材料現代分析方法課後簡答題及名詞解釋

2021-03-03 21:37:12 字數 4887 閱讀 1982

紅外吸收譜:物質在紅外輻射作用下,分子振動能級(和/或轉動能級)躍遷而產生的吸收光譜。

紅外活性與紅外非活性:只有發生偶極矩變化的分子振動,才能引起可觀測到的紅外吸收光譜帶,稱這種分子振動為紅外活性的,反之則稱為非紅外活性的

散射角(2)散射電子運動方向與入射方向之間的夾角。

電子吸收:由於電子能量衰減而引起的強度(電子數)衰減。

點陣消光:因晶胞中原子(陣點)位置而導致的f2=0的現象

系統消光:晶體衍射實驗資料中出現某類衍射系統消失的現象。

結構消光:在點陣消光的基礎上,因結構基元內原子位置不同而進一步產生的附加消光現象,稱為結構消光。

衍射花樣指數化:確定衍射花樣中各線條(弧對)相應晶面(即產生該衍射線條的晶面)的干涉指數,並以之標識衍射線條,又稱衍射花樣指數化(或指標化)。

電子透鏡:能使電子束聚焦的裝置稱為電子透鏡

質量厚度襯度(簡稱質厚襯度):由於樣品不同微區間存在原子序數或厚度的差異而形成的襯度

衍射襯度:由於晶體對電子的衍射效應而形成的襯度。

d-d躍遷:在配位體的影響下,處於低能態d軌道上的電子吸收光能後可以躍遷至高能態的d軌道,這種躍遷,稱之為d-d躍遷。

f-f躍遷:處於f軌道上的f電子,在配位體的影響下,f電子吸收光能後可以由低能態的f軌道躍遷至高能態的f軌道,從而產生相應的吸收光譜。這種躍遷稱為f-f躍遷。

生色團:在紫外及可見光範圍內產生吸收的原子團(或原子、電子、空穴等)。

藍移:當物質的結構或存在的環境發生變化時,其吸收帶的最大吸收波長(最大)向短波方向移動,這種現象稱為紫移或藍移(或向藍)。

紅移:當物質的結構或存在的環境發生變化時,其吸收帶的最大吸收峰波長(最大)向長波長方向移動,這種現象稱為紅移(或稱為「向紅」)。

助色團:有些含n電子的官能團,本身並不在紫外可見區產生吸收,但它們具有能使生色團的光譜峰移向長波區並使其強度增加的作用,這種官能團叫做助色團。

電荷轉移光譜,就是在光能激發下,某一化合物中的電荷發生重新分布,導致電荷可從化合物的一部分轉移至另一部分而產生的吸收光譜。

倍頻峰(或稱泛音峰):出現在強峰基頻約二倍處的吸收峰,一般都是弱峰。

組頻峰:也是弱峰,它出現在兩個或多個基頻之和或差附近

特徵振動頻率:某一鍵或基團的振動頻率有其特定值,它雖然受周圍環境的影響,但不隨分子構型作過大的改變,這一頻率稱為某一鍵或基團的特徵振動頻率。而其吸收帶稱為特徵振動吸收帶。

