2014浙江大学现代分析测试技术总复习提纲
复习题-2014
1. 当波数用cm-1，波长用μm 表示时，波数和波长之间的关系为何？ （P287，公式5.1.3）
104
-1 （cm ）
λ
：波数，cm -1 ； λ：波长，μm
2. 红外光谱分为哪几个区，其波长和波数是多少？ （P287，表5.1.1）
3. 计算碳氢化合物中C-H 键的伸缩振动频率，其中化学键的力常数K=5×105dyn/cm。（P294，例1）
4. 常见的有机化合物基团频率出现的范围及分区。（P326，第七章第一段，四大峰区）
中红外谱图按波数范围分为四大峰区（每个峰区都对应于某些特征的振动吸收）：
第一峰区（3700~2500cm-1）：X —H 单键的伸缩振动；
第二峰区（2500~1900cm-1）：三键和累计双键的伸缩振动；
第三峰区（1900~1500cm-1）：双键的伸缩振动及O —H ，N —H 的弯曲振动； 第四峰区（1500~600cm-1）：X —Y 单键伸缩振动（除氢外）和各类弯曲振动，不同结构的化合物其红外光谱的差异主要在此峰区，因此也叫“指纹区”。
5. 红外谱图解析的主要内容是什么？（PPT ）
谱图的解析就是根据实验所测绘的红外光谱图的吸收峰位置、强度和形状，利用基团振动频率与分子结构的关系，确定吸收带的归属，确认分子中所含的基团或键，进而推定分子的结构。
简单地说，就是根据红外光谱所提供的信息，正确地把化合物的结构 “翻译”出来。往往还需结合其他实验资料，如相对分子质量、物理常数、紫外光谱、核磁共振波谱及质谱等数据才能正确判断其结构。
6. 表征颗粒粒度分布的方法有哪些？（P399，节8.1.2）
（1）直方图
由一系列相邻的长方块构成，长方形底边长代表粒度区间，高代表各粒度区间占颗粒总量的百分比。
（2）频率曲线
将直方图长方块的顶边中点连接起来绘成的圆滑曲线。
（3）累积曲线
把颗粒大小的频率分布按一定方式累积，便得到相应的累积分布，再根据累积分布画出曲线就得到累积曲线。
7. 热重法的基本原理是什么？ （P365, 节7.2.1.1）
热重法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。热重法通常有两种类型：一种是等温热重法（静态），即在恒温下测定物质质量变化与温度的关系；另一种是非等温热重法（动态），即在程序升温下测定物质质量变化与温度的关系。
热重分析仪主要由精密热天平和线性程序控温的加热炉组成。
8. 微商热重（DTG ）曲线是什么？ （P366, 节7.2.1.2）
由热重法测得的物质质量随温度变化的关系记录为热重曲线（TG 曲线），对热重曲线进行一次微分，就能得到微商热重曲线，它反映试样质量的变化率和温度T 或时间t 的关系。DTG 曲线以温度T 或时间t 为横坐标，以dm/dT或dm/dt为纵坐标。
9. 简述影响热重曲线的影响因素 （P367, 节7.2.1.3）
(1) 仪器因素
1）浮力和对流
2）挥发物的再凝结
3）试样支持器的影响
4）温度的测量与标定
(2) 实验条件
1）升温速率
2）试样用量、粒度和形态
3）气氛（静态或动态、种类、流量）
4）纸速
5）试样反应
10. 简述色谱分析中的塔板理论 （P458, 节10.3.1）
塔板理论是Martin 和Synger 首先提出的色谱热力学平衡理论。它把色谱柱看作分馏塔，把组分在色谱柱内的分离过程看成在分馏塔中的分馏过程，即组分在塔板间隔内分配平衡过程。
11. 色谱定性分析的定义（P462, 节10.4.1）
色谱定性分析是鉴定样品中各组分是何种化合物。用色谱法通常只能鉴定范围已知的未知物，对范围未知的混合物单纯用色谱法定性则很困难。常需与化学分析或其它仪器分析方法相配合。常用的色谱定性分析方法有：保留时间定性、检测方法定性、保留指数定性、柱前或柱后化学反应定性以及与其他仪器联用定性。
12. 影响色谱峰区域展宽的影响因素有哪些？（P459, 节10.3.2）
B +Cu u
涡流扩散：由于色谱柱内填充剂的几何结构不同，分子在色谱柱中的流速不同而引起的峰展宽。
分子扩散：由于进样后溶质分子在柱内存在浓度梯度，导致轴向扩散而引起的峰展宽。
传质阻力：使试样在两相界面上不能瞬间达到分配平衡，造成谱峰展宽。 H =A +
13. 试简述色谱定量分析方法（P463, 节10.4.2）
依据被测物质的量与它在色谱图上的峰面积（或峰高）成正比。通过数据处理可以得到包括峰高、峰面积等色谱数据，再通过下述方法来得出物质的含量： 校正因子定量法、归一化法、外标法、内标法、标准加入法。
14. 请叙述连续X 射线与特征X 射线产生机理与区别（P4-5）
● 连续X 射线
在不同时间、不同条件下撞击阳极靶上的自由电子的能量不同，使得发出的X 射线成分复杂，具有不同的强度和波长，因此呈连续分布状态。
高速电子与阳极撞击，打飞了其内层电子，使其电离，其余各层电子跃迁至该空位，释放能量产生了X 射线。由于能级之间的能量是离散的，因此产生的是离散的X 射线。不同原子结构，电子跃迁释放的能量不同，产生特定的X 射线，因此称为特征X 射线。
区别：连续X 射线是由于高速带电粒子被突然制止产生的，而特征X 射线是由于阳极原子内层电子被电子驱逐后，外层电子向低能级跃迁而产生的。
