KCl受X射線照射是什麼半導體

A. 晶體的一些問題

晶體有熔點和沸點。非晶體就沒有
晶體在三態變化的時候，融化和沸騰的過程中物體的狀態變化，但溫度不變，直至全部轉換完成

金屬是晶體，叫做金屬晶體

B. 用光照射半導體對半導體的導電性有什麼影響為什麼

如果照射光的光子能量（hν）大於半導體禁帶寬度，會引起電子從價帶躍遷到導帶，形成電子和空穴載流子，結果導致半導體的電導率增加，即電阻下降。
滿意請採納

C. X射線衍射儀能進行哪些材料性質的測試

一、
X射線衍射原理及應用介紹
特徵X射線及其衍射 X射線是一種波長很短(約為20～0.06 nm)的電磁波，能穿透一定厚度的物質，並能使熒光物質發光、照相乳膠感光、氣體電離。在用電子束轟擊金屬「靶」產生的X射線中,包含與靶中各種元素對應的具有特定波長的X射線，稱為特徵（或標識）X射線。考慮到X射線的波長和晶體內部原子間的距離(10^(-8)cm)相近，1912年德國物理學家勞厄(M.von Laue)提出一個重要的科學預見：晶體可以作為X射線的空間衍射光柵,即當一束 X射線通過晶體時將會發生衍射；衍射波疊加的結果使射線的強度在某些方向上增強、而在其它方向上減弱；分析在照相底片上獲得的衍射花樣，便可確定晶體結構。這一預見隨後為實驗所驗證。1913年英國物理學家布拉格父子(W.H.Bragg,W.L.Bragg)在勞厄發現的基礎上,不僅成功地測定了NaCl、KCl等的晶體結構,並提出了作為晶體衍射基礎的著名公式——布拉格定律：
2d sinθ=nλ，式中，λ為X射線的波長，衍射的級數n為任何正整數。
當X射線以掠角θ(入射角的餘角，又稱為布拉格角)入射到某一具有d點陣平面間距的原子面上時,在滿足布拉格方程時，會在反射方向上獲得一組因疊加而加強的衍射線。
X-射線衍射分析法應用：
1、當X射線波長λ已知時(選用固定波長的特徵X射線)，採用細粉末或細粒多晶體的線狀樣品,可從一堆任意取向的晶體中，從每一θ角符合布拉格條件的反射面得到反射。測出θ後，利用布拉格公式即可確定點陣平面間距d、晶胞大小和晶胞類型;
2、利用X射線結構分析中的粉末法或德拜-謝樂(Debye—Scherrer)法的理論基礎，測定衍射線的強度,就可進一步確定晶胞內原子的排布。
3、而在測定單晶取向的勞厄法中所用單晶樣品保持固定不變動（即θ不變）,以輻射線束的波長λ作為變數來保證晶體中一切晶面都滿足布拉格條件,故選用連續X射線束。再把結構已知晶體（稱為分析晶體）用來作測定，則在獲得其衍射線方向θ後,便可計算X射線的波長λ，從而判定產生特徵X射線的元素。這便是X射線譜術,可用於分析金屬和合金的成分。
4、X射線衍射在金屬學中的應用
X射線衍射現象發現後，很快被用於研究金屬和合金的晶體結構，出現了許多具有重大意義的結果。如韋斯特格倫（A.Westgren）(1922年)證明α、β和δ鐵都是體心立方結構，β-Fe並不是一種新相;而鐵中的α—→γ相轉變實質上是由體心立方晶體轉變為面心立方晶體，從而最終否定了β-Fe硬化理論。隨後,在用X射線測定眾多金屬和合金的晶體結構的同時，在相圖測定以及在固態相變和范性形變研究等領域中均取得了豐碩的成果。如對超點陣結構的發現，推動了對合金中有序無序轉變的研究；對馬氏體相變晶體學的測定，確定了馬氏體和奧氏體的取向關系；對鋁銅合金脫溶的研究等等。目前 X射線衍射(包括X射線散射)已經成為研究晶體物質和某些非晶態物質微觀結構的有效方法。

