长为0.071(nm)。21.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。解：根据公式μm=Σiwiμim，其中wi为第i种元素的质量分数，μim为第i种元素对该能量的质量吸收系数。由于空气中只有氮和氧两种元素，因此μm=0.8×μN+0.2×μO。查表得到氮和氧对CrKα的质量吸收系数分别为27.7和40.1cm2/g，因此μm=0.8×27.7+0.2×40.1=30.18cm2/g。由于空气的密度为1.29×10-3g/cm3，因此线吸收系数为μ=μm×ρ=30.18×1.29×10-3=3.89×10-3cm-1。22.实验中选择X射线管以及滤波片的原则是什么？已知一个以Fe为主要成分的样品，试选择合适的X射线管和合适的滤波片？答：选择X射线管和滤波片的原则是要选择合适的管电压和滤波材料，以使得所选的X射线管产生的特定波长的X射线能够被样品吸收，同时尽量减少其他波长的辐射。对于以Fe为主要成分的样品，可选择产生FeKα线的X射线管，并选择Ni或Cu滤波片，以滤除低能的辐射。23.若X射线管的额定功率为1.5kW，在管电压为35kV时，容许的最大电流是多少？答：根据功率公式P=UI，可得电流I=P/U=1500/35=42.9mA。因此，在管电压为35kV时，容许的最大电流为42.9mA。1.当X射线通过物质时，产生相干散射，其波长和频率与入射线相同，位相固定，符合相干条件。2.非相干散射指X射线经束缚力不大的电子或自由电子散射后，波长改变且随散射方向不同而改变。3.荧光辐射是指X射线激发原子内部电子，导致辐射出K系X射线或二次荧光。4.吸收限是指X射线通过物质时，光子能量大于或等于使物质原子激发的能量，入射光子的能量必须等于或大于将K电子从无穷远移至K层所作的功W。5.俄歇效应是指K层的一个电子被打出后，被L层电子取代，可能产生荧光X射线或二次电离。6.衍射线在空间方位取决于晶面的间距和入射角度，衍射线的强度取决于晶面的结构因数和入射光强度。7.干涉面是指X射线在晶体上衍射时，间距为d'的晶面对X射线的n级反射可以看作是间距为d'/n的晶面的一级反射的面。8.X射线强度的关系式为I=|F(HKL)|^2*P*λ^2/V*sinθ，其中F(HKL)为结构因数，P为偏振因子，λ为波长，V为晶胞体积，θ为入射角度。9.罗伦兹三种几何因子分别表示入射光的偏振状态、样品的吸收和散射几何形状，表达式综合了入射光的偏振状态、样品的吸收和散射几何形状以及探测器的几何形状。10.原子散射因数f反映的是一个原子中所有电子散射波的合成振幅，结构因数F(HKL)则反映了晶体中特定晶面的电子密度分布与入射光的相互作用程度。二者之间的关系是F(HKL)=∑fjexp(2πi(Hxj+Kyj+Lzj))，其中fj为原子散射因数，(HKL)为晶面指数，(xj,yj,zj)为原子坐标。是计算晶体的衍射角度和确定晶格常数。它在材料科学、物理学、化学等领域都有广泛的应用。其中，X射线衍射技术是一种非常重要的材料表征手段，可用于确定晶体结构、晶格常数、原子位置等信息。此外，布拉格公式还可以应用于其他衍射技术，如中子衍射和电子衍射等。1.已知晶体的d值，可以通过计算公式求得特征X射线的λ，进而通过λ来判断产生特征X射线的元素。这种方法主要应用于X射线荧光光谱仪和电子探针中，其中θ表示布拉格角或掠射角，λ表示入射射线的波长。2.已知入射X射线的波长，可以用来确定晶体结构或进行物相分析。35.此种说法正确，因为只有在镜面反射方向上才能满足布拉格衍射条件。36.原子散射因数是描述原子对入射X射线的散射能力的物理量。某元素的原子散射因数与其原子序数有关系。37.当试样表面转到与入射线成30°角时，计数管与入射线所成角度为60°。