現代材料檢測技術試題及答案
第一章1. x射線學有幾個分支？每個分支的研究物件是什麼？
2. 分析下列螢光輻射產生的可能性，為什麼？
（1）用cukαx射線激發cukα螢光輻射；
（2）用cukβx射線激發cukα螢光輻射；
（3）用cukαx射線激發culα螢光輻射。
3. 什麼叫「相干散射」、「非相干散射」、「螢光輻射」、「吸收限」、「俄歇效應」、「發射譜」、「吸收譜」？
4. x射線的本質是什麼？它與可見光、紫外線等電磁波的主要區別何在？用哪些物理量描述它？
5. 產生x射線需具備什麼條件？
6. ⅹ射線具有波粒二象性，其微粒性和波動性分別表現在哪些現象中？
7. 計算當管電壓為50 kv時，電子在與靶碰撞時的速度與動能以及所發射的連續譜的短波限和光子的最大動能。
8. 特徵x射線與螢光x射線的產生機理有何異同？某物質的k系螢光x射線波長是否等於它的k系特徵x射線波長？
9. 連續譜是怎樣產生的？其短波限[=\\frac=\\frac}', 'altimg':
'6d46df45c0cb844d08d1f635063a2cf2.png', 'w': '170', 'h':
'48'}]與某物質的吸收限[=\\frac}=\\frac}}', 'altimg': '4ab3f0318ce3e64c3f399a47984972d5.png', 'w':
'180', 'h': '51'}]有何不同（v和vk以kv為單位）？
10. ⅹ射線與物質有哪些相互作用？規律如何？對x射線分析有何影響？反衝電子、光電子和俄歇電子有何不同？
11. 試計算當管壓為50kv時，ⅹ射線管中電子擊靶時的速度和動能，以及所發射的連續譜的短波限和光子的最大能量是多少？
12. 為什麼會出現吸收限？k吸收限為什麼只有乙個而l吸收限有三個？當激發x系螢光ⅹ射線時，能否伴生l系？當l系激發時能否伴生k系？
13. 已知鉬的λkα＝0.71，鐵的λkα＝1.
93及鈷的λkα＝1.79，試求光子的頻率和能量。試計算鉬的k激發電壓，已知鉬的λk＝0.
619。已知鈷的k激發電壓vk＝7.71kv，試求其λk。
14. x射線實驗室用防護鉛屏厚度通常至少為lmm，試計算這種鉛屏對cukα、mokα輻射的透射係數各為多少？
15. 如果用1mm厚的鉛作防護屏，試求crkα和mokα的穿透係數。
16. 厚度為1mm的鋁片能把某單色ⅹ射線束的強度降低為原來的23.9％，試求這種ⅹ射線的波長。
試計算含wc＝0.8％，wcr＝4％，ww＝18％的高速鋼對mokα輻射的質量吸收係數。
17. 欲使鉬靶ⅹ射線管發射的ⅹ射線能激發放置在光束中的銅樣品發射k系螢光輻射，問需加的最低的管壓值是多少？所發射的螢光輻射波長是多少？
18. 什麼厚度的鎳濾波片可將cukα輻射的強度降低至入射時的70％？如果入射x射線束中kα和kβ強度之比是5：
1，濾波後的強度比是多少？已知μmα＝49.03cm2／g，μmβ＝290cm2／g。
19. 如果co的kα、kβ輻射的強度比為5：1，當通過塗有15mg／cm2的fe2o3濾波片後，強度比是多少？
已知fe2o3的ρ=5.24g／cm3，鐵對cokα的μm＝371cm2／g，氧對cokβ的μm＝15cm2／g。
20. 計算0.071 nm（mokα）和0.
154 nm（cukα）的ⅹ射線的振動頻率和能量。（答案：4.
23×1018s-l，2.80×10-l5j，1.95×1018s-1，l.
29×10-15j）
21. 以鉛為吸收體，利用mokα、rhkα、agkαx射線畫圖，用**法證明式（1-16）的正確性。（鉛對於上述ⅹ射線的質量吸收係數分別為122.
8，84.13，66.14 cm2／g）。
再由曲線求出鉛對應於管電壓為30 kv條件下所發出的最短波長時質量吸收係數。
22. 計算空氣對crkα的質量吸收係數和線吸收係數（假設空氣中只有質量分數80％的氮和質量分數20％的氧，空氣的密度為1.29×10-3g／cm3）。
（答案：26.97 cm2／g，3.