在金屬中的主要應用有以下方面：
（1）物相分析 是X射線衍射在金屬中用得最多的方面，又分為定性分析和定量分析。定性分析是把對待測材料測得的點陣平面間距及衍射強度與標准物相的衍射數據進行比較，以確定材料中存在的物相；定量分析則根據衍射花樣的強度，確定待測材料中各相的比例含量。
（2）精密測定點陣參數 常用於相圖的固態溶解度曲線的繪制。溶解度的變化往往引起點陣常數的變化；當達到溶解限後，溶質的繼續增加引起新相的析出，不再引起點陣常數的變化。這個轉折點即為溶解限。另外點陣常數的精密測定可獲得單位晶胞原子數，從而可確定固溶體類型；還可以計算出密度、膨脹系數等有用的物理常數。
（3）取向分析 包括測定單晶取向和多晶的結構（如擇優取向）。測定硅鋼片的取向就是一例。另外，為研究金屬的范性形變過程，如孿生、滑移、滑移面的轉動等，也與取向的測定有關。
（4）晶粒（嵌鑲塊）大小和微觀應力的測定 由衍射花樣的形狀和強度可計算晶粒和微應力的大小。在形變和熱處理過程中這兩者有明顯變化，它直接影響材料的性能。
（5）宏觀應力的測定 宏觀殘留應力的方向和大小，直接影響機器零件的使用壽命。利用測定點陣平面在不同方向上的間距的改變，可計算出殘留應力的大小和方向。
（6）對晶體結構不完整性的研究 包括對層錯、位錯、原子靜態或動態地偏離平衡位置，短程有序，原子偏聚等方面的研究（見晶體缺陷）。
（7）合金相變 包括脫溶、有序無序轉變、母相新相的晶體學關系，等等。
（8）結構分析 對新發現的合金相進行測定，確定點陣類型、點陣參數、對稱性、原子位置等晶體學數據。
（9）液態金屬和非晶態金屬 研究非晶態金屬和液態金屬結構，如測定近程序參量、配位數等。
（10）特殊狀態下的分析 在高溫、低溫和瞬時的動態分析。
此外，小角度散射用於研究電子濃度不均勻區的形狀和大小,X射線形貌術用於研究近完整晶體中的缺陷如位錯線等，也得到了重視。
5、X射線物相分析
X射線照射晶體物相產生一套特定的粉未衍射圖譜或數據D-I值。其中D-I與晶胞形狀和大小有關，相對強度I/I0，與質點的種類和位置有關。
與人的手指紋相似，每種晶體物相都有自己獨特的XPD譜。不同物相物質即使混在一起，它們各自的特徵衍射信息也會獨立出現，互不幹擾。據此可以把任意純凈的或混合的晶體樣品進行定性或定量分析。
（1） X射線物相定性分析
粉未X射線物相定性分析無須知曉物質晶格常數和晶體結構，只須把實測數據與（粉未衍射標准聯合會）發行的PDF卡片上的標准值核對，就可進行鑒定。
當然這是對那些被測試研究收集到卡片集中的晶相物質而言的，卡片記載的解析結果都可引用。
《粉末衍射卡片集》是目前收集最豐富的多晶體衍射數據集，包括無機化合物，有機化合物，礦物質，金屬和合金等。1969年美國材料測試協會與英、法、加等多國相關協會聯合組成粉末衍射標准聯合會，收集整理、編輯出版PDF卡片,每年達到無機相各一組,每組1500-2000張不等.1967年前後,多晶粉未衍射譜的電子計示示機檢索程序和資料庫相繼推出.日本理學公司衍射射儀即安裝6個檢索程序(1)含947個相的程序;(2)含2716個相的常用相程序;(3)含3549個相的礦物程序;(4)含6000個相的金屬和合金程序;(5)含31799個相的無機相程序(6)含11378個相的有機相程序.每張片尾記錄一個物相。
（2）多相物質定性分析
測XRD譜，得d值及相對強度後查索引，得卡片號碼後查到卡片，在±1%誤差范圍內若解全部數據符合，則可判斷該物質就是卡片所載物相，其晶體結構及有關性能也由卡片而知。這是單一物相定性分析。
多相混合物質的XRD譜是各物相XRD譜的迭加，某一相的譜線位置和強度不因其它物相的存在而改變，除非兩相間物質吸收系數差異較大會互相影響到衍射強度。固熔體的XRD譜則以主晶相的XRD為主。
已知物相組分的多相混合物，或者先嘗試假設各物相組分，它們的XRD譜解析相對要容易得多。分別查出這些單一物相的已知標准衍射數據，d值和強度，將它們綜合到一起，就可以得到核實其有無。如鋼鐵中的δ相（馬氏體或鐵素體）γ相（奧氏體）和碳化物多相。
完全未知的多相混合物，應設法從復相數據中先查核確定一相，再對餘下的數據進行查對。每查出一相就減少一定難度，直至全部解決。當然對於完全未知多相樣品可以了解其來源、用途、物性等推測其組分；通過測試其原子吸收光譜、原子發射光譜，IR、化學分析、X射線熒光分析等測定其物相的化學成分，推測可能存在的物相。查索到時，知道組分名稱的用字順索引查，使用d值索引前，要先將全部衍射強度歸一化，然後分別用一強線、二強線各種組合、三強線各種組合…聯合查找直至查出第一主相。標記其d值，I/I1值。把多餘的d值，I/I1值再重新歸一化，包括與第一主相d值相同的多餘強度值。繼續查找確定第二主相，直至全部物相逐一被查找出來並核對正確無誤。遇到沒被PDF卡收錄的物相時，需按未知物相程序解析指認。
物相定性分析中追求數據吻合程度時，（1）d值比I/I1值更重要，更優先。因為d測試精度高，重現性好；而強度受純度（影響解析度）、結晶度（影響峰形）樣品細微度（同Q值時吸收不同），輻射源波長（同d值，角因子不同）、樣品制備方法（有無擇優取向等）、測試方法（照相法或衍射儀法）等因素影響，不易固定。（2）低角度衍射線比高角度線重要。對不同晶體而言低角度線不易重迭，而高角度線易重迭或被干擾。（3）強線比弱線重要。尤其要重視強度較大的大d值線。

