材料分析测试技术左演声课后答案 - 图文(2)

3-3 入射X射线比同样能量的入射电子在固体中穿入深度大得多，而俄歇电子

与X光电子的逸出深度相当，这是为什么？

答：入射电子激发的俄歇电子，只有表面几个原子层产生的具有特征能量的俄歇

电子才能逸出固体表面，被电子能谱仪检测到。虽然入射X射线比同样能量的入射电子在固体中穿入深度大得多，激发产生X光电子的深度也要大得多，但样品深层激发的X光电子要逸出表面，必然要经多次碰撞散射而能量衰减，难以逸出固体表面，因此也只有表面几个原子层产生的具有特征能量的X光电子才能逸出固体表面，从而被电子能谱仪检测到。加上X光电子与俄歇电子的能量差不多，所以它们的逸出深度相当。 二、补充习题

1、简述电子与固体作用产生的信号及据此建立的主要分析方法。

答：电子与固体作用产生的信号主要有：背散射电子（弹性背散射电子，非弹性

背散射电子），二次电子，俄歇电子，透射电子，吸收电子，X射线（连续X射线，特征X射线，荧光X射线）、表面元素发射等；建立的分析方法主要有：透射电子显微镜（简称“透射电镜”，TEM），电子衍射分析（ED），扫描电子显微镜（简称“扫描电镜”，SEM），电子探针X射线显微分析（简称“电子探针”，EPMA），俄歇电子能谱（AES），电子能量损失谱（EELS）、电子背散射衍射（EBSD）等。 或以列表形式：

电子与固体相互作用产生的信号及据此建立的主要分析方法 电子与固体相互作用产生的主要信号 二次电子 建立的主要分析方法或仪器 SEM LEED RHEED TEM EBSD EELS AES EPMA WDS EDS XRF CL ESD 扫描电镜 低能电子衍射 反射式高能电子衍射 透射电镜（含电子衍射） 电子背散射衍射 电子能量损失谱 俄歇电子能谱 电子探针，包括： 波谱 能谱 X射线荧光 阴极荧光 电子受激解吸 电子 弹性散射电子 非弹性散射电子 俄歇电子 特征X射线 光子 X射线的吸收（或由吸收引起） 元素 离子、原子

第二章 电磁辐射与材料的相互作用

一、教材习题

2-2 下列各光子能量（eV）各在何种电磁波谱域内？各与何种跃迁所需能量相适应？

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射线谱域，与原子内层电子跃迁所需能量相对应。

6.2~1.7 近紫外-可见光谱域，与原子或分子外层电子跃迁所需能量相对应。 0.5~0.02 中红外谱域，与分子振动能级跃迁所需能量相对应。

2×10-2~4×10-7 远红外-微波谱域，与分子转动能级和电子自旋能级跃迁所需能量相对应。

或者列表如下：

光子能量（eV） 1.2×106~1.2×102

6.2~1.7 0.5~0.02 2×10-2~4×10-7

电磁波谱域 X射线 紫外-可见光 中红外线 远红外线-微波

对应跃迁 原子内层电子跃迁 原子（或分子）外层电子跃迁

分子振动能级跃迁

分子转动能级和电子自旋能级跃迁

2-3 下列哪种跃迁不能产生?

31S0—31P1、31S0—31D2、33P2—33D3、43S1—43P1。

答：根据光谱选律判断跃迁能否产生。光谱选律：（1）主量子数变化?n=0或任

意正整数；（2）总角量子数变化?L=?1；（3）内量子数变化?J=0，?1（但J=0，?J＝0的跃迁是禁阻的）；（4）总自旋量子数的变化?S=0。

31S0—31P1 能产生跃迁，因为?n=3-3=0，?L=1-0=1，?J=1-0=1，?S=0-0=0 31S0—31D2 不能产生跃迁，因为?n=3-3=0，?L=2-0=2，?J=2-0=2，?S=0-0=0 33P2—33D3 能产生跃迁，因为?n=3-3=0，?L=2-1=1，?J=3-2=1，?S=1-1=0 43S1—43P1 光谱项43S1是否正确？因为L≥S时，M=2S+1，L

