現代分析測試技術重點

2022-11-25 05:15:04 字數 4930 閱讀 7630

晶體的性質

自限性(自範性):晶體在一定條件下能自發形成幾何多面體的形狀。

結晶均一性:同一晶體的不同部分具有相同的性質。

各向異性:晶體性質隨方位不同而有差異的特性。

對稱性:晶體中的晶面、晶稜、角頂、結點及物理化學性質等在不同方向作有規律地重複。

最小內能性:在相同熱力學條件下,與同種成分的非晶體、液體、氣體相比,其內能最小。

穩定性。

核外電子運動狀態描述。

主量子數n :確定原子軌道能級的主要因素

角量子數 l :決定電子運動的角動量

磁量子數m:決定電子雲在空間的伸展方向表示同一亞層中原子軌道的數目

自旋量子數ms:決定電子自旋方向

舉例說明泡利不相容原理、能量最低原理和洪德規則的應用。

泡利不相容原理:在乙個原子中,不可能存在四個量子數完全相同的兩個電子。由泡利不相容原理,可知乙個原子軌道最多只能容納兩個電子,而且這兩個電子的自旋必須相反。

主量子數為 n 的電子層中最多能容納的電子數:

能量最低原理:在不違背泡利不相容原理的前提下,核外電子總是盡可能排布在能量最低的軌道上,當能量最低的軌道排滿後,電子才依次排布在能量較高的軌道上。

洪德規則:電子在簡併軌道上排布時,總是以自旋相同的方式分佔盡可能多的軌道。作為洪德規則的補充,簡併軌道在全充滿、半充滿和全空時是比較穩定的。

電子躍遷、輻射躍遷、無輻射躍遷。

原子中電子受激向高能級躍遷或由高能級向低能級躍遷均稱為電子躍遷或能級躍遷

躍遷過程中多餘的能量即躍遷前後能量差以電磁輻射的方式放出,稱之為輻射躍遷;

若多餘的能量轉化為熱能等形式,則稱之為無輻射躍遷。

x射線產生的原理是什麼?

快速移動的電子(或離子)驟然停止其運動,則電子的動能可部分轉變成x光能,即輻射出x射線。真空中凡是高速運動的帶點粒子撞擊到任何物質時,均可產生x射線。

何謂連續x射線和特徵x射線?試解釋產生的原因。

連續x射線通常又稱白色x射線。它是由於在不同時間、不同條件下撞擊陽極靶上的自由電子具有不同的能量,所以使得產生的x射線組成複雜,具有不同的強度和波長。從理論上講,當高速電子被突然停止時,大部分能量以熱的形式放出,只有小部分以乙個或幾個光量子的形式存在。

因為這些光量子的能量大小不同,致使其x射線波長呈連續分布,故稱為連續x射線。

特徵x射線光譜產生的原因與連續光譜完全不同。由陰極飛馳來的電子,在其與陽極的原子相作用時,把其能量傳給這些原子中的電子,把這些電子激發到更高一級的能階上。由於不同的電子具有不同的結構,電子躍遷所釋放的能量也不同。

不同的元素所具有的特定波長的x光,稱為特徵x射線。

連續x射線的短波限取決於什麼?試說明。

連續譜線中的短波限僅與x射線管的電壓有關。

由公式可知:λ0=hc/ev,帶入資料後得:λ0=12.40/v,式中v為x光電管電壓。

x射線與物質相互作用有哪三種情形?

x射線與物質相互作用時,產生各種不同的和複雜的過程。就其能量轉換而言,一束x射線通過物質時,可分為三部分:一部分被散射,一部分被吸收,一部分透過物質繼續沿原來的方向傳播。

x射線與物體碰撞將使前進方向發生改變而產生散射現象。依據散射線與入射線間是否產生干涉,又可分為相干散射和不相干散射。

x射線穿過被照物質時,因為散射、光電效應和熱損耗的影響,出現強度衰弱的現象稱為x射線的吸收。其衰減的程度與所經過物質的厚度成正比,也與入射線強度和物質密度密切相關。物質對x射線的吸收主要是由原子內部的電子躍遷而引起的。

這個過程中發生x射線的光電效應和俄歇效應。

布拉格方程的推導和應用。

布拉格定律推導示意圖

當一束平行光x射線射入晶體後,如圖所示,晶體內部的不同晶面將使散射線具有不同的光程。設一組晶面中,兩任意面網間距為d,則兩面網上相鄰源自a和b的光程差為。因為只有其光程差為波長的整數倍時,相鄰面網的衍射線之間才能相互干涉而加強成為衍射線,則產生衍射線的條件為:

此即為布拉格公式。

布拉格公式的應用:

(1)已知晶體的d值,通過測量θ,求特徵x射線的λ,並通過λ判斷產生特徵x射線的元素。這主要應用於x射線螢光光譜儀和電子探針中。

(2)已知入射x射線的波長,通過測量θ,求面網間距。並通過面網間距,測定晶體結構或進行物相分析。

x射線衍射分析有哪些應用?

