《材料現(xiàn)代分析方法》練習(xí)與答案

1.在粉末多晶衍射的照相法中包括

和。

2.德拜相機有兩種，直徑分別是和①mm。測

量e角時，底片上每毫米對

應(yīng)0和Oo

3.衍射儀的核心是測角儀圓，它由、和

共同組成。

4.可以用作X射線探測器的有、和

等。5.影響衍射儀實驗結(jié)果的參數(shù)有、

和等。

八、名詞解釋L偏裝法一一2.光欄一一3.測角儀一一4.

聚焦圓一一5.正比計數(shù)器一一6.光電倍增管一一

習(xí)題：

l.CuKa輻射(X=0.154nm)照射Ag(f.c.c)樣品,測得第一

衍射峰位置20=38°,

試求Ag的點陣常數(shù)。

2.試總結(jié)德拜法衍射花樣的背底來源，并提出一些防止和減

少背底的措施。

3.粉末樣品顆粒過大或過小對德拜花樣影響如何？為什么？

板狀多晶體樣品晶粒過大

或過小對衍射峰形影響又如何？

4.試從入射光束、樣品形狀、成相原理（厄瓦爾德圖解）、

衍射線記錄、衍射花樣、樣

品吸收與衍射強度（公式）、衍射裝備及應(yīng)用等方面比較衍

射儀法與德拜法的異同點。5.衍射儀與聚焦相機相比，聚

焦幾何有何異同？

6.從一張簡單立方點陣物的德拜相上，已求出四根高角度線

條的6角（系由CuKa所產(chǎn)

生）及對應(yīng)的干涉指數(shù)，試用〃a-cos2B〃的圖解外推法求出四

位有效數(shù)字的點陣參數(shù)。

HKL532620443541

611540

621

6?角72.0877.9381.1187.44

7.根據(jù)上題所給數(shù)據(jù)用柯亨法計算點陣參數(shù)至四位有效數(shù)

字。

8.用背射平板相機測定某種鴇粉的點陣參數(shù)。從底片上量得

鴿的400衍射環(huán)直徑2Lw

=51.20亳米，用氮化鈉為標(biāo)準(zhǔn)樣，其640衍射環(huán)直徑2LNaCI

=36.40毫米。若此二衍射環(huán)均系由CuKal輻射引起，試求精

確到四位數(shù)字的鴇粉的點陣參數(shù)值。9.試用厄瓦爾德圖解

來說明德拜衍射花樣的形成。

10.同一粉末相上背射區(qū)線條與透射區(qū)線條比較起來其6較

高還是較低？相應(yīng)的d較大

還是較??？既然多晶粉末的晶體取向是混亂的，為何有比必

然的規(guī)律

11.衍射儀測量在人射光束、試樣形狀、試樣吸收以及衍射

線記錄等方面與德拜法有何不

同？

12.測角儀在采集衍射圖時，如果試樣表面轉(zhuǎn)到與入射線成

30。角，則計數(shù)管與人射線

所成角度為多少？能產(chǎn)生衍射的晶面，與試樣的自由表面呈

何種幾何關(guān)系？

13.CuKa輻射（入=0.154nm）照射Ag（f.c.c）樣品，測得第

一衍射峰位置20=38°,

試求Ag的點陣常數(shù)。

6

14.試總結(jié)德拜法衍射花樣的背底來源，并提出一些防止和

減少背底的措施。15.圖題為某樣品德拜相（示意圖），攝

照時未經(jīng)濾波。巳知1、2為同一晶面衍射線，3、

4為另一晶面衍射線.試對此現(xiàn)象作出解釋.

16.粉未樣品顆粒過大或過小對德拜花樣影響如何？為什么？

板狀多晶體樣品晶粒過大

或過小對衍射峰形影響又如何？

17.試從入射光束、樣品形狀、成相原理（厄瓦爾德圖解）、

衍射線記錄、衍射花樣、樣

品吸收與衍射強度（公式）、衍射裝備及應(yīng)用等方面比較衍

射儀法與德拜法的異同點。18.衍射儀與聚焦相機相比，聚

焦幾何有何異同？

第四章

九、選擇題

1,測定鋼中的奧氏體含量，若采用定量X射線物相分析，常

用方法是（）oA.外標(biāo)法；B.內(nèi)標(biāo)法；C.直接比較法;

D.K值法。

2.X射線物相定性分析時，若已知材料的物相可以查（）

進行核對oA.Hanawalt索引；B.Fenk索引;C.Davey索引；

D.A或B。

3,德拜法中精確測定點陣常數(shù)其系統(tǒng)誤差來源于（）oA.

相機尺寸誤差;B.底片伸縮;C.試樣偏心；D.A+B+Co

4.材料的內(nèi)應(yīng)力分為三類，X射線衍射方法可以測定（）。

A.第一類應(yīng)力（宏觀應(yīng)力）；B.第二類應(yīng)力（微觀應(yīng)力）；

C.第三類應(yīng)力；D.A+B+Co

2

S.SinUJ測量應(yīng)力，通常取W為（）進行測量。A.確定

的中角；B.0-45O之間任意四點；C.Oo、45o兩點；D.Oo.

15o、30o、45o四點。

十、正誤題

1.要精確測量點陣常數(shù)。必須首先盡量減少系統(tǒng)誤差，其次

選高角度0角，最后還要用直線外推法或柯亨法進行數(shù)據(jù)處

理。（）

2.X射線衍射之所以可以進行物相定性分析，是因為沒有兩

種物相的衍射花樣是完全相同的。（）

3.理論上X射線物相定性分析可以告訴我們被測材料中有哪

些物相，而定量分析可以告訴我們這些物相的含量有多少。

（）

4.只要材料中有應(yīng)力就可以用X射線來檢測。（）5而射

儀和應(yīng)力儀是相同的，結(jié)構(gòu)上沒有區(qū)別。（）

十一、填空題

6.在一定的情況下，6玲o,AsinB玲；所以精確測定

點陣常數(shù)應(yīng)選擇0o

7

7.X射線物相分析包括和，而更

常用更廣泛。

8.第一類應(yīng)力導(dǎo)致X射線衍射線；第二類應(yīng)力導(dǎo)致

衍射線；第三類應(yīng)力

導(dǎo)致衍射線。

9.X射線測定應(yīng)力常用儀器有和，常用方法有

和。10.X射線物相定量分析方法

有、、等。

十二、名詞解釋1.柯亨法一一

2.Hanawalt索弓|---3.直接比較法---

2

4.SinW法——習(xí)題

1.A-TiO2（銳鐵礦）與R-TiO2（金紅石：）混合物衍射花

樣中兩相最強線強度比IA-TiO2

/IR-TO2=L5。武用參比強度法計算兩相各自的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.求淬火后低溫回火的碳鋼樣品，不含碳化物（經(jīng)金相檢驗）,