能产生衍射的晶面与试样的自由表面呈现平行关系。38.获取衍射花样的三种基本方法包括旋转法、倾斜法和粉末法，它们分别用于单晶体、薄膜和多晶体的衍射分析。39.外标法、内标法、K值法和直接比较法是物相定量分析中常用的方法，它们各有优缺点。外标法适用于分析物相含量变化范围较大的样品；内标法适用于分析物相含量变化范围较小的样品；K值法适用于分析物相含量变化范围较小的样品，但需要事先测定K值；直接比较法适用于分析物相含量变化范围较小的样品，但需要有已知含量的标准物相作为比较。40.当试样表面转到与入射线成300角时，计数管与入射线所成角度为60°。能产生衍射的晶面与试样的自由表面呈现平行关系。41.X射线衍射仪的结构包括X射线源、样品支架、测角仪和计数器等部分。其工作原理是利用X射线在晶体中的衍射现象来分析晶体的结构和成分。42.X射线衍射单物相定性的基本原理是根据布拉格衍射条件，测量不同晶面的衍射角度和强度，从而确定晶体的结构和成分。分析步骤包括样品制备、测量衍射角度和强度、解析衍射花样、鉴定晶体结构和成分等。在鉴定时需要注意样品的制备和测量条件的控制。43.多相混合物物相定性分析的原理和方法与单物相定性分析类似，但需要进行相互干扰的校正。方法包括内标法、外标法和标准曲线法等。44.物相定量分析的原理是根据X射线衍射强度公式，通过衍射线强度的数值来确定对应物相的相对含量。但由于各个物相对X射线的吸收影响不同，X射线衍射强度与该物相的相对含量之间不成线性比例关系，需要进行修正。K值法是其中一种内标法，通过在待测样品中加入纯元素，然后测出定标曲线的斜率即K值，从而计算出待测样品中各物相的质量分数。45.根据布拉格衍射公式sin2θ=λ（h2+k2+l2）/4a2，可以求得Ag的点阵常数为0.671nm。46.A-TiO2（锐铁矿）与R-TiO2（金红石）混合物衍射花样中，两相最强线强度比为IA-TiO2/IR-TiO2。47.根据参比强度法计算两相质量分数已知KR=3.4，KA=4.3，那么K=K/K=0.8。根据公式ωR=1/(1+KIA/IR)，可得ωR=45%，ωA=55%。48.X射线的短波限和物质吸收限的物理意义X射线的短波限是指X射线的最小波长，其对应的能量是电子伏特数。物质吸收限是指物质对X射线吸收的极限，其对应的能量也是电子伏特数。某物质的K系特征谱有Kα和Kβ，但其K系吸收限仅有一个的原因是因为Kα和Kβ线的能量非常接近，所以它们都能被物质吸收。49.X射线衍射线束强度与晶胞中原子位置和种类的关系X射线衍射线束的强度与晶胞中原子的位置和种类有关，因为晶胞中原子的位置和种类决定了晶体的结构和对X射线的散射方式。不同的晶体结构和原子位置会导致不同的衍射图案，而这些图案的强度和位置与衍射线束的强度有关。50.X射线多晶衍射实验的注意事项和实验方案在进行X射线多晶衍射实验时，需要考虑样品的制备和处理，如样品的粉碎、均匀性和晶体质量等。同时，还需要考虑实验条件的选择，如X射线的波长、角度范围、扫描速度和温度等。根据自己的课题，可以制定相应的实验方案，包括样品制备方法、实验条件的选择和数据处理方法等。51.衍射谱标定方法和注意事项衍射谱标定方法包括使用参比物标定、使用标准晶体标定和使用内标法标定等。在进行衍射谱标定时，需要注意样品制备和处理的质量、实验条件的选择和数据处理方法等。52.X射线分析中的谢尔公式和注意事项在利用X射线进行纳米颗粒尺寸分析或其它粉体材料分析时，需要注意样品制备和处理的质量、实验条件的选择和数据处理方法等。根据谢尔公式进行分析时，需要注意样品的结晶度、晶体尺寸和形态等因素，同时还需要考虑仪器的精度和稳定性等因素。53.X射线与物质的相互作用X射线与物质的相互作用包括光电效应、康普顿散射和正电子湮灭等过程。光电效应是指X射线被物质的原子吸收，电子被激发并被释放出来。康普顿散