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1、现代分析测试技术重点晶体的性质自限性(自范性）：晶体在一定条件下能自发形成几何多面体的形状。结晶均一性：同一晶体的不同部分具有相同的性质。各向异性：晶体性质随方位不同而有差异的特性.对称性：晶体中的晶面、晶棱、角顶、结点及物理化学性质等在不同方向作有规律地重复。最小内能性：在相同热力学条件下，与同种成分的非晶体、液体、气体相比,其内能最小。稳定性。核外电子运动状态描述。主量子数n ：确定原子轨道能级的主要因素角量子数 l ：决定电子运动的角动量磁量子数m:决定电子云在空间的伸展方向表示同一亚层中原子轨道的数目自旋量子数ms：决定电子自旋方向举例说明泡利不相容原理、能量最低原理和洪德规则的应用.
2、泡利不相容原理：在一个原子中，不可能存在四个量子数完全相同的两个电子。由泡利不相容原理，可知一个原子轨道最多只能容纳两个电子，而且这两个电子的自旋必须相反。主量子数为 n 的电子层中最多能容纳的电子数:能量最低原理：在不违背泡利不相容原理的前提下，核外电子总是尽可能排布在能量最低的轨道上,当能量最低的轨道排满后，电子才依次排布在能量较高的轨道上。洪德规则：电子在简并轨道上排布时，总是以自旋相同的方式分占尽可能多的轨道。作为洪德规则的补充，简并轨道在全充满、半充满和全空时是比较稳定的。电子跃迁、辐射跃迁、无辐射跃迁。原子中电子受激向高能级跃迁或由高能级向低能级跃迁均称为电子跃迁或能级跃迁跃迁过程
3、中多余的能量即跃迁前后能量差以电磁辐射的方式放出，称之为辐射跃迁；若多余的能量转化为热能等形式，则称之为无辐射跃迁。X射线产生的原理是什么?快速移动的电子(或离子)骤然停止其运动，则电子的动能可部分转变成X光能，即辐射出X射线。真空中凡是高速运动的带点粒子撞击到任何物质时，均可产生X射线。何谓连续X射线和特征X射线?试解释产生的原因。连续X射线通常又称白色X射线。它是由于在不同时间、不同条件下撞击阳极靶上的自由电子具有不同的能量，所以使得产生的X射线组成复杂，具有不同的强度和波长.从理论上讲，当高速电子被突然停止时，大部分能量以热的形式放出，只有小部分以一个或几个光量子的形式存在.因为这些光量
4、子的能量大小不同,致使其X射线波长呈连续分布，故称为连续X射线。特征X射线光谱产生的原因与连续光谱完全不同。由阴极飞驰来的电子，在其与阳极的原子相作用时，把其能量传给这些原子中的电子,把这些电子激发到更高一级的能阶上.由于不同的电子具有不同的结构，电子跃迁所释放的能量也不同。不同的元素所具有的特定波长的X光，称为特征X射线.连续X射线的短波限取决于什么？试说明。连续谱线中的短波限仅与X射线管的电压有关。由公式可知：0=hc/eV，带入数据后得：0=12.40/V，式中V为X光电管电压。X射线与物质相互作用有哪三种情形?X射线与物质相互作用时,产生各种不同的和复杂的过程。就其能量转换而言，一束X
5、射线通过物质时，可分为三部分:一部分被散射，一部分被吸收,一部分透过物质继续沿原来的方向传播.X射线与物体碰撞将使前进方向发生改变而产生散射现象。依据散射线与入射线间是否产生干涉，又可分为相干散射和不相干散射。X射线穿过被照物质时,因为散射、光电效应和热损耗的影响，出现强度衰弱的现象称为X射线的吸收.其衰减的程度与所经过物质的厚度成正比，也与入射线强度和物质密度密切相关。物质对X射线的吸收主要是由原子内部的电子跃迁而引起的.这个过程中发生X射线的光电效应和俄歇效应。布拉格方程的推导和应用.布拉格定律推导示意图当一束平行光X射线射入晶体后,如图所示，晶体内部的不同晶面将使散射线具有不同的光程。设