A（奧氏體）中含碳1%,

M（馬氏體）中含碳量極低。經(jīng)過衍射測得A220峰積分強度

為2.33（任意單位），M200峰積分強度為16.32,試計算該

鋼中殘留奧氏體的體積分?jǐn)?shù)（實驗條件：FeKa輻射，濾波，

空溫20℃,a-Fe點陣參數(shù)a二0.2866nm,奧氏體點陣參數(shù)

a=0.3571+0.0044wc,wc為碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

3.在aFe2O3aFe2O3及Fe3O4.混合物的衍射圖樣中,兩根

最強線的強度比laFe2O3/l

Fe3O4=1.3,試借助于索引上的參比強度值計算aFe2O3的相

對含量。4.一塊淬火+低溫回火的碳鋼，經(jīng)金相檢驗證明其

中不含碳化物，后在衍射儀上用FeKa

照射，分析出V用含1%碳，a相含碳極低，又測得丫220線

條的累積強度為5.40,a211線條的累積強度為5L2,如果測

試時室溫為31℃,問鋼中所含奧氏體的體積百分?jǐn)?shù)為多少？

5.一個承受上下方向純拉伸的多晶試樣，若以X射線垂直于

拉伸軸照射，問在其背射照

片上衍射環(huán)的形狀是什么樣的？為什么？

6.不必用無應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)試樣對比，就可以測定材料的宏觀應(yīng)力,

這是根據(jù)什么原理？7.假定測角儀為臥式，今要測定一個

圓柱形零件的軸向及切向應(yīng)力，問試樣應(yīng)該如何放

置？

8?總結(jié)出一條思路，說明平面應(yīng)力的測定過程。

9.今要測定軋制7—3黃銅試樣的應(yīng)力，用CoKa照射(400),

當(dāng)W=0o時測得26=

150.1°,當(dāng)＞=45o時26=150.99°,問試樣表面的宏觀應(yīng)力

為若干？(已知a=

102

3.695埃，E=8.83310310牛/米，v=0.35)

10.物相定性分析的原理是什么？對食鹽進行化學(xué)分析與物

相定性分析，所得信息有何不

同？

11.物相定量分析的原理是什么？試述用K值法進行物相定

量分析的過程。

12.試借助PDF(ICDD)卡片及索引，對表1、表2中未知物

質(zhì)的衍射資料作出物相鑒定。表1。d/?l/lld/?l/lld/?l/ll

3.66501.46101.06108

3.172.241.911.831.60表2。d/?2.402.092.031.751.47

10080403020l/ll505010040301.421.311.231.121.08d/?

1.261.251.201.061.025030101010l/ll10201020101.01

0.960.85d/?0.930.850.810.80101010l/ll101020

2013.在一塊冷軋鋼板中可能存在哪幾種內(nèi)應(yīng)力？它的

衍射譜有什么特點？按本章介紹的

方法可測出哪一類應(yīng)力？

14.一無殘余應(yīng)力的絲狀試樣，在受到軸向拉伸載荷的情況

下，從垂直絲軸的方向用單色

X射線照射，其透射針孔相上的衍射環(huán)有何特點？

15.X射線應(yīng)力儀的測角器20掃描范圍143。?163。，在沒有

〃應(yīng)力測定數(shù)據(jù)表〃的情

況下，應(yīng)如何為待測應(yīng)力的試件選擇合適的X射線管和衍射

面指數(shù)(以Cu材試件為例說明之)。

16.在水平測角器的衍射儀上安裝一側(cè)傾附件，用側(cè)傾法測

定軋制板材的殘余應(yīng)力，當(dāng)測

量軋向和橫向應(yīng)力時，試樣應(yīng)如何放置？

17.用側(cè)傾法測量試樣的殘余應(yīng)力，當(dāng)中=0o和3=45。時，

其x射線的穿透深度有何變

化？18.A-TiO2%（銳鈦礦）與R-TiO2（金紅石）混合物衍

射花樣中兩相最強線強度比IA-TiO2

/IR-TiO2=1252試用參比強度法計算兩相各自的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

19.某淬火后低溫回火的碳鋼樣品，不含碳化物（經(jīng)金相檢

驗）。A（奧氏體）中含碳1%,

M（馬氏體）中含碳量極低。經(jīng)過衍射測得A220峰積分強度

為2.33（任意單位〕）M211峰積分強度為1632。試計算該

鋼中殘留奧氏體的體積分?jǐn)?shù)（實驗條件：FeKa輻射，濾波，

室溫20℃。a—Fe點陣參數(shù)a=0.2866nm,奧氏體點陣參數(shù)

a=0。3571+0.0044Wc,Wc為碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

2

20.某立方晶系晶體德拜花樣中部分高角度線條數(shù)據(jù)如右表

所列。試用〃a—cos8〃的

圖解外推法求其點陣常數(shù)（準(zhǔn)確到4位有效數(shù)字）。

2222H+K+LSin0380.9114400.9563410.9761420.998021.

欲在應(yīng)力儀（測角儀為立式）上分別測量圓柱形工件之軸向、

徑向及切向應(yīng)力工件各應(yīng)如何放置？

9

第五章

十三、選擇題

1?若H-800電鏡的最高分辨率是0.5nm,那么這臺電鏡的有

效放大倍數(shù)是（4*10-5）oA.1000；B.10000；C.40000；

D.6OOOOO0

2.可以消除的像差是（）。

球差；像散；色差；

A.B.C.D.A+Bc

3.可以提高TEM的襯度的光欄是（）。

A.第二聚光鏡光欄；B.物鏡光欄；C.選區(qū)光欄；D.其它光

欄。

4.電子衍射成像時是將（）o

A.中間鏡的物平面與與物鏡的背焦面重合；B.中間鏡的物

平面與與物鏡的像平面重合；C.關(guān)閉中間鏡；D,關(guān)閉物鏡。

5.選區(qū)光欄在TEM鏡筒中的位置是（）o

A.物鏡的物平面；B.物鏡的像平面C.物鏡的背焦面；D.物

鏡的前焦面。

十四、正誤題

1.TEM的分辨率既受衍射效應(yīng)影響，也受透鏡的像差影響。

（）2.孔徑半角a是影響分辨率的重要因素，TEM中的

a角越小越好。（）

3?有效放大倍數(shù)與儀器可以達到的放大倍數(shù)不同，前者取決

于儀器分辨率和人眼分辨率，后者僅僅是儀器的制造水平。

（）4.TEM中主要是電磁透鏡，由于電磁透鏡不存在凹

透鏡，所以不能象光學(xué)顯微鏡那樣通過凹凸鏡的組合設(shè)計來

減小或消除像差，故TEM中的像差都是不可消除的。（）

5.TEM的景深和焦長隨分辨率ArO的數(shù)值減小而減??；隨孔

徑半角a的減小而增加；隨放大倍數(shù)的提高而減小。（）

十五、填空題

11.TEM中的透鏡有兩種，分別是物鏡和目

鏡。

12.TEM中的三個可動光欄分別是第二聚光鏡光柵位于

第二聚光鏡下方焦點位

置，物鏡光柵位于物鏡后焦面上，選區(qū)光柵

位于物鏡像平面位置。13.TEM成像系統(tǒng)由物鏡、

中間鏡和投影鏡組成。14.TEM的主要組成

部分是照明系統(tǒng)、成像系統(tǒng)和觀察

記錄系

統(tǒng)；輔助部分由趁空系統(tǒng)、循環(huán)

