厦大期末习题课.ppt
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1、材料分析测试方法材料分析测试方法习题课习题课2011年6月2日1主要内容主要内容n关于考关于考试n作作业讲评n补充知充知识点点n补充充练习2关于考试关于考试n时间:时间:2011年年6月月17日日14:00-16:00n地点:南二地点:南二402 南二南二403n考试形式:闭卷考试形式:闭卷n考试题型:填空题、概念题、简答及证明题、应用及计算题考试题型:填空题、概念题、简答及证明题、应用及计算题考试内容考试内容比例比例/%X射射线线分析分析45电子显微分析电子显微分析33热分析热分析11光谱分析光谱分析11最终成绩:平时(作业、提问、出勤)最终成绩:平时(作业、提问、出勤)15,期末考:,期末
2、考:853一、一、4、滤波片的作用是什么?应该怎样选择?、滤波片的作用是什么?应该怎样选择?4一、一、4、滤波片的作用是什么?应该怎样选择?、滤波片的作用是什么?应该怎样选择?n滤波片的作用:波片的作用:吸收掉大部分的吸收掉大部分的K,使,使K谱线及及连续光光谱的的强度尽量减弱,度尽量减弱,获得白得白色色X射射线,提高分析精度。,提高分析精度。n滤波片的波片的选择:(1)厚度控制原厚度控制原则:太厚吸收太多,太薄作用不明:太厚吸收太多,太薄作用不明显。一般使。一般使K与与K的的比比为600:1,此,此时K的的强度将降低度将降低3050%(2)它的吸收限位于它的吸收限位于辐射源的射源的K和和K之
3、之间,且尽量靠近,且尽量靠近K。强烈吸收烈吸收K,K吸收很小;吸收很小;(3)滤波片以将波片以将K强度降低一半最佳。度降低一半最佳。Z靶靶40时Z滤片片=Z靶靶-2;(Z表示原子序数表示原子序数)例如,例如,Cu靶一般靶一般选用用Ni做做滤波片,而波片,而Mo靶靶则选用用Zr做做滤波片。波片。5二、二、9、对于晶粒直径分别为、对于晶粒直径分别为100,75,50,25nm的粉末衍射图形,请计算由于晶粒细化引起的的粉末衍射图形,请计算由于晶粒细化引起的衍射线条宽化幅度(设衍射线条宽化幅度(设45,0.15nm)。又对于晶粒直径为)。又对于晶粒直径为25nm的粉末,试计算的粉末,试计算10、45、
4、80时的时的B值。值。1衍射衍射线宽化的原因化的原因用衍射用衍射仪测定衍射峰的定衍射峰的宽化包括化包括仪器器宽化和化和试样本身引起的本身引起的宽化。化。试样引起的引起的宽化又包括晶化又包括晶块尺寸大小的影响、不均匀尺寸大小的影响、不均匀应变(微(微观应变)和堆)和堆积层错(在衍射峰的高角一(在衍射峰的高角一侧引起引起长的尾巴)。后二个因素是由于的尾巴)。后二个因素是由于试样晶体晶体结构构的不完整所造成的。的不完整所造成的。2谢乐方程方程若假若假设试样中没有晶体中没有晶体结构的不完整引起的构的不完整引起的宽化,化,则衍射衍射线的的宽化化仅是是由晶由晶块尺寸造成的,而且晶尺寸造成的,而且晶块尺寸是
5、均匀的,尺寸是均匀的,则可得到可得到谢乐方程方程(ScherrerEquation):D=KBcos式中,式中,K为Scherrer常数,其常数,其值为0.89;D为晶粒尺寸(晶粒尺寸(nm););B为衍衍射峰半高射峰半高宽度,在度,在计算的算的过程中,需程中,需转化化为弧度(弧度(rad););为衍射角;衍射角;为X射射线波波长。BKDcos6二、二、10、试计算出金刚石晶体的系统消光规律(、试计算出金刚石晶体的系统消光规律(F2表达式)。该晶体为表达式)。该晶体为立方晶,单胞中有立方晶,单胞中有8个个C原子分别位于以下位置:原子分别位于以下位置:000,1/2 1/2 0,1/2 0 1/
6、2,0 1/2 1/2,1/4 1/4 1/4,3/4 3/4 1/4,3/4 1/4 3/4,1/4 3/4 3/4。当当h,k,l部分为奇数,部分为偶数时,部分为奇数,部分为偶数时,Fhkl=0,系统消光;,系统消光;当当h,k,l全部为奇数时,全部为奇数时,Fhkl=4f(1i),|F|=4f,强度较弱;,强度较弱;当当h,k,l为偶数且(为偶数且(h+k+l)/2为偶数时,为偶数时,Fhkl=8f,|F|=8f,强度较强;强度较强;当当h,k,l为偶数且(为偶数且(h+k+l)/2为奇数时,为奇数时,Fhkl=0,系统消光。,系统消光。7三、三、1 用用CuK 射线以粉晶法测定下列物质
