材料分析部分的答案

1、TEM部分：1. 光學(xué)顯微鏡的分辨本領(lǐng)一般為所用光源波長(zhǎng)的一半；而在透射電鏡中當(dāng)加速電壓為100kV時(shí)，電子波長(zhǎng)為0.037埃，但其分辨本領(lǐng)卻只能達(dá)到幾個(gè)埃，這是為什么？2. 什么是倒易矢量？ 倒易矢量的基本性質(zhì)是什么？一個(gè)晶帶的倒易圖象是什么？試用倒易矢量的基本性質(zhì)和晶帶定律繪出體心立方點(diǎn)陣(211)*倒易面、面心立方點(diǎn)陣(311)*倒易面。A.由倒易原點(diǎn)指向任一倒易陣點(diǎn)hkl的矢量，稱(chēng)為倒易矢量。記為：r* = ha* + kb* + lc*B.倒易矢量?jī)蓚€(gè)基本性質(zhì)：a. r*hkl 正點(diǎn)陣中(hkl)面；b. |r*hkl| = 1/dhklC.零層倒易截面，是一個(gè)晶帶的倒易圖像3. 為

2、什么說(shuō)單晶體的電子衍射花樣是一個(gè)零層倒易平面的放大投影？解：因?yàn)殡娮硬╨很小，比d小兩個(gè)數(shù)量級(jí)，所以衍射角q只有12度。由電子衍射的Ewald圖解法可知，由于反射球半徑相對(duì)于倒易陣點(diǎn)間距來(lái)說(shuō)很大，在倒易原點(diǎn)附近可將反射球近似看成平面，所以，一個(gè)倒易平面上的倒易點(diǎn)可同時(shí)與反射球相截。所以電子衍射花樣就是倒易截面的放大。R1R258.5°31.5°R34. 面心立方晶體單晶電子衍射花樣如圖所示，測(cè)得：R1=10.0mm; R2=16.3mm; R3=19.2mm夾角關(guān)系見(jiàn)圖。求：（1）先用R2比法標(biāo)定所有衍射斑點(diǎn)指數(shù)，并求出晶帶軸指數(shù)uvw；（2）若Ll=20.0mm×

3、;Å，求此晶體的點(diǎn)陣參數(shù)a=?解：（1）R12:R22:R32=100:265.69:368.64 3:8:11（111）（220）（311）5. a-Fe單晶（體心立方，點(diǎn)陣常數(shù)a=2.86Å）的選區(qū)電子衍射花樣如圖所示。已測(cè)得A、B、C三個(gè)衍射斑點(diǎn)距透射OACB斑點(diǎn)O的距離為：RA=10.0mm, RB=24.5mm, RC=26.5mm，ÐAOB90°。試求：(1) 標(biāo)定圖中所有斑點(diǎn)的指數(shù)；(2) 求出晶帶軸指數(shù)uvw；(3) 計(jì)算相機(jī)常數(shù)Ll=? 6. NaCl晶體為立方晶系，試推導(dǎo)其結(jié)構(gòu)因子FHKL，并說(shuō)明NaCl晶體屬于何種點(diǎn)陣類(lèi)型。已知Na

4、Cl晶體晶胞中離子的位置如下：4個(gè)Na離子分別位于：0,0,0；1/2,1/2,0；1/2,0,1/2；0,1/2,1/24個(gè)Cl離子分別位于：1/2,1/2,1/2；0,0,1/2；0,1/2,0；1/2,0,07. 在透射電鏡中如何實(shí)現(xiàn)高放大倍數(shù)？如何實(shí)現(xiàn)微區(qū)形貌和微區(qū)結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)分析的（從成像到衍射方式的轉(zhuǎn)換）？8. 什么是弱束暗場(chǎng)像？與中心暗場(chǎng)像有何不同？試用Ewald圖解說(shuō)明。9. TEM衍襯像中，何謂等傾消光條紋和等厚消光條紋？?jī)A斜晶界條紋是如何形成的？（P188）10. 透射電子顯微成像中，層錯(cuò)、反相疇界、疇界、孿晶界、晶界等衍襯像有何異同？用什么辦法及根據(jù)什么特征才能將它們區(qū)分開(kāi)

