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位置不是各异的。
(3)计算面心立方点阵时,由于面心晶胞含有四个原子,所以基点个数为四个,根据位置各异原则,原子坐标为(0,0,0)、(
111111,,0)、(,0,)、(0,,),而选择(0,0,
2222220)、(1,1,0)、(0,1,0)与(1,0,0)四个原子是不可以的,它们是一个简单立方点阵,且基点位置不是各异的。
18、推导出体心立方晶体的消光规律?
答:每个晶胞中有2个同类原子,其坐标为(0, 0, 0), (1/2, 1/2, 1/2)。这两个原子散射因子均为 f ,代入结构因子表达式:
FHKL??fjexp[2?i(Hxj?Kyj?Lzj)]
得FHKL?fe2?i(0?0?0)?fe2?i(H/2?K/2?L/2)?f[e2?i0?e?i(H?K?L)]?f[1?(?1)(H?K?L)]
(H?K?L)由FHKL?f[1?(?1)]
可见:当H + K + L =奇数时, FHKL = 0,∴ |FHKL|2 = 0。 当H + K + L = 偶数时, FHKL = 2f∴ |FHKL|2 = 4f2。 所以,在体心点阵中,只有当H+K+L为偶数时才能产生衍射。
19、试用厄瓦尔德图解来说明德拜衍射花样的形成。
答:样品中各晶粒同名(HKL)面倒易点集合而成倒易球面,倒易球与反射球交线为圆环。样品各晶粒同名(HKL)面衍射线构成以入射线为轴、2θ为半锥角的圆锥体—(HKL)衍射圆锥,不同(HKL)面的衍射角2θ不同,构成不同的衍射圆锥,,但各衍射圆锥共顶。用卷成圆柱状并与样品同轴的底片记录衍射信息,获得的衍射花样是一些衍射弧(对)—各(HKL)衍射圆锥与底片的交线。
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20、在试用简单立方(a=0.300nm)结构的物质所摄得的粉末图样上,确定其最初三根线条(即最低的2θ值)的2θ与晶面指数(HKL)。入射用CuKα(λKα=0.154 nm)。 解:由于简单立方的消光规律是HKL为任意整数时,都能产生衍射,所以其最初三根线条的晶面指数为(100)、(110)、(111) 根据晶面间距公式
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d(100)=
0.300?0.3nm
1?0?00.300?0.2121nm
1?1?00.300?0.1732nm
1?1?1d(110)=
d(111)=
根据布拉格方程:2dsin? = ?,得到:
sin?(100)??2d(100)?0.154?0.25672?0.3所以θ(100)=14.87°,2θ(100)=29.75°
sin?(110)?
?2d(110)?0.154?0.3632?0.2121,所以θ(110)=21.28°,2θ(110)=42.57° 0.154?0.44462?0.1732sin?(111)??2d(111)?,所以θ(111)=26.40°,2θ(111)=52.80°
21、测角仪在采集衍射图时,如果试样表面转到与入射线成30°角,则计数管与入射线所成角度为多少?能产生衍射的晶面,与试样的自由表面呈何种几何关系?
答:因为计数管的转速是试样的2倍,所以计数管与入射线所成角度为60度。能产生衍射的晶面是与试样的自由表面呈平行关系的晶面。晶面若不平行于试样表面,尽管也产生衍射,但衍射线进不了探测器,不能被接收。
22、X射线粉末衍射仪有几种计数测量方法?衍射仪在工作的过程中,其聚焦圆半径如何变化?
答:X射线粉末衍射仪有连续扫描和步进扫描两种计数测量方法。
(1)连续扫描法:将脉冲高度分析器与计数率仪相连接,探测器与样品以2:1的角速度
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同步转动,在选定2?角范围,以一定的扫描速度扫测各衍射角对应的衍射强度。优点:扫描速度快,短时间可得全扫描图。缺点:峰位有偏移,强度误差大。用途:适合于物相定性分析。
(2)步进扫描法:将脉冲高度分析器与定标器相连,试样每转一定的角度Δθ (如0.01°)即停止,随后期间内(如5秒),探测器等开始工作,并以定标器记录在此期间内衍射线的总计数,然后试样再转动一定角度(如0.01°) ,重复测量。优点:给出精确的峰位和积分强度。缺点:速度慢。用途:适合于定量分析。
衍射仪在工作的过程中,其聚焦圆半径随2?变化而变化。
23、简述X射线实验方法在现代材料研究中有哪些主要应用?
答:物相定性分析、物相定量分析、点阵常数测定、宏观应力测定、单晶定向、晶粒度测定、织构测定等。
24、何为零层倒易截面和晶带定理?说明同一晶带中各晶面及其倒易矢量与晶带轴之间的关系?
答:(1)零层倒易截面:属于同一[uvw]晶带的各(HKL)晶面对应的倒易矢量r*HKL处于一个平面内,这是一个通过倒易点阵原点的倒易面,称为零层倒易面。
(2)晶带定理:若晶带轴的方向指数为[uvw],晶带中某晶面的指数为(HKL),则有uH + vK + wL = 0,此公式称为晶带定理。
(3)若晶带轴的方向指数为[uvw],晶带中某晶面的指数为(HKL),则(HKL)平行于晶带轴[uvw],(HKL) 的倒易矢量r*HKL必定垂直于晶带轴[uvw] 。
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25、说明为什么对于同一材料其λK<λKβ<λKα?
答:导致光电效应的X光子能量=将物质 K电子移到原子引力范围以外所需作的功 h?k = W k 以kα为例: h?kα = EL– Ek
= Wk–WL
= h?k–h?L
∴h ?k > h ?kα ∴λk<λkα 以kβ为例: h ?k β=EM– Ek = Wk–WM
=h ?k–h ?M
∴ h ?k > h ?k β ∴ λk<λkβ
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