6、一组晶面中，两任意面网间距为d，则两面网上相邻源自A和B的光程差为.因为只有其光程差为波长的整数倍时，相邻面网的衍射线之间才能相互干涉而加强成为衍射线，则产生衍射线的条件为：此即为布拉格公式。布拉格公式的应用:（1)已知晶体的d值，通过测量，求特征X射线的，并通过判断产生特征X射线的元素。这主要应用于X射线荧光光谱仪和电子探针中。（2）已知入射X射线的波长,通过测量,求面网间距。并通过面网间距，测定晶体结构或进行物相分析.X射线衍射分析有哪些应用？(1)物相分析：晶体的X射线衍射图像实质上是晶体微观结构的一种精细复杂的变换，每种晶体的结构与其射线衍射图之间都有着一一对应的关系，其特征X射线衍射
7、图谱不会因为多种物质混聚在一起而产生变化,这就是射线衍射物相分析方法的依据。（2)定量分析：各相衍射线的强度随该相含量的增加而增加（即物相的相对含量越高，则X衍射线的相对强度也越高.公式为：Iij=KijXj/jm I：衍射线强度；X j：j相得百分含量；j：样品中j相得密度;m：质量吸收系数(3)点阵常数的精确测定:点阵常数的测定是通过X射线衍射线的位置（）的测定而获得的,通过测定衍射花样中每一条衍射线的位置均可得出一个点阵常数值.(4)晶粒尺寸和点阵畸变的测定:材料中晶粒尺寸小于10nm时，将导致多晶衍射实验的衍射峰显著增宽。故根据衍射峰的增宽可以测定其晶粒尺寸.在不考虑晶体点阵畸变的影响
8、条件下，无应力微晶尺寸可以由谢乐(Scherrer）公式计算:D=k/cos，D：晶粒尺寸(nm）；：衍射角；：衍射峰的半高宽；：单色入射X射线波长；K：Scherrer常数。(5)应力的测定：X射线测定应力以衍射花样特征的变化作为应变的量度。X射线衍射既可测定宏观应力，也能测定微观应力。(6)单晶取向和多晶织构测定：单晶取向的测定就是找出晶体样品中晶体学取向与样品外坐标系的位向关系。(7)薄膜分析获得晶体衍射花样的三种基本方法。各有什么应用？(1）劳埃法(劳厄法)：劳埃法是通过改变波长来获得衍射花样的。波长的变化主要是采用连续X射线。劳埃法主要用于分析晶体的对称性和进行晶体定向.(2）旋转晶
9、体法：旋转单晶法是用单色X射线照射单晶体，并且使晶体不断地旋转。即固定X射线的波长,不断改变角,使某些面网在一定的角度时，能满足布拉格方程，而产生衍射.旋转晶体法主要用于研究晶体结构 。(3)粉末法：粉末法是通过单色X射线照射多晶体样品，入射X射线波长固定。通过无数取向不同的晶粒来获得满足布拉格方程的角。粉末法是X射线衍射分析中最常用的方法。主要用于物相分析,点阵参数的测定等。解释相干散射、非相干散射.当入射X射线光子与原子中束缚较紧的电子发生弹性碰撞时，X射线光子的能量不足以使电子摆脱束缚，电子的散射线波长与入射线波长相同,有确定的相位关系。这种散射称相干散射或汤姆逊（Thomson）散射。
10、当入射X射线光子与原子中束缚较弱的电子（如外层电子)发生非弹性碰撞时，光子消耗一部分能量作为电子的动能，于是电子被撞出原子之外，同时发出波长变长、能量降低的非相干散射或康普顿(Compton）散射.X射线的本质。X射线是有高能电子的突然减速或原子内层电子的跃迁而产生的。X射线的本质是电磁波,具有波粒二象性，只是他的波长较短,能量较大。X射线荧光产生的原理。原子中的内层(如K层）电子被X射线辐射电离后在K层产生一个空位。外层（L层）电子填充K层空穴时,会释放出一定的能量，当该能量以X射线辐射释放出来时就可以发射特征X射线荧光。XRF定性分析及定量分析的基本原理。每一种元素都有其特定波长（或能量）
11、的特征X射线。通过测定试样中特征X射线的波长(或能量),便可确定试样中存在何种元素，即为X射线荧光光谱定性分析。Moseley定律：元素荧光X射线的波长（l)随元素原子序数（Z)增加，有规律地向短波方向移动。（1/)1/2=K(ZS)K，S为常数，随谱系(L，K，M，N)而定元素特征X射线的强度与该元素在试样中的原子数量(即含量)成比例。因此，通过测量试样中某元素特征X射线的强度，采用适当的方法进行校准与校正，便可求出该元素在试样中的百分含量,即为X射线荧光光谱定量分析常见用于成份分析的方法有哪些?各有什么优缺点？原子发射光谱：(1)可多元素同时检测：各元素同时发射各自的特征光谱；(2）分析速