所以M应为2L+1=2?0+1=1。而43S1中M=3，所以光谱项43S1不正确，因此43S1—43P1跃迁不能产生。

2-5 分子能级跃迁有哪些类型？紫外、可见光谱与红外光谱相比，各有何特点？ 答：分子能级跃迁的类型有电子能级跃迁、振动能级跃迁和转动能级跃迁。

紫外、可见光谱与红外光谱的特点对比如下表：

特点 能级跃迁类型 紫外、可见光谱 分子外层电子能级跃迁，所得光谱属于分子的电子光谱。 红外光谱 分子振动和转动能级跃迁，所得光谱属于分子的振动光谱或转动光谱。 振动光谱在近红外-中红外-远红外区。 转动光谱在远红外区和微波区。 所在电磁波谱域 紫外-可见-近红外区 吸收光谱特征 由于分子振动能级比转动能级大，所以在发生振动能级跃迁的同时也会引起转动能级由于分子外层电子的能级比跃迁，光谱上叠加了转动光较大，所以在发生电子能级跃谱，因此振动光谱（振动-转迁的同时也会引起分子的振动光谱或振转光谱）也是带状动和转动能级跃迁，在其光谱光谱，但吸收带（峰）较电子上叠加了振动和转动能级跃光谱窄，且峰多、复杂。 迁的吸收光谱，因此电子光谱转动能级跃迁引起的红外吸是带状光谱，其吸收带（峰）收光谱（即转动光谱）则是线较宽。 状光谱，吸收峰（线）很窄。一般只在部分简单的气态极性分子中才能观察得到。

2-6 以Mg K?（?=9.89?）辐射为激发源，由谱仪（功函数4eV）测得某元素（固

体样品）X射线光电子动能为981.5eV，求此元素的电子结合能。 解：已知X射线波长?=9.89?=9.89×10-10m，X射线光电子动能Ek?=981.5eV，谱

仪功函数?sp=4eV，真空中光速c?3?108m/s，1eV?1.602?10?19J；则X射线的能量h?：

6.626?10?34?3?108?eV??1253.8?eV? hv???9.89?10?10?1.602?10?19hc根据教材第32页公式（2-13），元素的电子结合能Eb计算如下：

???sp?1253Eb?h??Ek.8?eV??981.5?eV??4?eV??268.3?eV?

X射线的能量也可用简化的公式E(eV)=h?=1.24?10-6/?(m)计算，

h?=1.24?10-6/(9.89?10-10）=1253.8(eV)

2-7 用能级示意图比较X射线光电子、特征X射线与俄歇电子的概念。 答：

光电子 入射X射线(hv) 俄歇电子 特征X射线(hv) M L2，L3 K

二、补充习题

1、俄歇电子能谱图与光电子能谱图的表示方法有何不同？为什么？

答：俄歇电子能谱图一般用微分谱表示，光电子能谱图一般用一次谱表示。因为

俄歇电子产率很低，背景强、信噪比小，一次谱不好确定俄歇电子的能量位臵，用微分谱可以表现得很清楚；而光电子的产率较高，干扰少、信噪比大，用一次谱就能很清楚表示出来。

2、简述X射线与固体相互作用产生的主要信息及据此建立的主要分析方法。 答：X射线与固体物质相互作用产生的信息主要有：弹性散射X射线、非弹性散射X射线、光电子、俄歇电子、荧光X射线、反冲电子、透射X射线、电离、热能等，据此建立的分析方法主要有：X射线衍射分析（XRD），X射线光电子能谱分析（XPS），X射线激发俄歇电子能谱分析（XAES），X射线荧光光谱分析（XRF或XFS）等。 或者列表。

答：X射线与固体相互作用产生的主要信息及据此建立的主要分析方法列于下表：

X射线与固体物质相互作用产生的主要信息 弹性散射X射线 X射线 非弹性散射X射线 荧光X射线 建立的主要分析方法 X射线衍射分析（XRD） X射线荧光光谱分析（XRF或XFS）

透射X射线 光电子 电子 其它 俄歇电子 反冲电子 热能 X射线光电子能谱分析（XPS） X射线激发俄歇电子能谱分析（XAES） …… 此处隐藏：1782字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……