5、來(lái)？解：層錯(cuò)衍襯像表現(xiàn)為平行于層錯(cuò)面跡線(xiàn)的明暗相間的條紋。 晶界和相界的襯度：等厚條紋襯度不只出現(xiàn)在楔形邊緣等厚度發(fā)生變化的地方，兩塊晶體之間傾斜于薄膜表面的界面上，例如晶界、孿晶界和相界面也常?？捎^察到。這是因?yàn)榇祟?lèi)界面兩側(cè)的晶體由于位向不同，或者還由于點(diǎn)陣類(lèi)型不同，一邊的晶體處于雙光束條件時(shí)，另一邊的衍射條件不可能是完全相同的，也可能是處于無(wú)強(qiáng)衍射的情況，那么這另一邊的晶體只相當(dāng)于一個(gè)空洞，等厚條紋將由此而產(chǎn)生。當(dāng)然如果傾動(dòng)樣品，不同晶粒或相區(qū)之間的衍射條件會(huì)跟著變化，相互之間亮度差別也會(huì)變化，因?yàn)槟橇硪贿叺木w畢竟不是真正的空洞。 界面條紋 平行線(xiàn) 非直線(xiàn) 間距不等 孿晶條紋 平行線(xiàn) 直

6、線(xiàn) 間距不等 層錯(cuò)條紋 平行線(xiàn) 直線(xiàn) 間距相等二次裂紋導(dǎo)致主裂紋分叉說(shuō)明：通過(guò)對(duì)衍襯像和衍射花樣的綜合分析，得出：在衍射花樣中表明有孿晶的存在，而且有兩套衍射花樣，表明有第二相存在。在衍襯像中又觀察出有位錯(cuò)，層錯(cuò)的存在。11. 5. 什么是透射電子顯微像中的質(zhì)厚襯度、衍射襯度和相位襯度。形成衍射襯度像和相位襯度 像時(shí)，物鏡在聚焦方面有何不同？為什么？解：質(zhì)厚襯度：非晶樣品透射電子顯微圖像襯度是由于樣品不同微區(qū)間存在的原子序數(shù)或厚度的差異而形成的（質(zhì)量厚度定義為試樣下表面單位面積以上柱體中的質(zhì)量）。衍射襯度：由于樣品中不同晶體或同一晶體中不同部位的位向差異導(dǎo)致產(chǎn)生衍射程度不同而造成的強(qiáng)度差異。相

7、位襯度：利用電子波相位的變化，由兩束以上電子束相干成像。此襯度對(duì)樣品的厚度、取向以及物鏡在聚焦和像差上的微小變化都非常敏感。12. TEM衍襯像中位錯(cuò)不可見(jiàn)性判據(jù)是什么？試寫(xiě)出使面心立方金屬中柏氏矢量為b=101/2的螺形位錯(cuò)可見(jiàn)和不可見(jiàn)的操作矢量g。解：缺陷不可見(jiàn)性判據(jù)：對(duì)于給定的缺陷R確定，當(dāng)選用滿(mǎn)足（g × R = 整數(shù)）的g成像時(shí)，缺陷襯度消失，即不可見(jiàn)。13. 金屬塊體制成TEM薄膜樣品一般步驟是？無(wú)機(jī)非金屬塊體TEM樣品制備又有何不同？解：金屬塊體制成薄膜樣品由塊體樣品制成薄膜試樣一般需要經(jīng)歷以下三個(gè)步驟：a) 利用砂輪片、金屬絲或用電火花切割方法切取厚度小于0.5 mm

8、的“薄塊”。對(duì)于陶瓷等絕緣體則需用金剛石砂輪片切割。b) 用金相砂紙研磨或采取化學(xué)拋光方法 ，把薄塊預(yù)減薄到0.05mm0.1 mm左右薄片。c) 用電解拋光的方法進(jìn)行最終減薄，在孔洞邊緣獲得厚度小于500 nm的“薄膜”。14. 在Fe-C-Al三元合金中生成Fe3CAl化合物，其晶胞中原子占位如下：Al位于(0,0,0)，F(xiàn)e位于(1/2, 1/2, 0)，(1/2, 0, 1/2)，(0, 1/2, 1/2)，C位于(1/2, 1/2, 1/2)。三種元素對(duì)電子的原子散射因子如下圖所示。(1) 寫(xiě)出結(jié)構(gòu)因子FHKL的表達(dá)式（用原子散射因子fAl, fFe, fC表達(dá)）；（2）計(jì)算電子衍射

