X射线衍射习题

-1-X射线衍射分析习题及参考答案一、判断题1、只要原子内层电子被打出核外即产生特征X射线(×)2、在K系辐射线中Kα2波长比Kα1的长(√)3、管电压越高则特征X射线波长越短(×)4、X射线强度总是与管电流成正比(√)5、辐射线波长愈长则物质对X射线的吸收系数愈小(×)6、满足布拉格方程2dsinθ=λ必然发生X射线反射(×)7、衍射强度实际是大量原子散射强度的叠加(√)8、温度因子是由于原子热振动而偏离平衡位置所致(√)9、结构因子与晶体中原子散射因子有关(√)10、倒易矢量代表对应正空间中的晶面(√)11、大直径德拜相机的衍射线分辨率高但暴光时间长（√）12、标准PDF卡片中数据是绝对可靠的(×)13、定性物相分析中的主要依据是d值和I值(√)14、定量物相分析可以确定样品中的元素含量(×)15、定量物相分析K法优点是不需要掺入内标样品(√)16、利用高温X射线衍射可以测量材料热膨胀系数(√)17、定量物相分析法中必须采用衍射积分强度(√)18、丝织构对称轴总是沿着试样的法线方向(×)19、为获得更多衍射线条须利用短波长X射线进行衍射(√)20、板织构有时也具有一定的对称性(√)21、材料中织构不会影响到各晶面的衍射强度(×)22、粉末样品不存在择优取向即织构问题(×)23、常规衍射仪X射线穿透金属的深度通常在微米数量级(√)24、粉末样品粒度尺寸直接关系到衍射峰形质量(√)25、X射线应力测定方法对非晶材料也有效(×)-2-26、利用谢乐公式D=λ/(βcosθ)可测得晶粒尺寸(×)27、宏观应力必然造成衍射峰位移动(√)28、微观应力有时也可造成衍射峰位移动(√)29、材料衍射峰几何宽化仅与材料组织结构有关(×)30、实测衍射线形是由几何线形与物理线形的代数叠加(×)二、选择题1、与入射X射线相比相干散射的波长(A)较短，(B)较长，(C)二者相等，(D)不一定2、连续X射线的总强度正比于(A)管电压平方，(B)管电流，(C)靶原子序数，(D)以上都是3、L层电子回迁K层且多余能量将另一L层电子打出核外即产生(A)光电子，(B)二次荧光，(C)俄歇电子，(D)A和B4、多晶样品可采用的X射线衍射方法是(A)德拜-谢乐法，(B)劳厄法，(C)周转晶体法，(D)A和B5、某晶面族X射线衍射强度正比于该晶面的(A)结构因子，(B)多重因子，(C)晶面间距，(D)A和B6、基于X射线衍射峰位的测量项目是(A)结晶度，(B)点阵常数，(C)织构，(D)以上都是7、基于X射线衍射强度的测量项目是(A)定量物相分析，(B)晶块尺寸，(C)内应力，(D)以上都是8、测定钢中奥氏体含量时的X射线定量物相分析方法是(A)外标法，(B)内标法，(C)直接比较法，(D)K值法9、X射线衍射仪的主要部分包括(A)光源，(B)测角仪光路，(C)计数器，(D)以上都是10、Cu靶X射线管的最佳管电压约为(A)20kV，(B)40kV，(C)60kV，(D)80kV11、X射线衍射仪的测量参数不包括(A)管电压，(B)管电流，(C)扫描速度，(D)暴光时间-3-12、实现X射线单色化的器件包括(A)单色器，(B)滤波片，(C)波高分析器，(D)以上都是13、测角仪半径增大则衍射的(A)分辨率增大，(B)强度降低，(C)峰位移，(D)A与B14、宏观应力测定几何关系包括(A)同倾，(B)侧倾，(C)A与B，(D)劳厄背反射15、定性物相分析的主要依据是(A)衍射峰位，(B)积分强度，(C)衍射峰宽，(D)以上都是16、定量物相分析要求采用的扫描方式(A)连续扫描，(B)快速扫描，(C)阶梯扫描，(D)A与B17、描述织构的方法不包括(A)极图，(B)反极图，(C)ODF函数，(D)径向分布函数18、面心立方点阵的消光条件是晶面指数(A)全奇，(B)全偶，(C)奇偶混杂，(D)以上都是19、立方晶体(331)面的多重因子是(A)6，(B)8，(C)24，(D)4820、哪种靶的