48×10-2 cm-1
23. 為使cukα線的強度衰減1／2，需要多厚的ni濾波片？（ni的密度為8.
90g／cm3）。cukα1和cukα2的強度比在入射時為2：1，利用算得的ni濾波片之後其比值會有什麼變化？
24. 試計算cu的k系激發電壓。（答案：8980ⅴ）
25. 試計算cu的kαl射線的波長。（答案：0.1541 nm）.
1. x射線學有幾個分支？每個分支的研究物件是什麼？
答：x射線學分為三大分支：x射線透射學、x射線衍射學、x射線光譜學。
x射線透射學的研究物件有人體，工件等，用它的強透射性為人體診斷傷病、用於探測工件內部的缺陷等。
x射線衍射學是根據衍射花樣，在波長已知的情況下測定晶體結構，研究與結構和結構變化的相關的各種問題。
x射線光譜學是根據衍射花樣，在分光晶體結構已知的情況下，測定各種物質發出的x射線的波長和強度，從而研究物質的原子結構和成分。
2. 分析下列螢光輻射產生的可能性，為什麼？
（1）用cukαx射線激發cukα螢光輻射；
（2）用cukβx射線激發cukα螢光輻射；
（3）用cukαx射線激發culα螢光輻射。
答：根據經典原子模型，原子內的電子分布在一系列量子化的殼層上，在穩定狀態下，每個殼層有一定數量的電子，他們有一定的能量。最內層能量最低，向外能量依次增加。
根據能量關係，m、k層之間的能量差大於l、k成之間的能量差，k、l層之間的能量差大於m、l層能量差。由於釋放的特徵譜線的能量等於殼層間的能量差，所以k的能量大於ka的能量，ka能量大於la的能量。
因此在不考慮能量損失的情況下：
（1） cuka能激發cuka螢光輻射；（能量相同）
（2） cuk能激發cuka螢光輻射；（k>ka）
（3） cuka能激發cula螢光輻射；（ka>la）
3. 什麼叫「相干散射」、「非相干散射」、「螢光輻射」、「吸收限」、「俄歇效應」？
答：⑴ 當χ射線通過物質時，物質原子的電子在電磁場的作用下將產生受迫振動，受迫振動產生交變電磁場，其頻率與入射線的頻率相同，這種由於散射線與入射線的波長和頻率一致，位相固定，在相同方向上各散射波符合相干條件，故稱為相干散射。
⑵ 當χ射線經束縛力不大的電子或自由電子散射後，可以得到波長比入射χ射線長的χ射線，且波長隨散射方向不同而改變，這種散射現象稱為非相干散射。
⑶ 乙個具有足夠能量的χ射線光子從原子內部打出乙個k電子，當外層電子來填充k空位時，將向外輻射k系χ射線，這種由χ射線光子激發原子所發生的輻射過程，稱螢光輻射。或二次螢光。
⑷ 指χ射線通過物質時光子的能量大於或等於使物質原子激發的能量，如入射光子的能量必須等於或大於將k電子從無窮遠移至k層時所作的功w，稱此時的光子波長λ稱為k系的吸收限。
⑸ 當原子中k層的乙個電子被打出後，它就處於k激發狀態，其能量為ek。如果乙個l層電子來填充這個空位，k電離就變成了l電離，其能由ek變成el，此時將釋ek-el的能量，可能產生螢光χ射線，也可能給予l層的電子，使其脫離原子產生二次電離。即k層的乙個空位被l層的兩個空位所替代，這種現象稱俄歇效應。
4. 產生x射線需具備什麼條件？
答：實驗證實:在高真空中，凡高速運動的電子碰到任何障礙物時，均能產生x射線，對於其他帶電的基本粒子也有類似現象發生。
電子式x射線管中產生x射線的條件可歸納為：1，以某種方式得到一定量的自由電子；2，在高真空中，在高壓電場的作用下迫使這些電子作定向高速運動；3，在電子運動路徑上設障礙物以急劇改變電子的運動速度。
5. ⅹ射線具有波粒二象性，其微粒性和波動性分別表現在哪些現象中？
答：波動性主要表現為以一定的頻率和波長在空間傳播，反映了物質運動的連續性；微粒性主要表現為以光子形式輻射和吸收時具有一定的質量，能量和動量，反映了物質運動的分立性。
6. 計算當管電壓為50 kv時，電子在與靶碰撞時的速度與動能以及所發射的連續譜的短波限和光子的最大動能。