熱分析:在程式控制溫度條件下,測量物質的物理性質隨溫度或時間變化的函式關係的技術。

差熱分析(dta):在程式控制溫度條件下,測量樣品與參比物之間的溫度差與溫度(或時間)關係的一種熱分析方法。

差示掃瞄量熱法(dsc):在程式控制溫度條件下,測量輸入給樣品與參比物的功率差與溫度(或時間)關係的一種熱分析方法。

振動自由度:分子簡單正振動數目。

簡併:在多原子分子的簡正振動中,有時兩個或三個振動模式不同的簡正振動具有相同的頻率,此時在紅外光譜上成為乙個吸收峰出現,這種現象就是簡併。

**:某些基團處於某些機構中,因其對稱性降低,簡併的吸收帶**開來。

中心暗場像:將入射電子束反向傾斜乙個相應的散射角度,而使散射電子沿光軸傳播。

二次離子:固體表面原子以離子態發射叫做二次離子。

透射離子:當樣品的厚度小於入射電子的平均穿入深度時,有一部分入射電子穿過樣品,在樣品背面被接收檢測到的電子。

吸收電流(電子):入射電子在固體中傳播時,能量逐漸減小,最後失去全部動能的電子流。

背散射電子:入射電子與固體作用後又離開固體的總電子流。

特徵x射線:射線管電壓增至某一臨界值,使撞擊靶材的電子具有足夠能量時,可使靶原子內層產生空位,此時較外層電子將向內層躍遷產生輻射即是特徵x射線。

俄歇電子:由於原子中的電子被激發而產生的次級電子,在原子殼層中產生電子空穴後,處於高能級的電子可以躍遷到這一層,同時釋放能量。當釋放的能量傳遞到另一層的乙個電子,這個電子就可以脫離原子發射,被稱為俄歇電子。

二次電子:入射電子從固體中直接擊出的的原子的核外電子和激發態原子退回基態時產生的電子發射,前者叫二次電子,後者叫特徵二次電子。

波數:2∏長度上出現的全波數目;在波傳播的方向上單位長度內的波長的數目。

分子散射:入射線與線度即尺寸大小遠遠小於其波長的分子或分子聚集體相互作用產生的散射。

x射線相干散射:入射光子與原子內受核束縛較緊的電子發生彈性碰撞作用,僅其運動方向改變沒有能量改變的散射。

x射線非相干散射:入射光子與原子內受到較弱的電子或者晶體中自由電子發生非彈性碰撞作用,在光子運動方向改變的同時有能量損失的散射。

k系特徵輻射:原子k層出現空位,較外的l層電子向內的k層輻射躍遷,發射的輻射。

l系特徵輻射:原子的l層出現空位,其外m,n層電子躍遷產生的譜線統稱為l系特徵輻射。

吸收限:x射線照射固體物質產生光子效應時能量閥值對應的波長稱為物質的吸收限。

x射線散射:x射線與物質作用(主要是電子)時,傳播方向發生改變的現象。

x射線衍射:散射x射線干涉一致加強的結果,即衍射。

x射線反射:與可見光的反射不同,是「選擇反射」,實質是晶體中各原子面產生的反射方向上的相干散射線。

2、簡答題

1.量子數n、l與m如何表徵原子能級?在什麼情況下此種表徵失去意義?

答:原子中核外電子的運動狀態由主量子數n、角量子數l、磁量子數m、自旋量子數s和自旋磁量子數ms表徵。n、l、m共同表徵了電子的軌道運動,而s與ms則是電子自旋運動的表徵。

n決定電子運動狀態的主要能量(主能級能量,e),n值越大,則電子離核越遠,能量越高。l取值為0~n-1的正整數,對應於l=0,1,2,3,…的電子亞層或原子軌道形狀分別稱為s、p、d、f等層或(原子)軌道。磁量子數m取值為0,1,2,…,l。

當無外磁場存在時,同一亞層伸展方向不同的軌道具有相同的能量。當有外磁場時,只用量子數n、l與m表徵的原子能級失去意義。

2.下列各光子能量(ev)各在何種電磁波譜域內?各與何種躍遷所需能量相適應?

1.2×106~1.2×102、6.2~1.7、0.5~0.02、2×10-2~4×10-7。

答:1.2×106~1.2×102 x射線譜域,與原子內層電子躍遷所需能量相對應。

6.2~1.7 紫外-可見譜域,與原子(或分子)外層電子躍遷所需能量相對應。

0.5~0.02 紅外譜域,與分子振動能級躍遷所需能量相對應。

2×10-2~4×10-7 微波譜域,與分子轉動能級和電子自旋能級躍遷所需能量相對應。

10.分子能級躍遷有哪些型別?紫外、可見光譜與紅外光譜相比,各有何特點?