9、花樣中，相對(duì)衍射強(qiáng)度I001/I002, I011/I002的比值（以結(jié)構(gòu)因子平方作為各衍射斑點(diǎn)的相對(duì)強(qiáng)度）。15. 某化合物為偽立方結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)a=3.997Å，b=4.062Å，晶胞中八個(gè)頂點(diǎn)和上下底面面心為T(mén)i原子所占據(jù)，四個(gè)側(cè)面面心為Al原子所占據(jù)。請(qǐng)(1) 寫(xiě)出此晶體的化學(xué)組成；(2) 計(jì)算該晶體的結(jié)構(gòu)振幅 |F|=?(3) 示意畫(huà)出001和100 晶帶電子衍射譜（用大、小點(diǎn)示意強(qiáng)衍射斑和弱衍射斑）。解：（1）Ti2Al2；（2）16. 圖為金屬間化合物Al3Sc的單晶衍射花樣，單元格子呈正方形。已知該化合物的結(jié)構(gòu)為L(zhǎng)12型，立方晶系，晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。請(qǐng)回答：

10、（1）透射班為O，標(biāo)定衍射斑A, B, C, D的指數(shù)；（2）求出晶帶軸指數(shù)；ABODC（3）為什么衍射斑點(diǎn)C的強(qiáng)度較弱？（用結(jié)構(gòu)因子加以說(shuō)明 ）ScAl17. 圖為面心立方金屬中螺位錯(cuò)的明場(chǎng)像。（a）像工作晶面g=111，（b）像工作晶面g=020。已知螺位錯(cuò)的柏氏矢量是 型，請(qǐng)問(wèn)（a）（b）圖中出現(xiàn)的兩方向位錯(cuò)柏氏矢量可能分別是多少？ (b)衍射情況下若拍攝中心暗場(chǎng)像和弱束暗場(chǎng)像應(yīng)如何操作？(a)(b)g=020g=020XRD部分：1. 某立方晶系化合物，晶胞參數(shù)a=4.00Å，晶胞中頂點(diǎn)位置為T(mén)i4+所占據(jù)，體心位置為Sr2+所占據(jù)，所有棱心位置為O2-占據(jù)。（15分）（1）

11、用分?jǐn)?shù)坐標(biāo)表示諸離子在晶胞中的位置；（2）寫(xiě)出此晶體的化學(xué)組成；TiSrO3（3）計(jì)算該晶體的結(jié)構(gòu)振幅 |F|=?（4）該晶體的前三條衍射線(xiàn)的d值分別是多少？2. 用Cu-Ka輻射（波長(zhǎng)l1.54Å）照射某粉末樣品（體心立方點(diǎn)陣，a=3.52Å），試計(jì)算最多能獲得幾個(gè)衍射峰，并寫(xiě)出相應(yīng)的晶面指數(shù)。并用Ewald圖解法表示出最低衍射角和最高衍射角的衍射線(xiàn)方向。解：2-theta： 5 ° 77° ；指標(biāo)化粉末X射線(xiàn)衍射圖譜的2q角度范圍為0° 60°這是因?yàn)樵诘徒嵌确秶鷥?nèi)，衍射峰重疊概率比較小，然而，在測(cè)定點(diǎn)陣參數(shù)時(shí)，則必須使用高角度的

12、衍射峰。畫(huà)圖（P56）3. 請(qǐng)說(shuō)出在x-射線(xiàn)衍射花樣中都有哪些可供采集利用的信息，并指出各種信息可解決晶體材料中什么樣的結(jié)構(gòu)問(wèn)題？4. 什么是物相分析？物相定性分析的基本依據(jù)與步驟如何？解：物相分析：檢測(cè)出物相的晶體結(jié)構(gòu)（種類(lèi)）和含量。² 物相定性分析的基本原理： （1）每一種晶體物相都產(chǎn)生自己特有的衍射花樣，兩種物相不會(huì)給出完全相同的衍射花樣。 （2）多相試樣的衍射花樣是各自相衍射花樣的機(jī)械疊加，互不干擾。 （3）若以面間距(d)和衍射強(qiáng)度(I)表征衍射花樣，d-I數(shù)據(jù)組就是鑒別物相的基本依據(jù)。² 定性分析方法：將由試樣測(cè)得的衍射花樣的d-I數(shù)據(jù)組與已知結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)衍射花樣