（3） X射線物相定量分析
基本原理和分析
在X射線物相定性分析基礎上的定量分析是根據樣品中某一物相的衍射線積分強度正變化於其含量。不能嚴格正比例的原因是樣品也產生吸收。對經過吸收校正後的的衍射線強度進行計算可確定物相的含量。這種物相定量分析是其它方法，如元素分析、成分組分分析等所不能替代的。
6、結晶度的XRD測定
7、高分子結晶體的X射線衍射研究

二、 X射線衍射分析能解決的問題：
X射線波長與晶體中的原子間距屬於同一數量級，應用X射線在晶態和非晶態物質中的衍射和散射效應，所獲得的衍射角2θ和衍射強度I構成的衍射譜（衍射花樣）記錄了試樣物質的結構特徵。對於晶體將顯示各晶面族的X衍射峰的位置、按布拉格公式計算出的晶面間距d值、峰強、峰寬、峰的位移和峰形變化等信息。充分利用這些信息並演化增加各種附件、計算機軟體、各種測量方法，就可作以下分析工作：
1、物質識別剖析、物相結構鑒定衍射花樣是物質的「指紋」。 迄今為止全世界科學家已認識並編制的七萬多種純物質標准衍射「指紋」（編製成國際衍射數據中心ICDD卡），存在儀器計算機中或出版成冊，通過和實驗圖譜分析比較，就可識別物質或物相。還可了解其結構和物性參數、制備條件、參考文獻等。
X射線衍射分析給出的結果直接是物質的名稱、狀態和化學式，是元素之間的結合形式或所含元素的存在形式（單質、固溶體、化合物）。化合物中，負離子半徑大，決定著結構骨架。因此，對於化學分析難以檢測又常參與結合的O、H、C、N、Cl、S、F等元素或官能團構成的物質的判定，這種方法有獨到之處。通常的固態物質可撓過元素分析直接剖析得到結果。對於化學式相同結構性質不同的各種同素異構體的分析是其它方法無法比擬的。X射線衍射屬無損檢測，作完能回收，也是一大優點。
2、混合物的定量分析 X衍射方法對試樣的純度沒有什麼要求，混合物中各種物相的衍射峰在同一張圖上都能呈現出來。其含量檢出線約在1 2%。通常在圖譜解析中完成後，可由計算機擬合出各物相組分的半定量結果。深入的定量研究需視具體情況而定，分內標、外標、基體清洗法等方法，針對物質類型進行選用。有的已建立了行業標准，如鋼中的殘余奧氏體、粘土礦物定量分析方法等。
3、結晶狀態的描述表徵和晶體結構參數的測定隨生成條件和制備工藝的不同，固態物質或材料有可能形成無定形非晶、半結晶、納米晶和微米晶、取向多晶直到大塊單晶。利用計算機數據處理程序，對於非晶可用XRD原子徑向分布函數法測定其短程結構；半結晶可測定其結晶度；納米晶因衍射峰寬化可用謝樂公式計算出納米晶粒平均尺寸；微米級或更大尺寸的晶粒研成微米級粉末後進行實驗可作更多的工作，如未知晶系和晶格參數的確定、固溶度、晶格畸變及應力分析等；對於取向多晶、准單晶直到大塊單晶可用RO XRD法鑒別，評價准單晶的質量，測量晶體取向及單晶的三維取向，指導切割加工。
