材料现代分析与测试技术-各种原理及应用.docx

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1、材料现代分析与测试技术-各种原理及应用 XRD ： 1.X 射线产朝气理： （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：根本缘由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； 若管电压超过某一临界值V k ，电子的动能（e

2、V k ）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。V k 称为K 系激发电压。 根据能量最低原理，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 、 K r . 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 2)(1 -?=Z a Z:原子序数，a 、：常数 2.X 射线与物

3、质相互作用的三个效应 （1）光电效应 ?当 X 射线的波长足够短时，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 射线光子本身被汲取，它的能量传给该电子，使之成为具有肯定能量的光电子，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 定律确定)，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)