冷卻系統(tǒng)和、控制系統(tǒng)組成。

15.電磁透鏡的像差包括球差、象散和色

差。

十六、名詞解釋5.景深與焦長一一6.電子槍

7?點分辨與晶格分辨率——8.消像散器一一

10

第一章

一、選擇題

L用來進行晶體結(jié)構(gòu)分析的X射線學(xué)分支是（B）A.X

射線透射學(xué)；B.X射線衍射學(xué)；C.X射線光譜學(xué)；

2.M層電子回遷到K層后，多余的能量放出的特征X射線稱

（B）A.Ka；B.Kp；C.Ky；D.La。

3.當(dāng)X射線發(fā)生裝置是Cu靶，濾波片應(yīng)選（C）

A.Cu；B.Fe；C.Ni；D.Moo

4.當(dāng)電子把所有能量都轉(zhuǎn)換為X射線時，該X射線波長稱

（A）A,短波限入0；B.激發(fā)限入k；C.吸收限；D.特

征X射線

5.當(dāng)X射線將某物質(zhì)原子的K層電子打出去后，L層電子回

遷K層，多余能量將另一個L層電子打出核外，這整個過程

將產(chǎn)生（D）（多選題）A.光電子；B.二次熒光；C.

俄歇電子；D.（A+C）

二、正誤題

L隨X射線管的電壓升高，入0和入k都隨之減小。（）2.

激發(fā)限與吸收限是一回事，只是從不同角度看問題。（）

3.經(jīng)濾波后的X射線是相對的單色光。（）

4.產(chǎn)生特征X射線的前提是原子內(nèi)層電子被打出核外，原子

處于激發(fā)狀態(tài)。（）5.選擇濾波片只要根據(jù)吸收曲線選擇

材料，而不需要考慮厚度。（）

三、填空題

1.當(dāng)X射線管電壓超過臨界電壓就可以產(chǎn)生連續(xù)X射

線和特征X射線。2.X射線與物質(zhì)相互作用可以產(chǎn)

生俄歇電子、透射X射線、散射X射

線、熒光X射線、光電子、

熱、、。

3.經(jīng)過厚度為H的物質(zhì)后，X射線的強度

為。

4.X射線的本質(zhì)既是波長極短的電磁波也是光子

束，具有波粒二象性性。

5,短波長的X射線稱，常用

于；長波長的X射線

稱，常用于。

1

習(xí)題

1.X射線學(xué)有幾個分支？每個分支的研究對象是什么？2.

分析下列熒光輻射產(chǎn)生的可能性，為什么？（1）用CuKaX

射線激發(fā)CuKa熒光輻射；（2）用CuKpX射線激發(fā)CuKa

熒光輻射；（3）用CuKaX射線激發(fā)CuLa熒光輻射。3.什

么叫〃相干散射〃、〃非相干散射〃、〃熒光輻射〃、〃吸收限〃、”俄

歇效應(yīng)〃、“發(fā)射譜〃、

〃吸收譜〃?

4.X射線的本質(zhì)是什么？它與可見光、紫外線等電磁波的主

要區(qū)別何在？用哪些物理量

描述它？

5.產(chǎn)生X射線需具備什么條件？

6.X射線具有波粒二象性，其微粒性和波動性分別表現(xiàn)在哪

些現(xiàn)象中？7.計算當(dāng)管電壓為50kv時，電子在與靶碰撞時

的速度與動能以及所發(fā)射的連續(xù)譜的短

波限和光子的最大動能。

8.特征X射線與熒光X射線的產(chǎn)生機理有何異同？某物質(zhì)的

K系熒光X射線波長是否等

于它的K系特征X射線波長？

hcl.24?1039.連續(xù)譜是怎樣產(chǎn)生的？其短波限?0?與某物質(zhì)

的?eVVhcl.24?103吸收限?k?有何不同（V和VK以kv為單

位）？？eVkVklO.X射線與物質(zhì)有哪些相互作用？規(guī)律如何?

對x射線分析有何影響？反沖電子、光電

子和俄歇電子有何不同？

1L試計算當(dāng)管壓為50kv時，X射線管中電子擊靶時的速度

和動能，以及所發(fā)射的連續(xù)

譜的短波限和光子的最大能量是多少？

12.為什么會出現(xiàn)吸收限？K吸收限為什么只有一個而L吸

收限有三個？當(dāng)激發(fā)X系熒光

X射線時，能否伴生L系？當(dāng)L系激發(fā)時能否伴生K系？13.

己知鋁的入Ka=0.71?,鐵的入Ka=l.93?及鉆的入Ka=1.79?,

試求光子的頻率和能量。

試計算鋁的K激發(fā)電壓，已知鑰的XK=0.619?o已知鉆的K

激發(fā)電壓VK=7.71kv,試求其入K。

14.X射線實驗室用防護鉛屏厚度通常至少為1mm,試計算這

種鉛屏對CuKa、MoKa輻射

的透射系數(shù)各為多少？

15.如果用1mm厚的鉛作防護屏，試求CrKa和MoKa的穿

透系數(shù)。

16.厚度為1mm的鋁片能把某單色X射線束的強度降低為

原來的23.9%,試求這種X射

線的波長。

試計算含Wc=0.8%,Wcr=4%,Ww=18%的高速鋼對

MoKa輻射的質(zhì)量吸收系數(shù)。17.欲使鋁靶X射線管發(fā)射的

X射線能激發(fā)放置在光束中的銅樣品發(fā)射K系熒光輻射，問

需加的最低的管壓值是多少？所發(fā)射的熒光輻射波長是多

少？

18.什么厚度的銀濾波片可將CuKa輻射的強度降低至入射

時的70%?如果入射X射線束

2

中Ka和KP強度之比是5：1,濾波后的強度比是多少？已知

|ima=49.03cm/g,|imP

2

=290cm/go

2

19.如果Co的Ka、Kp輻射的強度比為5：1,當(dāng)通過涂有

15mg/cm的Fe2O3濾波片后，強

32

度比是多少？已知Fe2O3的p=5.24g/cm,鐵對CoKa的|im

=371cm/g,氧對CoK0的

2

|im=15cm/go20.計算0.071nm(MoKa)和0.154nm(CuKa)

的X射線的振動頻率和能量。(答案：4.23

18-1-1518-1-15

310s,2.80310J,1.95310s,I.29310J)

21.以鉛為吸收體，利用MoKa、RhKa、AgKaX射線畫圖，

用圖解法證明式（1-16）的正確

2

性。（鉛對于上述X射線的質(zhì)量吸收系數(shù)分別為122.8,84.13,

66.14cm/g）o再由曲線求出鉛對應(yīng)于管電壓為30kv條件下

所發(fā)出的最短波長時質(zhì)量吸收系數(shù)。

22.計算空氣對CrKa的質(zhì)量吸收系數(shù)和線吸收系數(shù)（假設(shè)空

氣中只有質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%的氮

-332

和質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的氧，空氣的密度為1.29310g/cm）o（答

案：26.97cm/g,3.48

-2-1

310cm

3

23.為使CuKa線的強度衰減1/2,需要多厚的Ni濾波片？

（Ni的密度為8.90g/cm）。

CuKctl和CuKa2的強度比在入射時為2：1,利用算得的Ni

濾波片之后其比值會有什么變化？

24.試計算Cu的K系激發(fā)電壓。（答案：8980V）25.試計

算Cu的Kal射線的波長。（答案：0.1541nm）.