4、揭示實驗規律，解釋材料器件特性，研究反應機理，探討制備工藝X衍射是研究物質結構的基本手段，其應用滲透到與物質認識和分析有關的各個領域。針對所研究的問題，排除干擾，精化實驗，通過對比，尋找差別，從結構上揭示影響性質的敏感參量的規律是研究者和衍射工作者共同追求的目標。 鋼中碳元素的存在狀態是影響鋼性能的重要因素。鐵素體、奧氏體、滲碳體相分析，各種熱處理工藝下，鋼號的名義碳量在其相結構中的分配關系，鐵素體內的含碳量測定等對於解釋材料的性能和相變機理，確定熱處理工藝以及發揮材料的最大效能具有重要的意義。 電子材料、功能材料和各種新材料及器件的開發研製，需要衍射分析配合到始終。連續改變配方和制備工藝總結出的實驗規律對確定製備工藝具有重要的指導意義。例如我們發現鎳基軟磁材料的居里點和配方中各種不同原子半徑合金元素的填入造成其晶格常數的變化具有一定的線性關系，從而可指導開發出一系列溫控器件。 人的感官鑒別有限，化學鑒別手段繁雜或不確定性，使得化學合成和材料制備越來越依賴於儀器分析。從原料的「確認」，到反應物的分析，反應的中間過程及機理研究，有無雜相或優先生長的競爭相，如何抑制，如何精化工藝，以及質量的控制和最終產物的表徵都離不開X衍射分析。礦物學、岩石學、土壤學是應用X衍射分析最早的學科。礦物的難溶性和所含元素的多樣性，硅酸鹽礦物的復雜性使得單純依靠化學元素分析不能完全解決問題。但從結構分析角度卻能比較清楚地鑒別分類，理出頭緒。石油鑽井各斷層粘土礦物伊利石 蒙脫石等的連續轉變規律對於了解地下岩層構造起了重要的指示作用。針對層狀結構的土壤分析對農業普查提供了基礎資料。非金屬材料的開發對陶瓷、建材、電力、化工等行業起著重要的作用。由於X衍射對文物鑒定的便利和非破壞性，使得這種方法越來越受到考古和文物保護工作者的青睞。青銅器和鐵器長期銹蝕的標本為研究腐蝕機理提供了借鑒。石油管材、化工及熱電廠管道的銹蝕及防護需要X衍射分析。此外，商品檢驗、環境保護、公安破案、葯物生產等都需要衍射分析手段支持。在我們的實踐中，遇到了各種揭迷解惑的問題。曾發現打著某種化學式的化工商品競是沒有反應的原料混合物，而元素分析結果相同。不耐高溫的仿造物冒充石棉墊造成了汽車發動機的損壞。將冰洲石誤為冰晶石采購幾卡車運回准備投料生產。事先把多孔的蛇紋石和香料花粉包在一起，爾後分離，造出發現「香料石」礦騙局。如此等等。這些事例說明倡導普及X衍射分析手段是多麼重要。X衍射儀加上小角散射、極圖織構、應力分析及高低溫附件，還可作更多的工作。單晶四圓衍射儀還可以進行未知結構分析等。