15. 请叙述X 射线与物质的相互作用（P10图）
一束X 射线通过物体后，其强度将被衰减，它是被散射和吸收的结果，其中散射包括相干散射和非相干散射，吸收的X 射线将造成物质的内能增加，如果入射X 射线满足一定的条件，还将产生二次荧光X 射线，光电子，俄歇电子以及反冲电子，其中反冲电子是与物质的非相干散射相关。
16. 请叙述X 射线滤波片的制作机理（见ppt ）
X 射线滤波片是根据吸收限的原理和朗伯比尔定律制作的。对于X 射线管产生的X 射线，可用一块特定元素制成的薄片，让需要而X 射线能量通过，而吸收掉其他杂散的射线，这就是滤波片。滤波片所采用的材料一般为与靶材材质相同或原子序数接近靶材的材料，并根据材料的透射率和X 射线光管的实际发射谱进行选择。
17. 不同加速电压下电子波长的计算方法(书本176页
)
λ=h == （nm ） p 式中 λ——电子波长（nm ）；
h ——普朗克常数；
p ——电子加速后动量；
m ——电子质量；
e ——电子电量；
V ——加速电压（V ）。
18. 电子与物质的作用机理，TEM 和SEM 分别测量的是哪部分信号。
电子与物质表面发生碰撞作用后，会产生各种物理信号，如二次电子、背散射电子、吸收电子、X 射线、俄歇电子等，这些物理信号的强度随样品表面特征而变。
TEM 即透射电镜，它使用透射电子作为成像物理信号。透射电镜以电子为照明束，使用磁透镜来聚焦成像。
SEM 即扫描电镜，它主要利用样品表面产生的二次电子或散射电子成像来对物质的表面结构进行研究。
19. 光学显微系统的分辨率受瑞利散射的限制一般可近似为照明源最小波长的
一半，而电子显微镜则受电子加速电压影响，一般为电子波长的2～10倍，如果电子显微镜的电子加速电压为25kV ，则其最小分辨率为多少（P176）
20. 光学显微系统和电子显微系统的差别 (PPT 27页)
21. X 射线波长0.2nm ，晶面间距10埃，则X 射线二级晶体衍射角度是多少？
22. TEM 晶体衍射成像的原理（PPT 57页）
晶体样品的衍射成像过程中，由于试样内各部分满足衍射条件的程度不同，各处衍射束的差异形成了衬度。不同位置颗粒因此而产生透射束差异，形成明亮相异的图像，进而可以对晶体内部的缺陷进行直接观察。
23. 电磁透镜焦距的调节方式，成像质量的影响因素如，球差，像散，色差的产
生原因 (PPT 22-25页) ？
(一) 调节方式：减小激磁电流，可使电磁透镜磁场强度降低、焦距变长。
(二) 成像质量的影响因素（像差，色差）：
几何像差：分为球差和像散等，由于透镜磁场几何形状上存在缺陷，使得成像物点通过透镜后不能在像平面上聚焦成一点，形成一个散焦斑。球差：电磁透镜中近场和远场对电子束的折射能力不同而引起的一种像差。像散：由透镜磁场的非旋转对称而引起的一种像差。
色差：由于成像电子波长、能量的不完全一致而引起电磁透镜焦距变化的一种像差。引起电子束能量变化主要有两个原因： 一是电子的加速电压不稳定； 二是电子束照射到试样时，和试样相互作用，一部分电子发生非弹性散射，致使电子的能量发生变化。
24. 论述如何通过X 射线衍射分析样品中金属元素的种类？
用已知波长和强度的X 射线以某一特定角度照射晶体，通过分析X 射线透过晶体所形成的衍射图案。结合布拉格方程可算知晶胞内部尺寸，通过衍射强度可分析出原子种类及位置，结合图案可分析出晶胞形状。通过各种信息与已知各种金属元素特性参数比对即可。
25. 分子吸收光谱主要由哪些能级跃迁引起，对应的能量和光谱范围。
（1）转动能级间的能量差ΔΕr：0.005～0.050eV ，跃迁产生吸收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光谱；
（2）振动能级的能量差ΔΕv 约为：0.05～１eV ，跃迁产生的吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱；
（3）电子能级的能量差ΔΕe 较大:1～20eV 。电子跃迁产生的吸收光谱在紫外—可见光区，紫外—可见光谱或分子的电子光谱。
26. 电子发射枪
类型：热发射和场发射。
热发射枪的主要缺点是枪体的发射表面比较大并且发射电流难以控制。 场发射枪的电子发射是通过外加电场将电子从枪尖拉出来实现的。由于越尖锐处枪体的电子脱出能力越大，因此只有枪尖部位才能发射电子。这样就在很大程度上缩小了发射表面。通过调节外加电压可控制发射电流和发射表面。
27. 请说出三种测量颗粒粒度分布的方法，并比较其优缺点。
(一) 沉降法
优点：测量重量分布、代表性强、经典理论，不同厂家仪器结果对比性好、价格比激光衍射法便宜；
缺点：对于小粒子测试速度慢，重复性差、非球型粒子误差大、不适应于混合物料、动态范围比激光衍射法窄。
(二) 显微镜法
优点：可直接观察粒子形状、可直接观察粒子团聚、光学显微镜便宜；缺点：代表性差、重复性差、测量投影面积直径有限、速度慢
(三) 筛分法
优点：统计量大，代表性强、便宜、重量分布；
缺点：下限38微米、仅限于测量大颗粒的粒度分布、人为因素影响大、重复性差、非规则形状粒子误差、速度慢。