第二章

一、選擇題

1.有一倒易矢量為g??2a??2b??c?,與它對應(yīng)的正空間晶面是

（）oA.（210）；B.（220）；C.（221）；D.（110）；o

2,有一體心立方晶體的晶格常數(shù)是0.286nm,用鐵靶Ka

（入Ka=0.194nm）照射該晶體能產(chǎn)生（）衍射線。

A.三條；B.四條；C.五條；D.六條。

3.一束X射線照射到晶體上能否產(chǎn)生衍射取決于（）o

A.是否滿足布拉格條件；B.是否衍射強度C.A+B；D.晶

體形狀。

4.面心立方晶體（111）晶面族的多重性因素是（）oA.4；

B.8；C.6；D.12o

二、正誤題

1.倒易矢量能唯一地代表對應(yīng)的正空間晶面。（）

2.X射線衍射與光的反射一樣，只要滿足入射角等于反射角

就行。（）

3.干涉晶面與實際晶面的區(qū)別在于：干涉晶面是虛擬的，指

數(shù)間存在公約數(shù)"（）4.布拉格方程只涉及X射線衍射

方向，不能反映衍射強度。（）5.結(jié)構(gòu)因子F與形狀因子

G都是晶體結(jié)構(gòu)對衍射強度的影響因素。（）

三、填空題

1.倒易矢量的方向是對應(yīng)正空間晶面的；倒易矢量的

長度等于對應(yīng)。2.只要倒易陣點落在厄瓦爾德

球面上，就表示該滿足條件，能產(chǎn)生。3.

影響衍射強度的因素除結(jié)構(gòu)因素、晶體形狀外還

有，，，。

4.考慮所有因素后的衍射強度公式

為，對于粉末

3

2

多晶的相對強度為。

5.結(jié)構(gòu)振幅用表示，結(jié)構(gòu)因素用表示，結(jié)構(gòu)因素=0

時沒有衍射我們稱

或。對于有序固溶體，原本消光的地方會出

現(xiàn)。

四、名詞解釋L倒易點陣一一2.系統(tǒng)消光一一3,衍射矢量

——4.形狀因子一一5.相對強度一一

1、試畫出下列晶向及晶面(均屬立方晶系)：[111]。[121],

[212],(010)(110),(123)(211)o

2,下面是某立方品系物質(zhì)的幾個品面間距，試將它們從大

到小按次序重新排列。(123)(100)(200)(311)(121)(111)

(210)(220)(030)(221)(110)

3、當(dāng)波長為?的X射到晶體并出現(xiàn)衍射線時，相鄰兩個(hkl)

反射線的程差是多少？相鄰兩個(HKL)反射線的程差又是

多少？

4、畫出Fe2B在平行于(010)上的部分倒易點。Fe2B屬正

方晶系，點陣參數(shù)a=b=0.510nm,c=0.424nmo

5、判別下列哪些晶面屬于口11］晶帶:(110),(133),(112),

、試計算(及(的共

(132),(Oil),(212)O6311)132)

同晶帶軸。

、鋁為面心立方點陣,今用

7a=0.409nmoCrKa(?=0.209nm)

攝照周轉(zhuǎn)晶體相，X射線垂直于［001］。試用厄瓦爾德圖解法

原理判斷下列晶面有無可能參與衍射:(111),(200),(220),

(311),(331),(420)o

8、畫出六方點陣(001)*倒易點，并標(biāo)出a*,b*,若一單色

X射線垂直于b軸入射，試用厄爾德作圖法求出(120)面衍

射線的方向。

9、試簡要總結(jié)由分析簡單點陣到復(fù)雜點陣衍射強度的整個

思路和要點。

10、試述原子散射因數(shù)f和結(jié)構(gòu)因數(shù)FHKL的物理意義。結(jié)

構(gòu)因數(shù)與哪些因素有關(guān)系？

11、計算結(jié)構(gòu)因數(shù)時，基點的選擇原則是什么？如計算面心

立方點陣，選擇(0,0,0)(1,1,0)、(0,1,0)與(1,0,

0)四個原子是否可以，為什么？

4

12、當(dāng)體心立方點陣的體心原子和頂點原子種類不相同時,

關(guān)于H+K+L=偶數(shù)時，衍射存在，出"1"=奇數(shù)時，衍射相消的

結(jié)論是否仍成立？

13、計算鈉原子在頂角和面心，氯原子在棱邊中心和體心的

立方點陣的結(jié)構(gòu)因數(shù)，并討論。

14、今有一張用CuKa輻射攝得的鴇(體心立方)的粉末圖樣,

試計算出頭四根線條的相對積分強度［不計e-2M和A(?)］。

若以最強的一根強度歸一化為100,其他線強度各為多少?

這些線條的?值如下，按下表計算。

PfF2線條?/(*)HKL①PF2CD強度sin??lnm歸一化?12

34

20.329.236.443.6第三章

五、選擇題

1.最常用的X射線衍射方法是（），

A.勞厄法；B.粉末多法；C.周轉(zhuǎn)晶體法；D.德拜法。

2,德拜法中有利于提高測量精度的底片安裝方法是（）0A.

正裝法；B.反裝法；（:?偏裝法；D.A+Bo

3.德拜法中對試樣的要求除了無應(yīng)力外，粉末粒度應(yīng)為（）。

A.250目；C.在250?325目之間；D.任意大小。

4.測角儀中，探測器的轉(zhuǎn)速與試樣的轉(zhuǎn)速關(guān)系是（）oA.

保持同步1：1;B.2：1；C.1：2；D.1：0o

5布射儀法中的試樣形狀是（）o

A.絲狀粉末多晶；B.塊狀粉末多晶；C.塊狀單晶；D.任意

形狀。

六、正誤題

L大直徑德拜相機可以提高衍射線接受分辨率，縮短暴光時

間。（）

2.在衍射儀法中，衍射幾何包括二個圓。一個是測角儀圓，

另一個是輻射源、探測器與試樣三者還必須位于同一聚焦圓。

（）

3.選擇小的接受光欄狹縫寬度，可以提高接受分辨率，但會

降低接受強度。（）4.德拜法比衍射儀法測量衍射強度更

精確。（）

5衍射儀法和德拜法一樣，對試樣粉末的要求是粒度均勻、

大小適中，沒有應(yīng)力。（）

七、填空題

5

9.選區(qū)衍射一一10.分析型電鏡一一11.極靴一一

12.有效放大倍數(shù)---13.Ariy斑----14.孔徑半角---

思考題

1,什么是分辨率，影響透射電子顯微鏡分辨率的因素是哪些?