13、的d-I數(shù)據(jù)組進(jìn)行對(duì)比，從而鑒定出試樣中存在的物相。5. 為什么可以利用x-射線(xiàn)衍射測(cè)定晶塊尺寸和晶格畸變？試簡(jiǎn)述測(cè)定的方法和主要步驟。（P88）6. 什么是Rietveld全譜擬合結(jié)構(gòu)精修？該方法修能解決材料中哪些結(jié)構(gòu)問(wèn)題？解：全譜擬合是指：在假設(shè)晶體結(jié)構(gòu)模型和結(jié)構(gòu)參數(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合某種峰形函數(shù)耒計(jì)算多晶衍射譜、調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)與峰值參數(shù)使計(jì)算出的衍射譜與實(shí)驗(yàn)譜相符合，從而獲得結(jié)構(gòu)參數(shù)與峰值參數(shù)的方法，這一逐步逼近的過(guò)程稱(chēng)擬合，因是對(duì)全譜進(jìn)行的故稱(chēng)全譜擬合。全譜擬合精修晶體結(jié)構(gòu)應(yīng)用幾乎解決了所有結(jié)晶學(xué)問(wèn)題，在多晶體衍射分析的各個(gè)領(lǐng)域中占有重要地位。擯棄多晶衍射譜上的三要素，而是利用衍射譜上每一步的

14、衍射數(shù)據(jù)（因此需要高質(zhì)量的衍射數(shù)據(jù)，要采用步進(jìn)掃描）。衍射譜上某2qi點(diǎn)處實(shí)測(cè)的強(qiáng)度記為yi，計(jì)算強(qiáng)度記為yc,i(ai )，根據(jù)初始結(jié)構(gòu)模型可計(jì)算。利用最小二乘法擬合全譜，通過(guò)迭代不斷調(diào)整精修參數(shù)，使下式殘差值c2達(dá)到最小。收斂時(shí)得到的結(jié)構(gòu)參數(shù)即為精修后的結(jié)構(gòu)，此即Rietveld結(jié)構(gòu)精修。Rietveld精修能得到：精確的點(diǎn)陣參數(shù)、定量物相分析結(jié)果、原子占位、晶塊尺寸及晶格畸變、原子占位幾率、無(wú)公度結(jié)構(gòu)、Debye 溫度、結(jié)構(gòu)因子、結(jié)晶度、相變問(wèn)題、磁結(jié)構(gòu)（一般需中子衍射數(shù)據(jù)）7. 何謂標(biāo)準(zhǔn)投影圖、極圖、反極圖？如何分析一張極圖？解：標(biāo)準(zhǔn)投影：選擇晶體中對(duì)稱(chēng)性高的低指數(shù)晶面，如（001）、

15、（011）等作為投影面，將晶體中各個(gè)晶面的極點(diǎn)都投影到所選的投影面上，這樣的投影圖稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)投影圖。極圖的概念：晶體在三維空間中晶體取向分布的二維極射赤面投影，稱(chēng)為極圖。有正極圖和反極圖。正極圖：將試樣中各晶粒的任一（一般用低指數(shù)）晶體學(xué)面族HKL和試樣的外觀坐標(biāo)同時(shí)投影到某個(gè)外觀特征面上的極射赤面投影圖，稱(chēng)為極圖。極圖用被投影的晶面族指數(shù)命名，記HKL極圖。反極圖：材料中各晶粒對(duì)應(yīng)的外觀方向在晶體學(xué)取向坐標(biāo)系中所作的極射赤面投影分布圖，由于和極圖的投影坐標(biāo)系及被投影的對(duì)象剛好相反，故稱(chēng)為反極圖。極圖分析：極圖給出的是試樣中各晶粒的某一晶面在試樣外觀坐標(biāo)系中的投影，必須再通過(guò)分析才能給出織構(gòu)的類(lèi)