临界激发电压最低(A)Cu，(B)Mo，(C)Cr，(D)Fe21、哪种靶的K系特征X射线波长最短(A)Cu，(B)Mo，(C)Cr，(D)Fe22、X射线实测线形与几何线形及物理线形的关系为(A)卷积，(B)代数和，(C)代数积，(D)以上都不是23、与X射线非晶衍射分析无关的是(A)径向分布函数，(B)结晶度，(C)原子配位数，(D)点阵参数24、宏观平面应力测定实质是利用(A)不同方位衍射峰宽差，(B)不同方位衍射峰位差，(C)有无应力衍射峰宽差，(D)有无应力衍射峰位差25、计算立方晶系ODF函数时需要(A)多张极图数据，(B)一张极图数据，(C)多条衍射谱数据，(D)一条衍射谱数据-4-26、衍射峰半高宽与积分宽之关系通常(A)近似相等，(B)半高宽更大，(C)积分宽更大，(D)不一定27、关于厄瓦尔德反射球(A)球心为倒易空间原点，(B)直径即射线波长之倒数，(C)衍射条件是倒易点与该球面相交，(D)以上都是28、Kα双线分离度随2θ增大而(A)减小，(B)增大，(C)不变，(D)不一定29、d值误差随2θ增大而(A)减小，(B)增大，(C)不变，(D)不一定30、衍射谱线物理线形宽度随2增大而(A)减小，(B)增大，(C)不变，(D)不一定三、填空题1、管电压较低时只产生连续谱，较高时则可能产生连续和特征谱2、K系特征X射线波长λ由短至长依次β、α1和α23、Cu、Mo及Cr靶特征辐射波长λ由短至长依次Mo、Cu和Cr4、特征X射线强度与管电流、管电压及特征激发电压有关5、X射线与物质的相互作用包括散射和真吸收，统称为衰减6、结构振幅符号F，结构因子符号∣F∣2，结构因子等零称为消光7、除结构因子外，影响衍射强度因子包括多重因子、吸收因子和温度因子8、体心立方晶系的低指数衍射晶面为(110)、(200)和(211)9、面心立方晶系的低指数衍射晶面为(111)、(200)和(220)10、X射线衍射方法包括劳埃法、周转晶体法和粉末法11、衍射仪的主要组成单元包括光源、测角仪光路和计数器12、影响衍射仪精度的因素包括仪器、样品和实验方法13、衍射仪的主要实验参数包括狭缝宽度、扫描范围和扫描速度14、衍射谱线定峰方法包括半高宽中点、顶部抛物线和重心法15、精确测量点阵常数的方法包括图解外推法、最小二乘法和标样校正法16、X射线定量物相分析包括直接对比、内标和K值法-5-17、三类应力衍射效应，衍射峰位移、衍射峰宽化和衍射峰强度降低18、X射线应力常数中包括材料的弹性模量、泊松比和布拉格角19、棒材存在丝织构，板材存在板织构，薄膜存在丝织构20、X射线衍射线形包括实测线形、物理线形和仪器即几何线形四、名词解释1、七大晶系[要点]立方晶系、正方晶系、斜方晶系、菱方晶系、六方晶系、单斜晶系及三斜晶系。2、点阵参数[要点]描述晶胞基矢长度及夹角的几何参数，分别用a、b、c、α、β及γ表示。3、反射球[要点]倒易空间中构造一个以X射线波长倒数为半径的球，球面与倒易原点相切。4、短波限[要点]连续X射线波谱中的最短波长。5、相干散射[要点]X射线被样品散射后波长不变。6、荧光辐射[要点]光子作用下样品原子K层电子电离，L层电子回迁K层，同时产生特征辐射线。7、俄歇效应[要点]光子作用下样品原子K层电子电离，L层电子回迁K层，另一L层电子电离。8、吸收限[要点]-6-若X射线波长由长变短，会出现吸收系数突然增大现象，该波长即吸收极限。9、原子散射因子[要点]一个原子X射线散射振幅与一个电子X射线散射振幅之比。10、角因子[要点]与衍射角有关的强度校正系数，包括洛伦兹因子和偏振因子。11、多重因子[要点]晶体中同族等效晶面的个数。12、吸收因子[要点]由于样品对X射线吸收而导致衍射强度降低，而所需的校正系数。13、温度因子[要点]热振动使原子偏离平衡位置，导致衍射强度降低，而所需的校正系数。14、多晶体[要点]由无数个小单晶体组成，包括粉末样品和块体样品。