2.有效放大倍數(shù)和放大倍數(shù)在意義上有何區(qū)別？

3.球差、像散和色差是怎樣造成的？如何減小這些像差？哪

些是可消除的像差？4.聚光鏡、物鏡和投影鏡各自具有什

么功能和特點？

5.影響電磁透鏡景深和焦長的主要因素是什么？景深和焦

長對透射電子顯微鏡的成像

和設(shè)計有何影響？

6.消像散器的作用和原理是什么？7.何為可動光闌？第

二聚光鏡光闌、物鏡光闌和選區(qū)光闌在電鏡的什么位置？它

們各具

有什么功能？

8.比較光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡成像的異同點。電子束的折

射和光的折射有何異同點？9.比較靜電透鏡和磁透鏡的聚

焦原理。

10.球差、色差和像散是怎樣造成的？用什么方法可以減小

這些像差？11.說明透鏡分辨率的物理意義，用什么方法提

高透鏡的分辨率？12.電磁透鏡的景深和焦長是受哪些因

素控制的？13.說明透射電鏡中物鏡和中間鏡在成像時的

作用。14.物鏡光闌和選區(qū)光闌各具有怎樣的功能

15?點分辨率和晶格分辨率在意義上有何不同？16.電子

波有何特征？與可見光有何異同？

17.分析電磁透鏡對電子波的聚焦原理，說明電磁透鏡結(jié)構(gòu)

對聚焦能力的影響。

18.說明影響光學(xué)顯微鏡和電磁透鏡分辨率的關(guān)鍵因素是什

么？如何提高電磁透分辨

率？

19.電磁透鏡景深和焦長主要受哪些因素影響？說明電磁透

鏡的景深大、焦長長，是什么

因素影響的結(jié)果？假設(shè)電磁透鏡沒有像差，也沒有衍射Airy

斑，即分辨率極高，此時景深和焦長如何？

20.透射電鏡主要由幾大系統(tǒng)構(gòu)成？各系統(tǒng)之間關(guān)系如何？

21.照明系統(tǒng)的作用是什么？它應(yīng)滿足什么要求？22.成

像系統(tǒng)的主要構(gòu)成及其特點是什么？

23.分別說明成像操作與衍射操作時各級透鏡（像平面與物

平面）之間的相對位置關(guān)系，

并畫出光路圖。

24.樣品臺的結(jié)構(gòu)與功能如何？它應(yīng)滿足哪些要求？

25.透射電鏡中有哪些主要光闌，在什么位置？其作用如何?

26.如何測定透射電鏡的分辨卒與放大倍數(shù)。電鏡的哪些主

要參數(shù)控制著分辨率與放大倍數(shù)？

11

第六章

十七、選擇題

1,單晶體電子衍射花樣是（）o

A.規(guī)則的平行四邊形斑點；B.同心圓環(huán)；C.暈環(huán)；D.不規(guī)