解：已知條件：u=50kv
電子靜止質量：m0=9.1×10-31kg
光速：c=2.998×108m/s
電子電量：e=1.602×10-19c
蒲朗克常數：h=6.626×10-34j.s
電子從陰極飛出到達靶的過程中所獲得的總動能為
e=eu=1.602×10-19c×50kv=8.01×10-18kj
由於e=1/2m0v02
所以電子與靶碰撞時的速度為
v0=(2e/m0)1/2=4.2×106m/s
所發射連續譜的短波限λ0的大小僅取決於加速電壓
λ0（）＝12400/v(伏) ＝0.248
輻射出來的光子的最大動能為
e0＝h0＝hc/λ0＝1.99×10-15j
7. 特徵x射線與螢光x射線的產生機理有何異同？某物質的k系螢光x射線波長是否等於它的k系特徵x射線波長？
答：特徵x射線與螢光x射線都是由激發態原子中的高能級電子向低能級躍遷時，多餘能量以x射線的形式放出而形成的。不同的是：
高能電子轟擊使原子處於激發態，高能級電子回遷釋放的是特徵x射線；以 x射線轟擊，使原子處於激發態，高能級電子回遷釋放的是螢光x射線。某物質的k系特徵x射線與其k系螢光x射線具有相同波長。
8. 連續譜是怎樣產生的？其短波限[=\\frac=\\frac}', 'altimg':
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'48'}]與某物質的吸收限[=\\frac}=\\frac}}', 'altimg': '85d1b3d808ceb148a627790af2faa560.png', 'w':
'180', 'h': '51'}]有何不同（v和vk以kv為單位）？
答當ⅹ射線管兩極間加高壓時，大量電子在高壓電場的作用下，以極高的速度向陽極轟擊，由於陽極的阻礙作用，電子將產生極大的負加速度。根據經典物理學的理論，乙個帶負電荷的電子作加速運動時，電子周圍的電磁場將發生急劇變化，此時必然要產生乙個電磁波，或至少乙個電磁脈衝。由於極大數量的電子射到陽極上的時間和條件不可能相同，因而得到的電磁波將具有連續的各種波長，形成連續ⅹ射線譜。
在極限情況下，極少數的電子在一次碰撞中將全部能量一次性轉化為乙個光量子，這個光量子便具有最高能量和最短的波長，即短波限。連續譜短波限只與管壓有關，當固定管壓，增加管電流或改變靶時短波限不變。
原子系統中的電子遵從泡利不相容原理不連續地分布在k,l,m,n等不同能級的殼層上，當外來的高速粒子（電子或光子）的動能足夠大時，可以將殼層中某個電子擊出原子系統之外，從而使原子處於激發態。這時所需的能量即為吸收限，它只與殼層能量有關。即吸收限只與靶的原子序數有關，與管電壓無關。
9. 為什麼會出現吸收限？k吸收限為什麼只有乙個而l吸收限有三個？當激發k系螢光ⅹ射線時，能否伴生l系？當l系激發時能否伴生k系？
答：一束x射線通過物體後，其強度將被衰減，它是被散射和吸收的結果。並且吸收是造成強度衰減的主要原因。
物質對x射線的吸收，是指x射線通過物質對光子的能量變成了其他形成的能量。x射線通過物質時產生的光電效應和俄歇效應，使入射x射線強度被衰減，是物質對x射線的真吸收過程。光電效應是指物質在光子的作用下發出電子的物理過程。
材料分析測試方法習題答案
第一部分 1.x射線學有幾個分支？每個分支的研究物件是什麼？2.分析下列螢光輻射產生的可能性，為什麼？1 用cuk x射線激發cuk 螢光輻射 2 用cuk x射線激發cuk 螢光輻射 3 用cuk x射線激發cul 螢光輻射。3.什麼叫 相干散射 非相干散射 螢光輻射 吸收限 俄歇效應 發射譜 吸...
材料現代測試方法習題
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材料現代分析測試方法複習
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