X射线衍射学初试试题

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X射线的物理学基础
1.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?2.产生X射线需具备什么条件?
3.什么叫“X射线谱“X射线强度短波限特征X射线谱激发电压”“K系激发
“Kα谱线
4.连续谱是怎样产生的?其短波限λ0与某物质的吸收限λk有何不同?5.为什么谱线比谱线波长长而强度高?6.莫塞莱定律
7.X射线多晶体衍射中,为什么常利用谱线作辐射源?
8.什么叫相干散射非相干散射荧光辐射光电效应吸收限俄歇效应9.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
K系特征X射线波长?
10.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?
晶体学基础
1.倒易点阵的定义?
2.什么是倒易结点和倒易矢量?倒易矢量的基本性质是什么,试推导之。
衍射方向
3.劳厄和布喇格处理X-射线衍射的方法有什么不同?4.布拉格定律及其推证?
5.什么是反射级数“干涉指数”、掠射角衍射角6.X光衍射和可见光反射有哪几方面的本质区别?7.产生衍射的(极限)条件是什么?
8.立方系衍射线方向(衍射花样)与晶体结构的关系公式。

9.衍射矢量及衍射矢量方程?10.什么是反射球、倒易球
11.厄瓦尔德图解原理是什么?在进行衍射几何分析时,它与布拉格方程相比,有何优缺点?
衍射强度
12.什么是汤姆逊公式,并讨论之(偏振因子)?13.原子散射因子、结构因子、点阵消光的定义?14.结构因数表达式的推导15.结构因数决定于哪些量?
16.试推导简单点阵、底心点阵、面心点阵和体心点阵的结构因子。17.四种基本点阵(简单、底心、面心和体心)的消光规律。
18.决定粉末衍射强度的因素有哪些?对于同一个物质,不同的衍射峰相对强度如何确定?
多晶体X射线衍射分析方法
1.粉末法成像原理(倒易球、衍射圆锥)?2.X射线衍射仪的主要组成部分有哪些?3.德拜照相法原理4.简述单色器的工作原理
物相分析
5.定性分析的基本原理和判据是什么?6.什么是三强线法?7.K值法与直接比较法原理
点阵常数的精确测定
8.点阵参数精确测定的原理是什么?
X射线法应力的测定

9.三种应力及其与衍射谱的关系10.单轴应力的测试原理?
微晶尺寸与晶格畸变度的确定
11.决定衍射峰宽度的因素有那些?什么是物理宽化,包含哪些方面?12.晶粒细化宽化与微观应力宽化的区别13.应用厄瓦尔德图解说明衍射峰的宽化
14.谢乐公式是什么,应用谢乐公式时应注意哪些方面?


计算部分:

1(a从体心立方结构铁的(110平面来的X-射线反射的布喇格角为22X-射线波长λ154Å试计算铁的立方晶胞边长;(b从体心立方结构铁的(111平面来的反射布喇格角是多少?(c已知铁的原子量是558,试计算铁的密度.
2CuKα辐射(λ=0.154nm照射Ag(f.c.c样品,测得第一衍射峰位置2θ=38°,试求Ag的点阵常.
3)试用厄瓦尔德图解来说明德拜衍射花样的形成.
4同一粉末相上背射区线条与透射区线条比较起来其θ较高还是较低相应的d较大还是较既然多晶粉末的晶体取向是混乱的,为何有此必然的规律
2由粉末晶体测定CaS属于NaCl型结构,晶体密度d=2.58g/cm3,S原子量32.06,Ca原子量40.08试问:
(1下列衍射指标那些是允许的?
100,110,111,200,210,211,220,222(2计算晶胞参数.

rs2?(3
rCa20.98
解:(1CaS晶体属NaCl型结构即立方面心在hkL衍射中,hkL为全奇或全偶时则|FhkL|最大.不产生消光,其他衍射指标为消光,因此111,200,220,222衍射指标允许。niMi
dN0a3

