材料分析测试方法部分习题答案黄新民.docx
《材料分析测试方法部分习题答案黄新民.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《材料分析测试方法部分习题答案黄新民.docx(38页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -材料分析测试方法课后习题答案1. X 射线学有几个分支?每个分支的争论对象是什么?答: X 射线学分为三大分支:X 射线透射学、X 射线衍射学、 X 射线光谱学。X 射线透射学的争论对象有人体,工件等,用它的强透射性为人体诊断伤病、用于探测工件内部的缺陷等。X 射线衍射学是依据衍射花样,在波长已知的情形下测定晶体结构,争论与结构和结构变化的相关的各种问题。X 射线光谱学是依据衍射花样,在分光晶体结构已知的情形下,测定各种物质发出的X 射线的波长和强度,从而争论物质的原子结构和成分。2. 分析以下荧光辐射产
2、生的可能性,为什么?( 1)用 CuKX 射线激发CuK荧光辐射。( 2)用 CuKX 射线激发CuK荧光辐射。( 3)用 CuKX 射线激发CuL荧光辐射。答:依据经典原子模型,原子内的电子分布在一系列量子化的壳层上,在稳固状态下,每个壳层有肯定数量的电子,他们有肯定的能量。最内层能量最低,向外能量依次增加。依据能量关系,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。由于释放的特点谱线的能量等于壳层间的能量差,所以K. 的能量大于Ka 的能量, Ka 能量大于La 的能量。因此在不考虑能量缺失的情形下:( 1)CuKa能激发 CuKa荧光辐射。
3、(能量相同)( 2)CuK.能激发 CuKa荧光辐射。(K.Ka)( 3)CuKa能激发 CuLa 荧光辐射。( Kala )3. 什么叫“相干散射” 、“非相干散射” 、“荧光辐射” 、“吸取限”、“俄歇效应”? 答: 当 射线通过物质时,物质原子的电子在电磁场的作用下将产生受迫振动,受迫振动产生交变电磁场,其频率与入射线的频率相同,这种由于散射线与入射线的波长和频率一样,位相固定,在相同方向上各散 射波符合相干条件,故称为相干散射。 当 射线经束缚力不大的电子或自由电子散射后,可以得到波长比入射 射线长的 射线,且波长随散射方向不同而转变,这种散射现象称为非相干散射。 一个具有足够能量的
4、射线光子从原子内部打出一个K 电子,当外层电子来填充K 空位时,将向外辐射 K 系 射线,这种由 射线光子激发原子所发生的辐射过程,称荧光辐射。或二次荧光。 指 射线通过物质时间子的能量大于或等于使物质原子激发的能量,如入射光子的能量必需等于或大于将 K 电子从无穷远移至K层时所作的功W,称此时的光子波长称为 K 系的吸取限。 当原子中K 层的一个电子被打出后,它就处于K 激发状态,其能量为Ek。假如一个L 层电子来填充这个空位, K 电离就变成了L 电离,其能由Ek 变成 El ,此时将释Ek-El的能量,可能产生荧光 射线,也可能赐予L 层的电子,使其脱离原子产生二次电离。即K 层的一个空
5、位被L 层的两个空位所替代,这种现 象称俄歇效应。4. 产生 X 射线需具备什么条件?答:试验证明: 在高真空中,凡高速运动的电子遇到任何障碍物时,均能产生X 射线,对于其他带电的基本粒子也有类似现象发生。电子式 X 射线管中产生X 射线的条件可归纳为:1,以某种方式得到肯定量的自由电子。2,在高真空中,在高压电场的作用下迫使这些电子作定向高速运动。3,在电子运动路径上设障碍物以急剧转变电子的运动速度。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页,共 19 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - -
6、欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -5. 射线具有波粒二象性,其微粒性和波动性分别表现在哪些现象中?答:波动性主要表现为以肯定的频率和波长在空间传播,反映了物质运动的连续性。微粒性主要表现为以光子形式辐射和吸取时具有肯定的质量,能量和动量,反映了物质运动的分立性。6. 运算当管电压为50 kv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。解:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结已知条件: U=50kv-31可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结电子静止质量:m0=9.1 10kg8
7、光速: c=2.998 10 m/s-19电子电量: e=1.602 10C普朗克常数:h=6.626 10-34 J.s电子从阴极飞出到达靶的过程中所获得的总动能为-19-18E=eU=1.602 10C50kv=8.01 10kJ2由于 E=1/2m0v 0所以电子与靶碰撞时的速度为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0v0=2E/m 1/2 =4.2 106m/s可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结所发射连续谱的短波限 0 的大小仅取决于加速电压 0( . ) 12400/v 伏 0.248 .辐射出来的光子的最大动能为-15E0 h.0 hc/ 0 1.99 1
8、0J7. 特点 X 射线与荧光X 射线的产生气理有何异同?某物质的K 系荧光 X 射线波长是否等于它的K 系特点X 射线波长?答:特点 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,余外能量以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点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 系特点 X 射线与其K 系荧光 X 射线具有相同波长。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结08. 连 续 谱 是 怎 样 产 生 的 ? 其 短 波 限hceV1 . 24V102与 某
9、 物 质 的 吸 收 限可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结hckeVk1 . 2410V k2有何不同( V 和 VK以 kv 为单位)?可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结答 当射线管两极间加高压时,大量电子在高压电场的作用下,以极高的速度向阳极轰击,由于阳极的阻碍作用,电子将产生极大的负加速度。依据经典物理学的理论,一个带负电荷的电子作加速运动时,电子四周的电磁场将发生急剧变化,此时必定要产生一个电磁波,或至少一个电磁脉冲。由于极大数量的电子射到阳极上的时间和条件不行能相同,因而得到的电磁波将具有连续的各种波长,形成