則斑點。

2.薄片狀晶體的倒易點形狀是（）o

A.尺寸很小的倒易點；B.尺寸很大的球；C.有一定長度的

倒易桿；D.倒易圓盤。

3.當(dāng)偏離矢量S4.能幫助消除180。不唯一性的復(fù)雜衍射花

樣是（）。

A.高階勞厄斑；B.超結(jié)構(gòu)斑點；C.二次衍射斑；D.李晶斑

點。

5.菊池線可以幫助（）o

A.估計樣品的厚度；B.確定1800不唯一性；C.鑒別有序

固溶體；D.精確測定晶體取向。

如果單晶體衍射花樣是正六邊形，那么晶體結(jié)構(gòu)是（

6.）o

A.六方結(jié)構(gòu)；B.立方結(jié)構(gòu)；C.四方結(jié)構(gòu)；D.A或B。

十八、判斷題

1.多晶衍射環(huán)和粉末德拜衍射花樣一樣，隨著環(huán)直徑增大，

衍射晶面指數(shù)也由低到高。（）

2.單晶衍射花樣中的所有斑點同屬于一個晶帶。（）

3.因為攣晶是同樣的晶體沿攣晶面兩則對稱分布，所以李晶

衍射花樣也是衍射斑點沿兩則對稱分布。（）

4,偏離矢量S=0時，衍射斑點最亮。這是因為S=0時是精確

滿足布拉格方程，所以衍射強度最大。（）

5?對于未知晶體結(jié)構(gòu)，僅憑一張衍射花樣是不能確定其晶體

結(jié)構(gòu)的。還要從不同位向拍攝多幅衍射花樣，并根據(jù)材料成

分、加工歷史等或結(jié)合其它方法綜合判斷晶體結(jié)構(gòu)。（）

6.電子衍射和X射線衍射一樣必須嚴(yán)格符合布拉格方程。

（）

十九、填空題

16.電子衍射和X射線衍射的不同之處在于不

同、不同，以

及不同。

17.電子衍射產(chǎn)生的復(fù)雜衍射花樣

是、、、

和c

18.偏離矢量S的最大值對應(yīng)倒易桿的長度，它反映的是0

角布拉格方程的程度。19.單晶體衍射花樣標(biāo)定中最

重要的一步是。

20.二次衍射可以使密排六方、金剛石結(jié)構(gòu)的花樣中在

產(chǎn)生衍射花樣，

但體心立方和面心立方結(jié)構(gòu)的花樣中。

12

二十、名詞解釋15.偏離矢量S16.180o不唯一性17.菊

池線18.高階勞厄斑習(xí)題

6-1.從原理及應(yīng)用方面分析電子衍射與X衍射在材料結(jié)構(gòu)分

析中的異、同點。6?2.用愛瓦爾德圖解法證明布拉格定律。

6.3,試推導(dǎo)電子衍射的基本公式，并指出L入的物理意義。

6-4.簡述單晶子電子衍射花樣的標(biāo)定方法。

6-5.說明多晶、單晶及厚單晶衍射花樣的特征及形成原理。

6-6.下圖為18Cr2N4WA經(jīng)900℃汕淬后在透射電鏡下攝得

的選區(qū)電子衍射花樣示意圖，衍射花樣中有馬氏體和奧氏體

兩套斑點，請對其指數(shù)斑點進行標(biāo)定。

6-1.18Cr2N4WA經(jīng)900℃油淬后電子衍射花樣示意圖

Rl=10.2mm/Rl=10.0mm,R2=10.2mm

R2=10.0mm/

13

，

,R3=14.4mmR3=16.8mm/

RI和R2間夾角為90°,RI和R2間夾角為70。,

L入=2.05mm?nm

6-7.下圖為18Cr2N4WA經(jīng)900℃油淬400℃回火后在透射電

鏡下攝得的滲碳體選區(qū)電子衍射花樣示意圖，請對其指數(shù)斑

點進行標(biāo)定。

Rl=9.8mm,R2=10.0mm,0=95°,LX=2.05mm?nm

6-8.為何對稱入射時，即只有倒易點陣原點在愛瓦爾德球面

上，也能得到除中心斑點以外的一系列衍射斑點？

6.9.舉例說明如何用選區(qū)衍射的方法來確定新相的慣習(xí)面及

母相與新相的位相關(guān)系。6-10.試正明倒易矢g與所對應(yīng)的

(hkl)面指數(shù)關(guān)系為g=ha*+kb*+lc*。

6-11.為什么說從衍射觀點看有些倒易點陣也是衍射點陣，

其倒易點不是幾何點？其形狀和所具有的強度取決于哪些

因素，在實際上有和重要意義？

6-12.為什么說斑點花樣是相應(yīng)倒易面放大投影？繪出

fcc(lll)*倒易面。

6-13.為什么TEM既能選區(qū)成象又能選區(qū)衍射？怎樣才能做

到兩者所選區(qū)域的一致性。在實際應(yīng)用方面有和重要意義？

6-14.在fee中，若攣晶面(111)，求攣晶(31-1)倒易陣點

在基體倒易點陣中的位置。6-15.試說明菊池線測試樣取向

關(guān)系比斑點花樣精確度為高的原因。

第七章

二十一、選擇題

L將某一衍射斑點移到熒光屏中心并用物鏡光欄套住該衍射

斑點成像，這是()oA.明場像；B.暗場像；C.中心暗

場像；D.弱束暗場像。

2.當(dāng)t=5s/2時，衍射強度為()oA.lg=O；B.IgO；D.Ig=lmaxo

3.已知一位錯線在選擇操作反射gl=(110)和g2=(111)

時，位錯不可見，那么它的布氏矢量是()oA.b=(0-1

0)；B.b=(1-10)；C.b=(0-11)；D.b=(010)o

14

4.當(dāng)?shù)诙嗔Ｗ优c基體呈共格關(guān)系時，此時的成像襯度是

（）oA.質(zhì)厚襯度；B.衍襯襯度；C.應(yīng)變場襯度；D.相

位襯度。

5.當(dāng)?shù)诙嗔Ｗ优c基體呈共格關(guān)系時，此時所看到的粒子大

小（）。

A.小于真實粒子大小；B.是應(yīng)變場大小；C.與真實粒子一

樣大小；D.遠遠大于真實粒子。

二十二、判斷題

L實際電鏡樣品的厚度很小時，能近似滿足衍襯運動學(xué)理論

的條件，這時運動學(xué)理論能很好地解釋襯度像。（）

2.厚樣品中存在消光距離區(qū),薄樣品中則不存在消光距離也。

（）3.明場像是質(zhì)厚襯度，暗場像是衍襯襯度。（）

4,晶體中只要有缺陷，用透射電鏡就可以觀察到這個缺陷。

（）5.等厚消光條紋和等傾消光條紋通常是形貌觀察中

的干擾，應(yīng)該通過更好的制樣來避免它們的出現(xiàn)。（）

二十三、填空題

21.運動學(xué)理論的兩個基木假設(shè)是入射電子在樣品內(nèi)只能

受到不多于一次的散射和

入射電子波在樣品內(nèi)傳播過程中，強度的衰減可以忽略。

22.對于理想晶體，當(dāng)或

連續(xù)改變時襯度像中會出現(xiàn)

或。

23.對于缺陷晶體，缺陷襯度是由缺陷引起的點陣畸變

導(dǎo)致衍射波振幅增加了一個

附加的位相因子，但是若位相角二2兀的整數(shù)倍時，缺

陷也不產(chǎn)生襯度。24.一般情況卜，季晶與層錯的襯度像都

是平行，但李晶的平行線，而層錯的平行線

是的。

25.實際的位錯線在位錯線像的，其寬度也大大小于位

錯線像的寬度，這是因為位錯線像的寬度是寬度。

二十四、名詞解釋19.中心暗場像20.消光距離國

21.等厚消光條紋和等傾消光條紋22.不可見性判據(jù)23.

應(yīng)變場襯度

習(xí)題

7.L制備薄膜樣品的基本要求是什么？具體工藝如何？雙噴

減薄與離子減薄各適用于制備什么樣品？

7-2.何謂襯度？TEM能產(chǎn)生哪幾種襯度象，是怎樣產(chǎn)生的,

都有何用途7-3.畫圖說明衍襯成象原理，并說明什么是明

場象，暗場象和中心暗場象。7-4,衍襯運動學(xué)理論的最基

本假設(shè)是什么？怎樣做才能滿足或接近基本假設(shè)？

15

7-5.用理想晶體衍襯運動學(xué)基本方程解釋等厚條紋與等傾條

紋。7-6.用缺陷晶體衍襯運動學(xué)基本方程解釋層錯與位錯

的襯度形成原理°

7-7.要觀察鋼中基體和析出相的組織形態(tài)，同時要分析其晶

體結(jié)構(gòu)和共格界面的位向關(guān)系，如何制備樣品？以怎樣的電

鏡操作方式和步驟來進行具體分析？

7-8.什么是消光距離/影響消光距離的主要物性參數(shù)和外界

條件是什么？

7-9.什么是雙束近似單束成像，為什么解釋衍襯象有時還要

拍攝相應(yīng)衍射花樣？

7-10.用什么辦法、根據(jù)什么特征才能判斷出fee晶體中的層

錯是抽出型的還是插入型的？

7-11.怎樣確定球型沉淀是空位型還是間隙型的？

7-12.當(dāng)下述像相似時，寫出區(qū)別它們的實驗方法及區(qū)別根

據(jù)。

1）球形共格沉淀與位錯線垂直于試樣表面的位錯。2）垂

直于試樣表面的晶界和交叉位錯像。3）片狀半共格沉淀

和位錯環(huán)。4）不全位錯和全位錯。

7-11.層錯和大角晶界均顯示條紋襯度，那么如何區(qū)分層錯

和晶界？

第八章

二十五、選擇題

1,僅僅反映固體樣品表面形貌信息的物理信號是（）oA.

背散射電子；B.二次電子；C.吸收電子；D.透射電子。

2.在掃描電子顯微鏡中，下列二次電子像襯度最亮的區(qū)域是

（）o

A.和電子束垂直的表面；B.和電子束成30o的表面；C.和

電子束成45。的表面；D.和電子束成60。的表面。

3.可以探測表面lnm層厚的樣品成分信息的物理信號是

（）oA.背散射電子；B.吸收電子；C.特征X射線；

D.俄歇電子。

4.掃描電子顯微鏡配備的成分分析附件中最常見的儀器是

（）。A.波譜儀；B.能譜儀；C.俄歇電子譜儀；D.特

征電子能量損失譜。

5.波譜儀與能譜儀相比，能譜儀最大的優(yōu)點是（）。

A.快速高效；B.精度高；C.沒有機械傳動部件；D.價格便

宜。

二十六、判斷題

L掃描電子顯微鏡中的物鏡與透射電子顯微鏡的物鏡一樣。

（）

2.掃描電子顯微鏡的分辨率主要取決于物理信號而不是衍射

效應(yīng)和球差。（）3.掃描電子顯微鏡的襯度和透射電鏡

一樣取決于質(zhì)厚襯度和衍射襯度。（）4.掃描電子顯微

鏡具有大的景深，所以它可以用來進行斷口形貌的分析觀察。

（）5,波譜儀是逐一接收元素的特征波長進行成分分析；

能譜儀是同時接收所有元素的特征X

16

射線進行成分分析的。（）

二十七、填空題

26.電子束與固體樣品相互作用可以產(chǎn)