(1)物相分析:晶體的x射線衍射影象實質上是晶體微觀結構的一種精細複雜的變換,每種晶體的結構與其x射線衍射圖之間都有著一一對應的關係,其特徵x射線衍射圖譜不會因為多種物質混聚在一起而產生變化,這就是x射線衍射物相分析方法的依據。(2)定量分析:

各相衍射線的強度隨該相含量的增加而增加(即物相的相對含量越高,則x衍射線的相對強度也越高。公式為:iij=kijxj/ρjμm i:

衍射線強度;x j:j相得百分含量;ρj:樣品中j相得密度;μm:

質量吸收係數(3)點陣常數的精確測定:點陣常數的測定是通過x射線衍射線的位置(θ)的測定而獲得的,通過測定衍射花樣中每一條衍射線的位置均可得出乙個點陣常數值。(4)晶粒尺寸和點陣畸變的測定:

材料中晶粒尺寸小於10nm時,將導致多晶衍射實驗的衍射峰顯著增寬。故根據衍射峰的增寬可以測定其晶粒尺寸。在不考慮晶體點陣畸變的影響條件下,無應力微晶尺寸可以由謝樂(scherrer)公式計算:

d=kλ/βcosθ,d:晶粒尺寸(nm);θ:衍射角;β:

衍射峰的半高寬;λ:單色入射x射線波長;k:scherrer常數。

(5)應力的測定:x射線測定應力以衍射花樣特徵的變化作為應變的量度。x射線衍射既可測定巨集觀應力,也能測定微觀應力。

(6)單晶取向和多晶織構測定:單晶取向的測定就是找出晶體樣品中晶體學取向與樣品外座標系的位向關係。(7)薄膜分析

獲得晶體衍射花樣的三種基本方法。各有什麼應用?

(1)勞埃法(勞厄法):勞埃法是通過改變波長來獲得衍射花樣的。波長的變化主要是採用連續x射線。勞埃法主要用於分析晶體的對稱性和進行晶體定向。

(2)旋轉晶體法:旋轉單晶法是用單色x射線照射單晶體,並且使晶體不斷地旋轉。即固定x射線的波長,不斷改變θ角,使某些面網在一定的角度時,能滿足布拉格方程,而產生衍射。

旋轉晶體法主要用於研究晶體結構 。(3)粉末法:粉末法是通過單色x射線照射多晶體樣品,入射x射線波長固定。

通過無數取向不同的晶粒來獲得滿足布拉格方程的θ角。粉末法是x射線衍射分析中最常用的方法。主要用於物相分析,點陣引數的測定等。

解釋相干散射、非相干散射。

當入射x射線光子與原子中束縛較緊的電子發生彈性碰撞時,x射線光子的能量不足以使電子擺脫束縛,電子的散射線波長與入射線波長相同,有確定的相位關係。這種散射稱相干散射或湯姆遜(thomson)散射。

當入射x射線光子與原子中束縛較弱的電子(如外層電子)發生非彈性碰撞時,光子消耗一部分能量作為電子的動能,於是電子被撞出原子之外,同時發出波長變長、能量降低的非相干散射或康普頓(compton)散射。

x射線的本質。

x射線是有高能電子的突然減速或原子內層電子的躍遷而產生的。x射線的本質是電磁波,具有波粒二象性,只是他的波長較短,能量較大。

x射線螢光產生的原理。

原子中的內層(如k層)電子被x射線輻射電離後在k層產生乙個空位。外層(l層)電子填充k層空穴時,會釋放出一定的能量,當該能量以x射線輻射釋放出來時就可以發射特徵x射線螢光。

xrf定性分析及定量分析的基本原理。

每一種元素都有其特定波長(或能量)的特徵x射線。通過測定試樣中特徵x射線的波長(或能量),便可確定試樣中存在何種元素,即為x射線螢光光譜定性分析。

moseley定律:元素螢光x射線的波長()隨元素原子序數(z)增加,有規律地向短波方向移動。(1/λ)1/2=k(z-s)

k,s為常數,隨譜系(l,k,m,n)而定

元素特徵x射線的強度與該元素在試樣中的原子數量(即含量)成比例。因此,通過測量試樣中某元素特徵x射線的強度,採用適當的方法進行校準與校正,便可求出該元素在試樣中的百分含量,即為x射線螢光光譜定量分析

常見用於成份分析的方法有哪些?各有什麼優缺點?