7、射线以粉晶法测定下列物质,求最内层的三个德拜环的求最内层的三个德拜环的2 角及所代表晶面角及所代表晶面的的hkl值值:(1)简单立方晶体简单立方晶体(a=3.00)(2)简单四方晶体简单四方晶体(a=2.00,c=3.00)布拉格方程,布拉格方程,;对于于CuK 射射线,=1.542最内最内层的德拜的德拜环意味着最小的意味着最小的2,对应最大的最大的d(1)简单立方立方晶体晶体可得可得最内最内层的三个德拜的三个德拜环所代表晶面所代表晶面为(100)、()、(110)、()、(111)(2)简单四方四方晶体晶体可得可得最内最内层的三个德拜的三个德拜环所代表晶面所代表晶面为(001)、()、(10
8、0)、()、(011)8三、三、2、用、用MoK 照射一简单立方粉末样品照射一简单立方粉末样品(a=3.30),用用Ewald作作图表示所发生的图表示所发生的200衍射衍射.MoK =0.7107 9三、三、4、Debye图中在高、低角区出现双线的原因分别是什么?图中在高、低角区出现双线的原因分别是什么?布拉格方程布拉格方程 K1、K2和和K的波长不同的波长不同 三、三、5、试求直径为、试求直径为57.3mm Debye相机在相机在=80o与与20o时由时由K1、K2 所引起的所引起的双线间距是多少。所用光源为双线间距是多少。所用光源为Cu靶(靶(1=0.154050nm;2=0.154434
9、nm;=0.154178nm;)。如所用光源为。如所用光源为Cr靶靶,结果将如何?结果将如何?直径为直径为57.3mm Debye相机,相机,1mm对应的对应的角为角为1三、三、6、试求直径为、试求直径为57.3mm Debye相机在相机在=60o时由时由K1、K2 所引起的双线所引起的双线间距是多少。所用光源为间距是多少。所用光源为Fe靶(靶(1=0.193593nm;2=0.193991nm)2=21-22 10四、四、5、金钢石、石墨、碳制成的三个粉末样品,估计它们的衍射图、金钢石、石墨、碳制成的三个粉末样品,估计它们的衍射图谱各有什么特点?谱各有什么特点?n由于金由于金刚石属于立方晶系
10、的四面体石属于立方晶系的四面体结构,石墨属于六方晶系的多构,石墨属于六方晶系的多层结构,在构,在X射射线衍射衍射图谱中,两者都有尖中,两者都有尖锐的峰。而碳由于是无定形的峰。而碳由于是无定形结构,属于非晶体,其构,属于非晶体,其X射射线衍射衍射图谱没有峰。没有峰。11四、四、7、某立方晶体衍射图中,从低角到高角有、某立方晶体衍射图中,从低角到高角有8条衍射峰,其条衍射峰,其2依次为依次为38.56/55.71/69.82/82.73/95.26/107.94/121.90/138.31,能否判断该样品的点阵类型?能否判断该样品的点阵类型?令令m=h2+k2+l28条衍射峰的条衍射峰的sin2比
11、比值为1:2:3:4:5:6:7:8即即m比比值为1:2:3:4:5:6:7:8体心立方体心立方(bcc)12假定矿石中的假定矿石中的FeFe是以是以FeFe2 2O O3 3的形式存在。的形式存在。根据公式:根据公式:得:得:五、五、2、用、用Fe2O3作为内标物质测定其本身与其它化合物组成矿石中作为内标物质测定其本身与其它化合物组成矿石中Fe的含量。矿石的含量。矿石中中Fe的的K谱线的强度测量为谱线的强度测量为1min计数计数9000脉冲(背底脉冲(背底1200脉冲);当脉冲);当97g矿石中加矿石中加入入3g Fe2O3后后Fe的的K为为1min28800脉冲(背底为脉冲(背底为1800
12、脉冲)。求矿石中脉冲)。求矿石中Fe的含量。的含量。13六、六、1、精确测定点阵常数为什么要选择高角度衍射线条?、精确测定点阵常数为什么要选择高角度衍射线条?布拉格方程布拉格方程 2d sin n 微分得微分得2sind+2dcos 即即d/d/-cot如果不考虑波长如果不考虑波长的误差,的误差,则则d/d-cot6、用数学(微分)的方法推导当衍射角接近、用数学(微分)的方法推导当衍射角接近90度时,测得晶格常数的误差最小。度时,测得晶格常数的误差最小。14六、六、3、测得铝在、测得铝在298不同衍射半角(不同衍射半角()对应的晶面分别为:)对应的晶面分别为:55.486-(331);57.7
