材料现代分析与测试技术-各种原理及应用.doc
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1、如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流材料现代分析与测试技术-各种原理及应用【精品文档】第 5 页XRD:1.X射线产生机理:(1)连续X射线的产生:任何高速运动的带电粒子突然减速时,都会产生电磁辐射。 在X射线管中,从阴极发出的带负电荷的电子在高电压的作用下以极大的速度向阳极运动,当撞到阳极突然减速,其大部分动能变为热能都损耗掉了,而一部分动能以电磁辐射X射线的形式放射出来。 由于撞到阳极上的电子极多,碰撞的时间、次数及其他条件各不相同,导致产生的X射线具有不同波长,即构成连续X射线谱。(2) 特征X射线:根本原因是原子内层电子的跃迁。 阴极发出的热电子在高电压作用下高速撞击阳极; 若管电
2、压超过某一临界值Vk,电子的动能(eVk)就大到足以将阳极物质原子中的K层电子撞击出来,于是在K层形成一个空位,这一过程称为激发。Vk称为K系激发电压。 按照能量最低原理,电子具有尽量往低能级跑的趋势。当K层出现空位后,L、M、N外层电子就会跃入此空位,同时将它们多余的能量以X射线光子的形式释放出来。 K系:L, M, N, .K ,产生K、K、 Kr . 标识X射线 L系:M, N, O,.L,产生L、L. 标识X射线 特征X射线谱 M系: N, O, .M ,产生M. 标识X射线 特征谱Moseley定律 Z:原子序数,a、:常数2.X射线与物质相互作用的三个效应(1)光电效应 当 X 射
3、线的波长足够短时,X 射线光子的能量就足够大,以至能把原子中处于某一能级上的电子打出来,X 射线光子本身被吸收,它的能量传给该电子,使之成为具有一定能量的光电子,并使原子处于高能的激发态。(2) 荧光效应 外层电子填补空位将多余能量E辐射次级特征X射线,由X射线激发出的X射线称为荧光X射线。 衍射工作中,荧光X射线增加衍射花样背影,是有害因素 荧光X射线的波长只取决于物质中原子的种类(由Moseley定律决定),利用荧光X射线的波长和强度,可确定物质元素的组分及含量,这是X射线荧光分析的基本原理。 (3) 俄歇效应 俄歇效应是外层电子跃迁到空位时将多余能量E激发另一个核外电子,使之脱离原子。这
4、样脱离的电子称为俄歇电子。 3.衍射理论(1)衍射几何条件: Bragg公式 + 光学反射定律 = Bragg定律 Bragg公式:2 d Sin = n n整数,称为衍射级数 d晶面间距,与晶体结构有关 Bragg角 或 半衍射角 2衍射角(入射线与衍射线夹角)光学反射定律:当一束X射线照射到晶体上时, 发生镜面反射散射线、入射线与晶面法线共面,且在法线两侧散射线与晶面的交角等于入射线与晶面的交角。(2)衍射强度:I相对 = F、P、分别为结构因数、重复因数、布拉格角4. 应用在无机非金属材料研究中的一些常规分析测试中的主要应用方面:(1) 物相分析(2) 晶胞参数测定(3) 晶体试样中晶粒
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