16、型和數(shù)量。分析織構(gòu)的類(lèi)型，稱(chēng)為定性分析；分析織構(gòu)的離散度和各織構(gòu)組分的百分?jǐn)?shù)，稱(chēng)為定量分析。定性分析采用嘗試法：將所測(cè)得的HKL極圖與該晶體的標(biāo)準(zhǔn)投影圖（立方晶系通用）對(duì)照，找到標(biāo)準(zhǔn)投影圖中的HKL點(diǎn)全部落在極圖中極密度分布集中區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)投影圖，此標(biāo)準(zhǔn)投影圖中心點(diǎn)的指數(shù)即為軋面指數(shù)(hkl)，與極圖中軋向投影點(diǎn)重合的極點(diǎn)指數(shù)即為軋向指數(shù)uvw，從而確定(hkl)uvw織構(gòu)。若有幾張標(biāo)準(zhǔn)投影圖能滿(mǎn)足上述對(duì)照，說(shuō)明存在多重織構(gòu)。校核極圖分析的正確與否，或極圖復(fù)雜時(shí)，可采用對(duì)同一試樣測(cè)繪幾個(gè)不同HKL指數(shù)的極圖，來(lái)驗(yàn)證或?qū)φ辗治觥?. 織構(gòu)一般如何表達(dá)？不同表達(dá)形式之間關(guān)系如何？解：晶體x射線(xiàn)學(xué)中織構(gòu)

17、的表示方法有：晶體學(xué)指數(shù)表示； 極圖表示（正極圖、反極圖）；取向分布函數(shù)表示9. 極圖和取向分布函數(shù)（ODF）有何關(guān)系？右圖為ODF的截面圖，請(qǐng)分別讀出圖中D、五個(gè)位置的歐拉角，并計(jì)算對(duì)應(yīng)的取向指數(shù)hkl<uvw>各是多少？解：取向有3個(gè)自由度，要用3維空間表達(dá)取向分布。極圖或極密度分布函數(shù)p(a, b)所使用的是一個(gè)二維的空間，它上面的一個(gè)點(diǎn)不足以表示三維空間內(nèi)的一個(gè)取向，用極圖分析多晶體的織構(gòu)或取向時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的局限性和困難。為了細(xì)致、精確并定量地分析織構(gòu)，需要建立一個(gè)利用三維空間描述多晶體取向分布的方法，這就是取向分布函數(shù)(Orientation Distribution F

18、unction)分析法，簡(jiǎn)稱(chēng)ODF法。盡管極圖有很大的局限性，但它通常是計(jì)算取向分布函數(shù)的原始數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，所以不可缺少。因?yàn)橛?jì)算取向分布函數(shù)非常繁雜，實(shí)際工作中極圖還是經(jīng)常使用，極圖分析和取向分布函數(shù)法二者可以互相補(bǔ)充。 10. 已知氧化亞鐵FeO為氯化鈉型結(jié)構(gòu)，由于Fe+3價(jià)離子的存在，晶體中生成鐵離子空位從而構(gòu)成非整比的化合物FexO(x<1)。用x射線(xiàn)（MoKa，l0.07107nm）測(cè)得某一氧化鐵樣品200衍射面的衍射角q9.56°。試計(jì)算：（1）FexO的晶格參數(shù)；（2）最高衍射角的衍射面指數(shù)；（3）若測(cè)得樣品的密度為5.71g/cm3，則x？（4）晶體中Fe+2 和F

19、e+3的百分含量?！咎崾荆壕О邪琙個(gè)形式分子，則Z=602.2×V×r/MV為晶胞體積（nm3）；r為樣品密度（g/cm3）；M為一個(gè)形式分子的摩爾質(zhì)量（Fe的原子量為55.85，O的原子量為16）】11. 請(qǐng)你說(shuō)出四種以上多晶x-射線(xiàn)衍射技術(shù)在晶體材料研究中的應(yīng)用，并簡(jiǎn)要說(shuō)出應(yīng)用原理及步驟12. 下圖是CuZn合金經(jīng)95%冷軋后的111極圖，已篩選出一張合適的標(biāo)準(zhǔn)投影圖，請(qǐng)嘗試分析出織構(gòu)組分。根據(jù)極圖可以確立織構(gòu)的類(lèi)型和織構(gòu)的指數(shù)，并比較擇優(yōu)取向的程度。以板織構(gòu)為例，取與試樣相同晶體結(jié)構(gòu)的單晶體標(biāo)準(zhǔn)投影圖（基圓與極圖相同），將描畫(huà)在透明紙上的極圖與它重合并相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，使