原子發射光譜:(1)可多元素同時檢測:各元素同時發射各自的特徵光譜;(2)分析速度快:

試樣不需處理,同時對幾十種元素進行定量分析(光電直讀儀);(3)選擇性高:各元素具有不同的特徵光譜;(4)檢出限較低:10~0.

1gg-1(一般光源);ngg-1(icp);(5)準確度較高:5%~10% (一般光源);<1% (icp);

(6)icp-aes效能優越:線性範圍4~6數量級,可測高、中、低不同含量試樣;缺點:非金屬元素不能檢測或靈敏度低。

x射線螢光光譜:(1)分析的元素範圍廣,從4be到92u均可測定;(2)螢光x射線譜線簡單,相互干擾少,樣品不必分離,分析方法比較簡便;(3)分析濃度範圍較寬,從常量到微量都可分析。重元素的檢測限可達ppm量級,輕元素稍差;(4)分析樣品不被破壞,分析快速,準確,便於自動化。

色譜分析:(1)分離效率高:複雜混合物,有機同系物、異構體、手性異構體;(2)靈敏度高:

可以檢測出μ級甚至級的物質量;(3)分析速度快:一般在幾分鐘或幾十分鐘內可以完成乙個試樣的分析;(4)應用範圍廣:氣相色譜主要用於沸點低於400℃的各種有機或無機試樣的分析

液相色譜主要用於高沸點、熱不穩定、生物試樣的分離分析。

x射線螢光光譜儀中的分光晶體的作用。

分光晶體作用:x射線的色散,即將一多波長x射線束分離成若干單一波長x射線束的過程。

晶體色散作用:,分為平面晶體分光器和彎麵晶體分光器

x射線螢光光譜不能測定哪些元素?為什麼?

除非具有可以檢測原子序數小到5的特殊裝置,一般不適合於原子序數小於11的元素。原子序數低的元素,其檢出限及測定誤差一般都比原子序數高的元素差。

試從基本原理和用途出發,闡述x射線螢光光譜分析與x射線衍射分析的聯絡和區別。

x射線螢光分析原理:每一種元素都有其特定波長(或能量)的特徵x射線。通過測定試樣中特徵x射線的波長(或能量),便可確定試樣中存在何種元素,即為x射線螢光光譜定性分析。

元素特徵x射線的強度與該元素在試樣中的原子數量(即含量)成比例。

x射線螢光分析通過微機及各種專用軟體和測量的各元素的光譜強度(kcps) 量的波長進行定性和定量分析;x射線的限束功能 ,輻照束斑直徑減小到1mm,對任何指定區域進行小面積逐點進行元素測定,形成x射線螢光光譜的元素分布圖。

《現代分析測試技術》複習知識點

一 名詞解釋 1.原子吸收靈敏度 指產生1 吸收時水溶液中某種元素的濃度 2.原子吸收檢出限 是指能產生乙個確證在試樣中存在被測定組分的分析訊號所需要的該組分的最小濃度或最小含量 3 螢光激發光譜 4 紫外可見分光光度法 5 熱重法 是在程式控制溫度下,測量物質質量與溫度關係的一種技術。6 差熱分析...

《現代分析測試技術》複習知識點總結

一 名詞解釋 1.原子吸收靈敏度 也稱特徵濃度,在原子吸收法中,將能產生1 吸收率即得到0.0044的吸光度的某元素的濃度稱為特徵濃度。計算公式 s 0.0044 c a ug ml 1 s 1 吸收靈敏度 c 標準溶液濃度 0.0044 為1 吸收的吸光度 a 3次測得的吸光度讀數均值 2.原子吸...

《現代分析測試技術》複習知識點答案

一 名詞解釋 1.原子吸收靈敏度 也稱特徵濃度,在原子吸收法中,將能產生1 吸收率即得到0.0044的吸光度的某元素的濃度稱為特徵濃度。計算公式 s 0.0044 c a ug ml 1 s 1 吸收靈敏度 c 標準溶液濃度 0.0044 為1 吸收的吸光度 a 3次測得的吸光度讀數均值 2.原子吸...