12、度快：试样不需处理,同时对几十种元素进行定量分析（光电直读仪);(3）选择性高：各元素具有不同的特征光谱；(4）检出限较低：100.1mgg1(一般光源)；ngg-1（ICP);（5)准确度较高:5%10% (一般光源）;1 （ICP）；(6)ICP-AES性能优越：线性范围46数量级,可测高、中、低不同含量试样；缺点:非金属元素不能检测或灵敏度低。X射线荧光光谱:（1）分析的元素范围广，从4Be到92U均可测定；（2)荧光X射线谱线简单，相互干扰少，样品不必分离,分析方法比较简便；（3）分析浓度范围较宽,从常量到微量都可分析。重元素的检测限可达ppm量级，轻元素稍差;(4）分析样品不被破坏，
13、分析快速，准确，便于自动化。 色谱分析：(1)分离效率高：复杂混合物，有机同系物、异构体、手性异构体；(2）灵敏度高：可以检测出g.g1（10-6）级甚至ng.g-1(10-9）级的物质量；(3)分析速度快：一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析；(4）应用范围广：气相色谱主要用于沸点低于400的各种有机或无机试样的分析液相色谱主要用于高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析.X射线荧光光谱仪中的分光晶体的作用。分光晶体作用：X射线的色散,即将一多波长X射线束分离成若干单一波长X射线束的过程。 晶体色散作用：，分为平面晶体分光器和弯面晶体分光器X射线荧光光谱不能测定哪些元素？为什么？除非具
14、有可以检测原子序数小到5的特殊装置,一般不适合于原子序数小于11的元素。原子序数低的元素，其检出限及测定误差一般都比原子序数高的元素差.试从基本原理和用途出发，阐述X射线荧光光谱分析与X射线衍射分析的联系和区别。 X射线荧光分析原理：每一种元素都有其特定波长(或能量）的特征X射线.通过测定试样中特征X射线的波长（或能量),便可确定试样中存在何种元素，即为X射线荧光光谱定性分析。元素特征X射线的强度与该元素在试样中的原子数量（即含量）成比例。X射线荧光分析通过微机及各种专用软件和测量的各元素的光谱强度（Kcps） 量的波长进行定性和定量分析；X射线的限束功能 ，辐照束斑直径减小到1mm,对任何指
15、定区域进行小面积逐点进行元素测定，形成X射线荧光光谱的元素分布图。X射线荧光光谱法的特点：分析的元素范围广，从4Be到92U均可测定；荧光X射线谱线简单，相互干扰少，样品不必分离，分析方法比较简便；分析浓度范围较宽,从常量到微量都可分析。重元素的检测限可达ppm量级，轻元素稍差；分析样品不被破坏,分析快速，准确，便于自动化。 XRF分析的局限性：对于大块固体测定，检测限一般从0。Xppm到XXppm，取决于所用X射线能量和试样基体成分。对于薄膜试样,检测限大约为100ng/cm2.除非具有可以检测原子序数小到5的特殊装置，一般不适合于原子序数小于11的元素。分析超轻元素不是XRF的优势，灵敏度
16、及精密度不如发射谱。分析粉末样品，粒度效应和矿物效应的影响十分显著,特别是对轻元素。热重分析法的基本原理是什么？热重法(TG）是在程序控制温度下借助热天平以获得物质的质量与温度关系的一种技术。利用加热或冷却过程中物质质量变化的特点，可以区别和鉴定不同的物质。热重法通常分为两类：一种是等温(或静态)热重法，即在恒温下测定物质质量变化与温度的关系;另一种是非等温（或变温)热重法，即在程序升温下测定物质质量与温度的关系.影响热重分(TG )曲线的因素有哪些？（1）升温速度:升温速度越快，温度滞后越严重；（2)气氛影响：热天平周围的气氛对TG曲线影响显著；(3)样品的粒度和用量：样品的粒度不宜太大、装填的紧密程度适中,200