生、、、

、、等物理信號。

27.掃描電子顯微鏡的放大倍數(shù)是的掃描寬度與

的掃描寬度的比值。

在襯度像上顆粒、凸起的棱角是襯度，而裂紋、凹坑則

是襯度。

28.分辨率最高的物理信號是為nm,分辨率最低

的物理信號是

為nm以上。

29.電子探針包括和兩種儀器。

30.掃描電子顯微鏡可以替代進行材料

觀察，也可以對進

行分析觀察。

二十八、名詞解釋

24.背散射電子、吸收電子、特征X射線、俄歇電子、二次

電子、透射電子。25.電子探針、波譜儀、能譜儀。習(xí)題

1.掃描電子顯微鏡有哪些特點？

2.電子束和固體樣品作用時會產(chǎn)生哪些信號？它們各具有

什么特點？

3,掃描電子顯微鏡的分辨率和信號種類有關(guān)？試將各種信

號的分辨率高低作一比較。4.掃描電子顯微鏡的放大倍數(shù)

是如何調(diào)節(jié)的？試和透射電子顯微鏡作一比較。5.表面形

貌襯度和原子序數(shù)襯度各有什么特點？

6.和波譜儀相比，能譜儀在分析微區(qū)化學(xué)成分時有哪些優(yōu)缺

點？

17

部分習(xí)題解

1.X射線學(xué)有幾個分支？每個分支的研究對象是什么？

答：X射線學(xué)分為三大分支：X射線透射學(xué)、X射線衍射學(xué)、

X射線光譜學(xué)。

X射線透射學(xué)的研究對象有人體，工件等，用它的強透射性

為人體診斷傷病、用于探測工件內(nèi)部的缺陷等。

X射線衍射學(xué)是根據(jù)衍射花樣，在波長已知的情況下測定晶

體結(jié)構(gòu)，研究與結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)變化的相關(guān)的各種問題。

