材料现代分析方法第一章习题答案.doc

X射线学有几个分支?每个分支的研究对象是什么?
答:X射线学分为三大分支:X射线透射学、X射线衍射学、X射线光谱学。
X射线透射学的研究对象有人体,工件等,用它的强透射性为人体诊断伤病、用于探测工件内部的缺陷等。
X射线衍射学是根据衍射花样,在波长已知的情况下测定晶体结构,研究与结构和结构变化的相关的各种问题。
X射线光谱学是根据衍射花样,在分光晶体结构已知的情况下,测定各种物质发出的X射线的波长和强度,从而研究物质的原子结构和成分。
2. 试计算当管电压为50 kV时,X射线管中电子击靶时的速度与动能,以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大能量是多少?
解:已知条件:U=50kV
电子静止质量:m0=×10-31kg
光速:c=×108m/s
电子电量:e=×10-19C
普朗克常数:h=×10-
电子从阴极飞出到达靶的过程中所获得的总动能为:
E=eU=×10-19C×50kV=×10-18kJ
由于E=1/2m0v02
所以电子击靶时的速度为:
v0=(2E/m0)1/2=×106m/s
所发射连续谱的短波限λ0的大小仅取决于加速电压:
λ0(Å)=12400/U(伏) =
辐射出来的光子的最大动能为:
E0=hv=hc/λ0=×10-15J
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 hVk = W k
以kα为例:
hVkα= EL – Ek
= Wk – WL
= hV k – hV L
∴h V k > h V kα
∴λk<λkα
以kβ为例:
h V k β= EM – Ek
= Wk – WM
=h V k – h VM
∴ h V k > h Vk β
∴λk<λkβ
EL– Ek < EM– Ek
∴hV kα< h V kβ
∴λkβ< λkα
4. 如果用Cu靶X光管照相,错用了Fe滤片,会产生什么现象?
答:Cu的Kα1,Kα2, Kβ线都穿过来了,没有起到过滤的作用。
5. 特征X射线与荧光X射线的产生机理有何不同?某物质的K系荧光X射线波长是否等于它的K系特征X射线波长?
答:特征X射线与荧光X射线都是由激发态原子中的高能级电子向低能级跃迁时,多余能量以X射线的形式放出而形成的。不同的是:高能电子轰击使原子处于激发态,高能级电子回迁释放的是特征X射线;以 X射线轰击,使原子处于激发态,高能级电子回迁释放的是荧光X射线。某物质的K系特征X射线与其K系荧光X射线具有相同波长。
6. 连续谱是怎样产生的?其短波限与某物质的吸收限有何不同(V和VK以kv为单位)?
答:当X射线管两极间加高压时,大量电子在高压电场的作用下,以极高的速度向阳极轰击,由于阳极的阻碍作用,电子将产生极大的负加速度。根据经典物理学的理论,一个带负电荷的电子作加速运动时,电子周围的电磁场将发生急剧变化,此时必然要产生一个电磁波,或至少一个电磁脉冲。由于极大数量的电子射到阳极上的时间和条件不可能相同,因而得到的电磁波将具有连续的各种波长,形成连续X射线谱。
在极限情况下,极少数的电子在一次碰