答:分子能級躍遷主要有電子能級躍遷、振動能級躍遷和轉動能級躍遷。紫外、可見光譜是由於分子的電子能級躍遷引起的吸收光譜。

由於電子的能級比較大,在產生電子能級躍的同時也會引起分子的振動和轉動能級躍,因此其光譜上疊加了振動和轉動能級躍的吸收光譜,所以是帶狀光譜。紅外光譜是由於分子振動能級和轉動能級躍遷引起的吸收光譜。對於一般的中紅外光譜,其振動光譜上疊加了轉動光譜,因此是帶狀光譜。

純轉動能級躍引起的遠紅外光譜,則是線狀光譜。

14.俄歇電子能譜圖與光電子能譜圖的表示方法有何不同?為什麼?

答:俄歇電子能譜圖用微分譜表示,因為俄歇電子產率很低,一次譜不好確定俄歇電子的能量位置,用微分譜可以表現得很清楚。光電子能譜圖用一次譜表示,因為光電子的產率較高,用一次譜就能很清楚表示出來。

15.簡述x射線與固體物質相互作用產生的主要資訊及據此建立的主要分析方法。

答:x射線與固體物質相互作用產生的主要資訊有:彈性散射x射線,非彈性散射x射線,光電子,俄歇電子,螢光x射線,反衝電子,透射x射線,電離,熱能等,據此建立的主要分析方法有:

x射線衍射分析(xrd),x射線光電子能譜(xps),x射線激發俄歇電子能譜(xaes),x射線螢光光譜(xrf)。

16.電子與固體作用產生多種粒子訊號(如下圖),哪些對應入射電子?哪些是由電子激發產生的?

答:圖中背散射電子流ir、吸收電流ia和透射電子流it對應入射電子;二次電子流is、x射線輻射強度ix、表面元素發射總強度ie是由電子激發產生的。

17.電子「吸收」與光子吸收有何不同?

答:電子吸收是指由於電子能量衰減而引起的強度(電子數)衰減的現象。電子吸收只是能量衰減到不能逸出樣品,而不是真的被吸收了。

光子的吸收是因光子的能量與物質中某兩個能級差相等而被吸收,光子被真吸收了,轉化成了另外的能量。

18.入射x射線比同樣能量的入射電子在固體中穿入深度大得多,而俄歇電子與x光電子的逸出深度相當,這是為什麼?

答:因為俄歇電子與x光電子的能量差不多,都比較小,在內部經多次散射後能量衰減,難以逸出固體表面,只有表面幾個原子層產生的俄歇電子和x光電子才能逸出表面,從而被電子能譜儀檢測到。

19.配合表面分析方法用離子濺射實行縱深剖析是確定樣品表面層成分和化學狀態的重要方法。試分析縱深剖析應注意哪些問題。

答(1)濺射時入射離子的選擇。一般應選擇原子序數比較大的稀有氣體離子,一是濺射率高,剝層速度快,二是不會造成樣品表面汙染;(2)入射離子能量的選擇。一般是根據樣品的特徵和儀器的功率來選擇。

入射離子能量太低,剝蝕速率太慢,影響分析速度、靈敏度和檢出限等;太高,儀器的使用壽命會縮短,也可能影響分析的準確度和精度。(3)高真空條件下進行濺射,要及時排出濺射出的二次離子,防止分析室被汙染。

20.簡述電子與固體作用產生的訊號及據此建立的主要分析方法。

答:電子與固體作用產生的訊號主要有:背散射電子,二次電子,透射電子,吸收電子,俄歇電子,x射線、表面元素發射等;建立的分析方法主要有透射電子顯微鏡(tem),掃瞄電子顯微鏡(sem),電子探針x射線顯微分析(epma),俄歇電子能譜(aes)等。

26.簡述布拉格方程的意義。

答:布拉格公式2dhklsinθ=λ中,dhkl——干涉指數為(hkl)的晶面的晶面間距,θ——x射線的入射方向或反射(衍射)方向與(hkl)面之間的夾角(叫掠射角或布拉格角),λ——入射x射線的波長,該公式表達了晶面間距d、衍射方向和x射線波長之間的定量關係。該公式的基本應用有:

(1)已知x射線的波長和掠射角,可計算晶面間距d(分析晶體結構);(2)已知晶體結構(晶面間距d)和掠射角,可測定(分析)x射線的波長,進行元素成分分析(加上莫塞萊定律)。

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