20、極圖上hkl極點(diǎn)高密度區(qū)與標(biāo)準(zhǔn)投影圖上hkl面族的極點(diǎn)位置重合，如不能重合，則換另一標(biāo)準(zhǔn)投影圖再對(duì)，一旦對(duì)上，標(biāo)準(zhǔn)投影圖的中心給出軋面指數(shù)hkl，與軋向重合的點(diǎn)給出軋向指數(shù)uvw。圖7-13中的111極圖高密度區(qū)可與立方晶體（110）標(biāo)準(zhǔn)投影圖上的相應(yīng)極點(diǎn)對(duì)上，得出軋面指數(shù)為（110），軋向指數(shù)為112，故此織構(gòu)指數(shù)為112110。有的試樣用一張標(biāo)準(zhǔn)投影圖不能使所有極點(diǎn)高密度區(qū)都得到吻合，需要與其他標(biāo)準(zhǔn)投影圖對(duì)照才能使所有高密度區(qū)都有所歸宿，顯然這種試樣具有雙織構(gòu)或多織構(gòu)。極圖多用于描述板織構(gòu)，對(duì)絲織構(gòu)往往不需測(cè)定極圖。13. 請(qǐng)閱讀下列實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，利用你所掌握的x-射線(xiàn)衍射知識(shí)，寫(xiě)出

21、實(shí)驗(yàn)者能從該實(shí)驗(yàn)中獲得樣品的哪些信息？若想進(jìn)一步了解合金結(jié)構(gòu)信息，你將如何做？The pre-alloys were prepared by induction melting of high purity Mg, Ni, Y in a furnace under pure argon. From the master alloy ingots, ribbons were produced by melt-spinning with an approximate quenching rate of 2530m/ s. The microstructure of the melt-spun ma

22、terials as well as the crystalline phases in the as-quenched and heat treated alloys were characterized by X-ray (Cu Ka) diffraction, using a Philips 3050 diffractometer.Fig.2. XRD patterns of Mg83Ni17(a) and Mg83Ni9.5Y7.5 (b) alloys after different heat treatments.SEM部分：1. 掃描電鏡中一般用哪些對(duì)樣品進(jìn)行表面形貌觀察、結(jié)構(gòu)和

23、微區(qū)成分分析？什么信息像的分辨率最高？為什么？2. 6. 分析合金斷口形貌時(shí)，一般采用掃描電鏡中哪種信號(hào)成像？為什么？若發(fā)現(xiàn)斷口上有夾雜物，如何原位分析其成分？3. 利用特征x射線(xiàn)進(jìn)行元素分析的定性、定量依據(jù)是什么？采用能譜法（EDS）和波譜法（WDS）展譜各有何特點(diǎn)？4. SEM+EBSD技術(shù)是如何實(shí)現(xiàn)多晶樣品中晶粒取向測(cè)量的？取向圖中的取向差、晶界以及晶粒大小形態(tài)是如何界定的？解：晶體取向圖必須揭示出樣品表面所有晶粒和晶界的位置，這與普通金相或掃描電鏡形貌圖不同；在晶體取向圖中，一個(gè)晶粒是被這樣定義的：毗鄰像素點(diǎn)間取向差低于一個(gè)閾值角度的像素點(diǎn)集合區(qū)； 晶粒尺寸的分布可在mapping上直

24、接測(cè)量；5. 試比較x-射線(xiàn)衍射測(cè)量法和EBSD技術(shù)在材料織構(gòu)測(cè)試研究中各自的利弊。表面分析部分：1. . 簡(jiǎn)述下列符號(hào)之意義。（1）Ni的lK吸收限；（2）Mg3P1/2和Mg3P2/3光電子；（3）Na的LM1M2俄歇電子；（4）Cu的Ka和Kb射線(xiàn)；（5）M4能級(jí)。2. 畫(huà)出Ni原子的能級(jí)示意圖來(lái)說(shuō)明下列術(shù)語(yǔ)的意義：（1）特征x射線(xiàn)Ka和Kb；（2）吸收限lK；（3）LM1M2俄歇電子；（4）Ni3d3/2和Ni3d5/3光電子。5. 3. 已知Ti原子的電子組態(tài)為1s22s22p63s23p63d24s2 ，試?yán)L出其各電子能級(jí)的示意圖。在XPS譜圖上，Ti原子2p亞殼層會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)峰？為