X射線光譜學(xué)是根據(jù)衍射花樣，在分光晶體結(jié)構(gòu)已知的情況

下，測定各種物質(zhì)發(fā)出的X射線的波長和強度，從而研究物

質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)和成分。

2.分析卜列熒光輻射產(chǎn)生的口J能性，為什么？（1）用CuKaX

射線激發(fā)CuKa熒光輻射；（2）用CuKpX射線激發(fā)CuKa

熒光輻射；（3）用CuKaX射線激發(fā)CuLa熒光輻射。

答：根據(jù)經(jīng)典原子模型，原子內(nèi)的電子分布在一系列量子化

的殼層上，在穩(wěn)定狀態(tài)下，每個殼層有一定數(shù)量的電子，他

們有一定的能量。最內(nèi)層能量最低，向外能量依次增加。

根據(jù)能量關(guān)系，M、K層之間的能量差大于L、K成之間的能

量差，K、L層之間的能量差大于M、L層能量差。由于釋放

的特征譜線的能量等于殼層間的能量差，所以K?的能量大于

Ka的能量，Ka能量大于La的能量。

因此在不考慮能量損失的情況下：（1）CuKa能激發(fā)CuKa

熒光輻射；（能量相同）（2）CuK?能激發(fā)CuKa熒光輻射；

（K?>Ka）（3）CuKa能激發(fā)CuLa熒光輻射;（Ka>la）

3,什么叫〃相干散射〃、〃非相干散射〃、〃熒光輻射〃、〃吸收限〃、

〃俄歇效應(yīng)〃？答：

（1）當(dāng)X射線通過物質(zhì)時，物質(zhì)原子的電子在電磁場的作用下

將產(chǎn)生受迫振動，受迫振動產(chǎn)生交變電磁場，其頻率與入射

線的頻率相同，這種由于散射線與入射線的波長和頻率一致,

位相固定，在相同方向上各散射波符合相干條件，故稱為相

干散射。

⑵當(dāng)X射線經(jīng)束縛力不大的電子或自由電子散射后，可以得

到波長比入射X射線長的X射線，且波長隨散射方向不同而

改變，這種散射現(xiàn)象稱為非相十散射。

（3）一個具有足夠能量的X射線光子從原子內(nèi)部打出一個K

電子，當(dāng)外層電子來填充K空位時，將向外輻射K系x射線，

這種由X射線光子激發(fā)原子所發(fā)生的輻射過程，稱熒光輻射。

或二次熒光。

（4）指X射線通過物質(zhì)時光子的能量大于或等于使物質(zhì)原子

激發(fā)的能量，如入射光子的能量必須等于或大于將K電子從

無窮遠移至K層時所作的功W,稱此時的光子波長人稱為K

系的吸收限。

⑸當(dāng)原子中K層的一個電子被打出后，它就處于K激發(fā)狀

態(tài)，其能量為Ek。如果一個L層電子來填充這個空位，K電

離就變成了L電離，其能由Ek變成EI,此時將釋Ek-El的能

量，可能產(chǎn)生熒光X射線，也可能給予L層的電子，使其脫

離原子產(chǎn)生二次電離。即K

18

層的一個空位被L層的兩個空位所替代，這種現(xiàn)象稱俄歇效

應(yīng)。

4.產(chǎn)生X射線需具備什么條件？

答：實驗證實:在高真空中，凡高速運動的電子碰到任何障礙

物時，均能產(chǎn)生X射線，對于其他帶電的基本粒子也有類似

現(xiàn)象發(fā)生。

電子式X射線管中產(chǎn)生X射線的條件可歸納為：1,以

某種方式得到一定量的自由電子；2,在高真空中，在高壓

電場的作用下迫使這些電子作定向高速運動；3,在電子運

動路徑上設(shè)障礙物以急劇改變電子的運動速度。

5.X射線具有波粒二象性，其微粒性和波動性分別表現(xiàn)在哪

些現(xiàn)象中？

答：波動性主要表現(xiàn)為以一定的頻率和波長在空間傳播，反

映了物質(zhì)運動的連續(xù)性；微粒性主要表現(xiàn)為以光子形式輻射

和吸收時具有一定的質(zhì)量，能量和動量，反映了物質(zhì)運動的

分立性。

6.計算當(dāng)管電壓為50kv時，電子在與靶碰撞時的速度與動

能以及所發(fā)射的連續(xù)譜的

短波限和光子的最大動能。解：

已知條件:U=50kv

-31

電子靜止質(zhì)量：m0=9.1310kg

8

光速：c=2.998310m/s

-19

電子電量：e=1.602310C

-34

普朗克常數(shù)：h=6.626310J.s

電子從陰極飛出到達靶的過程中所獲得的總動能為

-19-18

E=eU=1.602310C350kv=8.01310kJ

2

由于E=l/2mOvO

所以電子與靶碰撞時的速度為

1/26

v0=(2E/m0)=4.2310m/s

所發(fā)射連續(xù)譜的短波限入0的大小僅取決于加速電壓

入0(?)=12400/v(伏)=0.248?輻射出來的光子的最大動能

為

-15

E0=h?0=hc/AO=1.99310J

7.特征X射線與熒光X射線的產(chǎn)生機理有何異同？某物質(zhì)的

K系熒光X射線波長是否

等于它的K系特征X射線波長？答：

特征X射線與熒光X射線都是由激發(fā)態(tài)原子中的高能級電子

向低能級躍遷時，多余能量以X射線的形式放出而形成的。

不同的是：高能電子轟擊使原子處于激發(fā)態(tài)，高能級電子回

遷釋放的是特征X射線；以X射線轟擊,使原子處于激發(fā)態(tài)，

高能級電子回遷釋放的是熒光X射線。某物質(zhì)的K系特征X

射線與其K系熒光X射線具有相同波長。

19

hcl.24?1028,連續(xù)譜是怎樣產(chǎn)生的？其短波限?0?與某物質(zhì)

的?eVVhcl.24?102吸收限?k?有何不同（V和VK以kv為單

位）？？eVkVk答當(dāng)X射線管兩極間加高壓時，大量電子在

高壓電場的作用下，以極高的速度向陽極轟

擊，由于陽極的阻礙作用，電子將產(chǎn)生極大的負(fù)加速度。根

據(jù)經(jīng)典物理學(xué)的理論，一個帶負(fù)電荷的電子作加速運動時,

電子周圍的電磁場將發(fā)生急劇變化，此時必然要產(chǎn)生一個電

磁波，或至少一個電磁脈沖。由于極大數(shù)量的電子射到陽極

上的時間和條件不可能相同，因而得到的電磁波將具有連續(xù)

的各種波長，形成連續(xù)X射線譜。

在極限情況下，極少數(shù)的電子在一次碰撞中將全部能量一次

性轉(zhuǎn)化為一個光量子，這個光量子便具有最高能量和最短的

波長，即短波限。連續(xù)譜短波限只與管壓有關(guān)，當(dāng)固定管壓，

增加管電流或改變靶時短波限不變。

原子系統(tǒng)中的電子遵從泡利不相容原理不連續(xù)地分布在

K,L,M,N等不同能級的殼層上，當(dāng)外來的高速粒子（電子或光

子）的動能足夠大時，可以將殼層中某個電子擊出原子系統(tǒng)

之外，從而使原子處于激發(fā)態(tài)。這時所需的能量即為吸收限,

它只與殼層能量有關(guān)。即吸收限只與靶的原子序數(shù)有關(guān)，與

管電壓無關(guān)。

9.為什么會出現(xiàn)吸收限？K吸收限為什么只有一個而L吸收

限有三個？當(dāng)激發(fā)K系熒光

X射線時，能否伴生L系？當(dāng)L系激發(fā)時能否伴生K系？答:

一束X射線通過物體后，其強度將被衰減，它是被散射和吸

收的結(jié)果。并且吸收是造成強度衰減的主要原因。物質(zhì)對X

射線的吸收，是指X射線通過物質(zhì)對光子的能量變成了其他

形成的能量。X射線通過物質(zhì)時產(chǎn)生的光電效應(yīng)和俄歇效應(yīng),

使入射X射線強度被衰減，是物質(zhì)對X射線的真吸收過程。

光電效應(yīng)是指物質(zhì)在光子的作用下發(fā)出電子的物理過程。

因為L層有三個亞層，每個亞層的能量不同，所以有三個吸

收限，而K只是一層，所以只有一個吸收限。

激發(fā)K系光電效應(yīng)時，入射光子的能量要等于或大于將K電

子從層移到無窮遠時所做的功從射線被物質(zhì)吸收

KWkoX

的角度稱入K為吸收限。當(dāng)激發(fā)K系熒光X射線時，能伴生

L系，因為L系躍遷到K系自身產(chǎn)生空位，可使外層電子遷

入，而L系激發(fā)時不能伴生K系。

10.已知鋁的入Ka=0.71?,鐵的入3=1.93?及鉆的入Ka=

1.79?,試求光子的頻率和能

量。試計算鋁的K激發(fā)電壓，已知鋁的人K=0.619?。已知鉆

的K激發(fā)電壓VK=7.71kv,試求其入K。

解：⑴由公式vKa=c/入Ka&E=hv有：

8-1018

對銅，v=3310/(0.71310)=4.23310(Hz)

-3418-15

E=6.6331034.23310=2.80310(J)

8-1018

對鐵，v=3310/(1.93310)=1.55310(Hz)

-3418-15

E=6.6331031.55310=1.03310(J)

20

對鉆，v=3310/(1.79310)=1.68310(Hz)

-3418-15

E=6.6331031.68310=1.11310(J)⑵由公

式冰=1.24/VK,

對鋁VK=1.24/入K=L24/0.0619=20(kv)

對鉆入K=L24/VK=L24/7.71=0.161(nm)=l.61G)。

11.X射線實驗室用防護鉛屏厚度通常至少為1mm,試計算這

種鉛屏對CuKa、MoKa輻射

的透射系數(shù)各為多少？

-|impH

解:穿透系數(shù)IH/IO二e,

2-1-3

其中|im：質(zhì)量吸收系數(shù)/cmg,p：密度/gem

-3

H：厚度/cm,本題pPb=ll.34gcm,H=0.lcm

2-1

對CrKa,查表得^m=585cmg,其穿透系數(shù)

IH/IO=e=e=7.823e

2-1

對MoKa,查表得pim=141cmg,

-^mpH

-141311.3430.1

-585311.3430.1

-289

8-1018

=1.13?10

?12?7其穿透系數(shù)IH/IO=e=e=3.623e=1.352?10

12.厚度為1mm的鋁片能把某單色X射線束的強度降低為

原來的23.9%,試求這種X射

線的波長。試計算含Wc=0.8%,Wcr=4%,Ww=18%的

高速鋼對MoKa輻射的質(zhì)量吸收系數(shù)。

解：?IH=IOe-(n/p)pH=IOe-pimpH?式中um=|i/p稱質(zhì)量衷減

系數(shù)，其單位為cm2/g,p為密度：H為厚度。

-3

今查表的密度為帶入

AI2.70g/cm.H=lmm/IH=23.9%10

計算得|im=5.30查表得:X=0.07107nm(MoKa)

31,32u)i為吸收體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，而Rml,Rm2(imi

各組元在一定X射線衰減系數(shù)

^m=0.8%30.70+4%330.4+18%3105.4+(1一0?8%一4%一

18%)338.3=49.7612(cm2/g)

14.欲使銅靶X射線管發(fā)射的X射線能激發(fā)放置在光束中的

銅樣品發(fā)射K系熒光輻射，

問需加的最低的管壓值是多少？所發(fā)射的熒光輻射波長是

多少？

解：eVk=he/入

-348-19-10

Vk=6.62631032.998310/(1.60231030.71310)=