13、14-(420);67.763-(422);78.963-(333)。试用外推法求其点阵常数(作图)。试用外推法求其点阵常数(作图)解:用外推法解:用外推法a对cos2作作图时,要求全部衍射,要求全部衍射线条的条的60,而且至少有,而且至少有一根一根线其其在在80以上。由于以上。由于题中所中所给的数据不的数据不满足上述条件,因而足上述条件,因而不作不作a-cos2图。当当60区的衍射区的衍射线很少很少时,可采用,可采用纳尔逊(Nelson.J.B.)函数)函数:它的它的线性区性区较大,大,30即可以用。因此作即可以用。因此作a-f()图。可得:由通常采用通常采用铜铜靶,靶,=1.542 采用弧
14、度制15作作a-f()图如下:图如下:由图可以得出,铝的点阵常数为由图可以得出,铝的点阵常数为4.082 六、六、3、测得铝在、测得铝在298不同衍射半角(不同衍射半角()对应的晶面分别为:)对应的晶面分别为:55.486-(331);57.714-(420);67.763-(422);78.963-(333)。试用外推法求其点阵常数(作图)。试用外推法求其点阵常数(作图)16八、八、4、某立方晶体的电子衍射花样是一系列同心圆,测得其直径分别为、某立方晶体的电子衍射花样是一系列同心圆,测得其直径分别为13.24,15.28,21.64,25.39,26.42,30.55,33.35mm。已知电
15、镜的有效相机常数。已知电镜的有效相机常数K1.48mm.nm,问该,问该样品的晶体点阵常数为多少?样品的晶体点阵常数为多少?电子衍射的相机常数子衍射的相机常数K=L=RdD=2R 与与D2成正比成正比3:4:8:11:12:16:19h12+k12+l12=3,对应晶面为(对应晶面为(111)。)。面心立方面心立方八、八、5、用作标样金(、用作标样金(Au)的电子衍射花样是一系列同心圆,靠近)的电子衍射花样是一系列同心圆,靠近圆心的圆的直径分别为圆心的圆的直径分别为13.24,15.29,21.62,25.35mm。已知金的点。已知金的点阵常数阵常数a0.4078nm。问该电镜的有效相机常数为
16、多少?。问该电镜的有效相机常数为多少?17十一、十一、1、影响、影响TG曲线的因素?曲线的因素?1、仪仪器因素器因素(1)浮力和浮力和对对流流(2)挥发挥发物的再凝聚物的再凝聚(3)坩坩埚埚与与试样试样的反的反应应及坩及坩埚埚的几何特性的几何特性2、实验实验条件条件(1)升温速率升温速率(2)气氛的种气氛的种类类和流量和流量3、试样试样影响影响(1)试样试样自身的自身的结结构缺陷情况、表面性构缺陷情况、表面性质质(2)试样试样用量用量(3)试样试样粒度粒度 18十一、十一、2、试推导热重仪器中试样表观增重与气体密度的关系。、试推导热重仪器中试样表观增重与气体密度的关系。根据所推导的表观增重公式
17、说明影响表观增重的因素。根据所推导的表观增重公式说明影响表观增重的因素。答:答:试样的表的表观增重是指由于增重是指由于温度升高温度升高导致浮力下降致浮力下降,而造成的,而造成的试样增重。增重。受受热过程由于程由于空气密度空气密度的改的改变,使,使试样的浮力改的浮力改变,从而使天平的,从而使天平的读数有所数有所改改变(一般低温(一般低温时气体密度大,高温气体密度大,高温时气体密度小)气体密度小)表表观增重(增重(W):):W=WT-W0WT对应于于T温度下的重量;温度下的重量;W0对应于于T0温度下的重量;温度下的重量;W=Vg(0-)=Vg0(1-T0/T)V受浮力作用的(在加受浮力作用的(在
18、加热区)区)试样盘和支撑杆的体和支撑杆的体积;0试样周周围气体在气体在T0时的密度;的密度;T测试时某某时刻的温度(刻的温度(K)。)。影响表影响表观增重的因素增重的因素:V、0、T。19十一、十一、3、有一石灰石、有一石灰石矿矿,其粉料的,其粉料的TG-DSC联联合分析合分析图图上可上可见见一吸一吸热热谷,其谷,其Tonset为为880,所,所对应对应的面的面积为积为3604.184J/g,对应对应的的TG曲曲线线上失重上失重为为39.6%,计计算:算:该矿该矿物的碳酸物的碳酸钙钙含量?含量?(碳酸(碳酸钙钙分子量分子量为为100.9)碳酸碳酸钙钙的分解温度?的分解温度?单单位位质质量碳酸量
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