25、什么？哪個(gè)峰更強(qiáng)一些？當(dāng)一個(gè)處于基態(tài)的閉殼層分子受光作用電離后，在生成的離子中必然存在一個(gè)未成對(duì)的電子。只要該未成對(duì)電子的角量子數(shù)l 大于0，則必然會(huì)產(chǎn)生自旋軌道間的偶合作用，發(fā)生能級(jí)分裂，在光電子譜上產(chǎn)生雙峰結(jié)構(gòu)。其雙峰分裂間距直接取決于電子的穿透能力。一般電子的穿透能力是s 大于p 大于d 軌道，因此，p 軌道的分裂間距大于d 軌道的分裂間距。一般，除s 軌道能級(jí)外，其p、d 軌道均出現(xiàn)雙峰結(jié)構(gòu)，發(fā)生了自旋軌道分裂。4. 簡(jiǎn)述特征x射線(xiàn)產(chǎn)生機(jī)理，并說(shuō)明采用特征x射線(xiàn)可進(jìn)行試樣成分分析原理。5. AES和XPS主要用途是什么？與常規(guī)化學(xué)成分分析和x-射線(xiàn)能譜(EDS) 成分分析相比，其間有何

26、不同？6. 何謂化學(xué)位移？請(qǐng)舉例說(shuō)明化學(xué)位移在固體表面元素分析中的重要意義。解：一定元素的芯電子結(jié)合能會(huì)隨原子的化學(xué)態(tài)(氧化態(tài)、晶格位和分子環(huán)境等)發(fā)生變化(典型值可達(dá)幾個(gè)eV)即化學(xué)位移。這一化學(xué)位移的信息是元素狀態(tài)分析與相關(guān)結(jié)構(gòu)分析的主要依據(jù)原子內(nèi)部外層電子的屏蔽效應(yīng)，芯能級(jí)軌道上的電子的結(jié)合能在不同的化學(xué)環(huán)境中是不一樣的，有一些微小的差異。這種結(jié)合能上的微小差異就是元素的化學(xué)位移表面元素的化學(xué)價(jià)態(tài)分析4-10：定性分析主要是利用俄歇電子的特征能量值來(lái)確定固體表面的元素組成。對(duì)元素的結(jié)合狀態(tài)的分析稱(chēng)為狀態(tài)分析。AES 的狀態(tài)分析是利用俄歇峰的化學(xué)位移，譜線(xiàn)變化（包括峰的出現(xiàn)或消失），譜線(xiàn)寬

27、度和特征強(qiáng)度變化等信息。根據(jù)這些變化可以推知被測(cè)原子的化學(xué)結(jié)合狀態(tài)。一般而言，由AES 解釋元素的化學(xué)狀態(tài)比XPS 更困難。實(shí)踐中往往需要對(duì)多種測(cè)試方法的結(jié)果進(jìn)行綜合分析后才能作出正確的判斷。雖然俄歇電子的動(dòng)能主要由元素的種類(lèi)和躍遷軌道所決定，但由于原子內(nèi)部外層電子的屏蔽效應(yīng)，芯能級(jí)軌道和次外層軌道上的電子的結(jié)合能在不同的化學(xué)環(huán)境中是不一樣的，有一些微小的差異。這種軌道結(jié)合能上的微小差異可以導(dǎo)致俄歇電子能量的變化，這種變化就稱(chēng)作元素的俄歇化學(xué)位移，它取決于元素在樣品中所處的化學(xué)環(huán)境。一般來(lái)說(shuō)，由于俄歇電子涉及到3 個(gè)原子軌道能級(jí)，其化學(xué)位移要比XPS 的化學(xué)位移大得多。利用這種俄歇化學(xué)位移可以分析元素在該物種中的化學(xué)價(jià)態(tài)和存在形式。由于俄歇電子能譜的分辨率低以及化學(xué)位移的理論分析的困難，俄歇化學(xué)效應(yīng)在化學(xué)價(jià)態(tài)研究上的應(yīng)用未能得到足夠的重視。隨著俄歇電子能譜技術(shù)和理論的發(fā)展，俄歇化學(xué)效應(yīng)的應(yīng)用也受到了重視，甚至可以利用這種效應(yīng)對(duì)樣品表面進(jìn)行元素的化學(xué)成像分析。與XPS 相比，