15、衍射积分强度[要点]实际是X射线衍射峰的积分面积。16、PDF卡片[要点]晶体衍射标准卡片，提供晶体的晶面间距和相对衍射强度等信息。17、极图[要点]在样品坐标系中，多晶样品某同族晶面衍射强度的空间分布图。18、ODF函数[要点]-7-利用几张极图数据，计算出多晶样品各晶粒空间取向概率即ODF函数。19、RDF函数[要点]通过X射线相干散射强度，计算RDF函数，反映非晶原子近程配位信息等。20、结晶度[要点]在结晶与非晶混合样品中的结晶物质含量五、简答题1、连续X射线谱与特征X射线谱[要点]当管压较低时，呈现在一定波长范围内连续分布的X射线波谱，即连续谱。管压超过一定程度后，在某些特定波长位置出现强度很高、非常狭窄的谱线，它们叠加在连续谱强度分布曲线上；当改变管压或管流时，这类谱线只改变强度，而波长值固定不变，这就是X射线特征谱。2、X射线与物质的作用[要点]X射线与物质的作用包括散射和真吸收。散射包括相干散射和非相干散射，相干散射波长与入射线波长相同即能量未发生变化，而非相干散射波长则大于入射线波长即能量降低。真吸收包括光电效应、俄歇效应及热效应等。3、X射线衍射方向[要点]即布拉格定律，可表示为sin2d，其中d晶面间距，布拉格衍射角，为X射线波长。布拉格定律决定X射线在晶体中的衍射方向。基于布拉格定律，可进行定性物相分析、点阵常数测定及应力测定等。4、X射线衍射强度[要点X射线衍射强度简化式为MpceALFPVVI222||)/(，其中V是被照射材料体积，Vc即晶胞体积，P晶面多重因子，|F|2晶面结构因子，Lp角因子或洛伦兹-偏振因子，A吸-8-收因子，e-2M温度因子。基于X射线衍射强度公式，可进行定量物相分析、结晶度测量及织构测量等。5、结构因子与系统消光[要点]结构因子即一个晶胞散射强度与单电子散射强度之比，反映了点阵晶胞结构对散射强度的影响。晶胞中原子散射波之间周相差引起波的干涉效应，合成波被加强或减弱。某些晶面的布拉格衍射会消失，称之为消光。6、材料内应力的分类[要点]第I类内应力为宏观尺寸范围并引起衍射谱线位移，第II类应力为晶粒尺寸范围并引起衍射谱线展宽，第III类应力为晶胞尺寸范围并引起衍射强度下降。第I类应力属于宏观应力，第II类及第III类应力属于微观应力。7、织构及分类[要点]多晶材料各晶粒的取向按某种趋势有规则排列，称为择优取向或织构，可分为丝织构和板织构。丝织构特点是某晶向趋向于与某宏观坐标平行，其它晶向对此轴呈旋转对称分布。板织构常存在于轧制板材中，特点是各晶粒的某晶向与轧向平行。8、衍射实测线形、几何线形及物理线形[要点]衍射实测线形或综合线形，是由衍射仪直接测得的衍射线形。衍射线几何线形也称仪器线形，主要与光源、光栏及狭缝等仪器实验条件有关。物理线形，主要与被测样品组织结构如晶块细化和显微畸变等有关。9、影响衍射谱线宽度的样品因素[要点]样品中的晶块细化、显微畸变、位错及层错等晶体不完整因素，必然影响到X射线的空间干涉强度及其分布，在稍偏离布拉格方向上会出现一定的衍射，从而导致衍射峰宽化和峰值强度降低。10、Rietveld结构精修[要点]首先构造晶体结构模型，尝试安排各个原子的空间位置，利用衍射强度公式及结构-9-因子公式计算出衍射线的理论强度值，并与实测衍射强度值比较。反复调整晶体结构模型，最终使计算衍射强度值与实测衍射强度相符，直至偏差因子为最低，最终即可得到实际的晶体结构模型。六、综合题1、试总结简单立方点阵、体心立方点阵和面心立方点阵的衍射线系统消光规律[要点]简单立方点阵：晶胞中原子数1，坐标(000)，22fF，结构因子与hkl无关，不存在消光现象。体心立方点阵：晶胞中原子数2，坐标(000)及(1/2,1/2,1/2)，当lkh为偶数时224fF，当lkh为奇数时02F，只有晶面指数之和为偶数时才会出现衍射现象，否则即消光。面心立方点阵：晶胞中原子数4，坐标(000)、(1/2,1/2,0)、(0,1/2,1/2)及(1/2,0