10、连续射线谱。在极限情形下,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。连续谱短波限只与管压有关,当固定管压,增加管电流或转变靶时短波限不变。原子系统中的电子遵从泡利不相容原理不连续的分布在K,L,M,N 等不同能级的壳层上,当外来的高速 粒子(电子或光子) 的动能足够大时,可以将壳层中某个电子击出原子系统之外,从而使原子处于激发态。这时所需的能量即为吸取限,它只与壳层能量有关。即吸取限只与靶的原子序数有关,与管电压无关。9. 为什么会显现吸取限?K 吸取限为什么只有一个而L 吸取限有三个?当激发K 系荧光射线时,能否伴生 L 系?当
11、 L 系激发时能否伴生K 系?可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页,共 19 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -答:一束 X射线通过物体后,其强度将被衰减,它是被散射和吸取的结果。并且吸取是造成强度衰减的主要缘由。物质对X 射线的吸取,是指X 射线通过物质对光子的能量变成了其他形成的能量。X 射线通过物质时产生的光电效应和俄歇效应,使入射X 射线强度被衰减,是物质对X 射线的真吸取过程。
12、光电效应是 指物质在光子的作用下发出电子的物理过程。由于 L 层有三个亚层,每个亚层的能量不同,所以有三个吸取限,而K 只是一层,所以只有一个吸取限。激发 K系光电效应时,入射光子的能量要等于或大于将K 电子从 K 层移到无穷远时所做的功Wk。从 X射线被物质吸取的角度称入K 为吸取限。当激发K 系荧光 X 射线时,能伴生L 系,由于 L 系跃迁到 K 系自身产生空位,可使外层电子迁入,而L 系激发时不能伴生K系。10. 已知钼的 K0.71. ,铁的 K 1.93.及钴的 K 1.79. ,试求光子的频率和能量。试运算钼的K激发电压,已知钼的 K0.619. 。已知钴的K 激发电压VK7.7
13、1kv ,试求其 K。解:由公式 Ka=c/ Ka 及 Eh 有:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结8对钼, 3 10 /0.7110-34-10 4.23 1018( Hz)18-15可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结E=6.63 10 4.23 10 2.80 10(J)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结对铁, 3 108/ ( 1.93 10-10 ) 1.55 1018( Hz)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结E=6.63108-34 1.55 1018-101.03 10-1518( J)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名
14、师归纳总结对钴, 3 10 /1.7910 1.68 10-3418( Hz)-15可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结E=6.6310 1.68 101.11 10( J)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 由公式 K 1.24/V K,对钼 VK 1.24/ K 1.24/0.0619=20kv对钴 K 1.24/V K 1.24/7.71=0.161nm=1.61 。11. X 射线试验室用防护铅屏厚度通常至少为lmm,试运算这种铅屏对CuK 、MoK 辐射的透射系数各为多少?- m H解:穿透系数I H/I O=e,其中 m:质量吸取系数/cm2 g-1 ,
15、:密度 /g cm-3-3H:厚度 /cm,此题 Pb=11.34g cm ,H=0.1cm2-1对 Cr K ,查表得 m=585cmg,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结H/I O=e其穿透系数I- m H-585 11.34 0.1-2891.1310 7可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结=e=7.82 e=2-1对 Mo K,查表得 m=141cmg,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结H/I O=e其穿透系数I- m H-141 11.34 0.1-701.35210 12可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结=e=3.62 e=12
16、. 厚度为 1mm的铝片能把某单色射线束的强度降低为原先的23.9 ,试求这种射线的波长。试运算含 Wc 0.8 , Wcr 4, Ww 18的高速钢对MoK 辐射的质量吸取系数。解: .I H I 0e- / H I 0e- m H .式中 m / 称质量衷减系数,其单位为cm2 g, 为密度,H为厚度。-3今查表 Al 的密度为2.70g/cm.H=1mm, IH=23.9% I 0 带入运算得 m5.30 查表得: 0.07107nm( MoK ) m= 1 m1+ 2 m2+ i mi 1, 2 i 为吸取体中的质量分数,而 m1, m2 mi各组元在肯定X 射线衰减系数 m=0.8
17、0.70 4 30.4 18 105.4 ( 1 0.8 4 18) 38.3=49.7612 ( cm2 g)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页,共 19 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -14. 欲使钼靶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,问需加的最低的管压值是多少?所发射的荧光辐射波长是多少?8解: eVk=hc/ 可编辑资料 - - - 欢迎下载
18、精品名师归纳总结Vk =6.626 10-34 2.998 10 /1.602 10-19 0.71 10-10=17.46kv可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 0=1.24/vnm=1.24/17.46nm=0.071nm其中 h 为普郎克常数,其值等于6.626 10-34-19e为电子电荷,等于1.602 10c故需加的最低管电压应17.46kv,所发射的荧光辐射波长是0.071 纳米。15. 什么厚度的镍滤波片可将CuK 辐射的强度降低至入射时的70?假如入射X 射线束中K和 K 强度之22可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结比是 5: 1,滤波后的强度比是
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 材料分析测试方法部分习题答案黄新民 材料 分析 测试 方法 部分 习题 答案 新民
限制150内