4(40.0832.06
a3185.6882324
6.02310102.58


a5.705

abc5.705

90

(3CaSNaCl型结构
a2rca22rs2
rca20.98

5.70520.982rs2

a
2rs5.70520.98

3.745
rs21.8725



5)在X-射线辐射中所观察到的最短波长是λ123Å,试问轰击靶的电子的动能应当是多少eV?
6)立方晶体单胞的边长a262Å已知X-射线波长λ1.54Å,试求相当于下列平面反射的布喇格角.
(100(110(111(200(210(211
7一个铜靶发出的X-射线的波长λ1.54Å
(a已知铝具有fcc结构,从铝的(111面反射的布喇格角为192,试计算铝(111晶面族的面间距和铝的点阵常数;
(b巳知铝的原子量是270,铝的密度是27×l03kgm-3,试计算阿伏加德罗常数N0
8用铜的Ka1辐射(15405Å对铝样品作X-射线背反射实验.实验表明,当铝样品的温度升高100
时,(422环的布喇格角改变了03.试计算铝的平均热膨胀系数.已知铝的点阵常数为4041Å9从铜的粉末样品得到的某X-射线反射的布喇格角在温度为20℃时是47751000℃时是4660试计算铜的线膨胀系数.
10)用连续X-射线沿简单立方晶体的[100]方向入射,用反射球法作出波长范围在a32a的衍射点.
11)面心立方铜的单胞尺寸为036nm,试计算能从(111)产生X-射线衍射的最长波长是多少?如果X-射线的波长为05nm,试问从什么平面可以发生衍射?

12)已知X-射线一级布喇格反射的衍射束出现在θ角为39处,X-射线的波长为01nm,试求相应的反射平面的面间距。
13)用λ154ÅX-射线束照射到Ta粉末样品上,得到的前几条谱线的布喇格角如下表:

(a计算面间距d
(b求出每条谱线的衍射指数;(c从每个d值计算点阵常数a
14对某种金属元素,用钼的Kα辐射(0.709Å进行粉末照相,观测到前六条谱线的θ值分别为735782833107128139,试求点阵类型和衍射线的指数.如果已知该物质的密度为
1.74103kgm-3,试计算其原于量.
15用铜的Kα辐射(1.542Å对具有立方结构的某种物质进行粉末法实验.设衍射谱线相应的布喇格角是123141202240251293322331(a试确定这些谱线的指数并判断点阵类型是scbcc还是fcc(b计算立方晶胞边长;
(c如果已知该物质的密度是8.3110kgm-3,分子量是312,试求一个立方晶胞中的分子数.16什么是布喇格反射?它和光学中反射的概念有何不同?劳厄和布喇格处理X-射线衍射的方法有什么不同?为什么说劳厄条件和布喇格条件是完全等价的?
17)当X-射线被电子散射时,光于有可能受到电子的康普顿散射,尽管这种散射的几率很小.这种散射叠加在本章所讨论的散射(称为汤姆逊散射之上.康普顿散射是非弹性散射,光子的一部分能量损失交给了电子,能量损失依赖于散射角,试问康普顿散射能否得到衍射花纹?为什么?
3
18

(200
(220
NaCl
Intensity
(222
(111
(311
(331(333
(511(420
(422(400
30405060708090

2degrees


(200
KCl
(220
Intensity
(222
(400
(420
(422
30405060708090

2
NaClKCl粉末X射线衍射谱如上图所示。其衍射峰的强度如下:hklNaCl(a=5.64KCl(a=6.29311113120010010022055373112<12221510
请问:1)为什么两物质晶面指数全偶的衍射强度比全奇的强度强?
2)为什么晶面指数全奇时,NaClKCl在这个晶面上的衍射强度强呢?[]
NaCl结构的布喇菲点阵是fcc基元包含一个C1位于(000一个Na+位于(
111
222

把这样一个基元放置在fcc点阵的阵点上,就得到NaCl结构.这个由两个离子组成的基元的几何结构因子
sfie
i
i2xil1yil2zil3
fClfNae
il1l2l3

其中fClfNa分别代表ClNa+的形状因子.
现在把这样一个基元放在fcc点阵的阵点上,用s代替fcc结构因子中的f就得到NaCl构立方惯用晶胞的结构因子
SGfClfNae

il1l2l3
1eil1l2eil2l3eil1l3
11
l1l2
fCf
l
1Na

l1l2l3
1
l2
l3l
11

l3
4ff1l,2l,均为偶数时3lClNa
4fClfNa1l,2l,均为奇数时3l

0l1,l2,l部分为偶数,部分为奇数时3
KCl具有NaCl型结构,且fK+fCl接近相等,因而只有l1,l2,l3均为偶数的反射是允许的.KBr也具有NaCl结构,但KBr小的BrK+的形状因子很不相同,因而fcc点阵允许的反射KBr也都有.




本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/f11ad0ca7c1cfad6185fa72a.html

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