X射線分析的新發展

金屬X射線分析由於設備和技術的普及已逐步變成金屬研究和材料測試的常規方法。早期多用照相法，這種方法費時較長，強度測量的精確度低。50年代初問世的計數器衍射儀法具有快速、強度測量准確，並可配備計算機控制等優點，已經得到廣泛的應用。但使用單色器的照相法在微量樣品和探索未知新相的分析中仍有自己的特色。從70年代以來，隨著高強度X射線源（包括超高強度的旋轉陽極X射線發生器、電子同步加速輻射,高壓脈沖X射線源）和高靈敏度探測器的出現以及電子計算機分析的應用，使金屬 X射線學獲得新的推動力。這些新技術的結合，不僅大大加快分析速度，提高精度，而且可以進行瞬時的動態觀察以及對更為微弱或精細效應的研究。

三、如果使用的是單晶樣品，其應用：

晶體結構的測定對學科的發展、物體性能的解釋、新產品的生產和研究等方面都有很大的作用,其應用面很寬,不能盡述,略談幾點如下:
(一)．晶體結構的成功測定,在晶體學學科的發展上起了決定的作用。因為他將晶體具有周期性結構這一推測得到了證實,使晶體的許多特性得到了解釋:如晶體能自發長成多面體外形(自范性),如立方體的食鹽、六角形的水晶等,又如晶體各種物理性質(光性,導熱性等)的各向異性和對稱性等等。晶體學的發展有了堅實的基礎。
（二）．礦物學中曾有不少礦物的元素構成很接近,但他們的性質相差很遠(如石墨和金剛石都是碳,還如一些硅酸鹽),而有的礦物其物理或化學性質相近,但其元素組成又很不相同(如雲母類礦物等)，使人困惑。晶體結構的測定使性能的異同從結構上得到了合理的解釋。如石墨因是層狀結構，層間結合力差，故較軟，而金剛石為共價鍵形成的骨架結構，故結合力強，無薄弱環節, 成為最硬的材料。
（三）．人類和疾病作斗爭,總離不開葯物。原始的葯物是天然產物,動植物或礦物。以後隨著科學的發展,開展了從天然產物中提取有效成分的方法,而有效成分晶體結構的測定進一步將從天然產物中提取的方法改變為人工合成，使有可能大量製造，提高了產量、降低了成本、造福於人類。這種基於結構,設計出合成路線，工業製造的方法在染料，香料等許多工業部門都是廣泛使用的。 （四）近年，基於病毒結構、人體內各種大分子結構的測定及人體感染疾病途徑的了解，搞清了某些疾病感染及發展的結構匹配需要。人類已經根據這些結構知識設計結構上匹配的、合適的葯物，來事先保護病毒和人體的結合點，或阻斷病毒的自身繁衍，從而避免感染或控制其繁衍，而不使疾病發展, 這就是所謂的基於結構的、合理的葯物設計。

D. 1、簡述基爾霍夫電流定律(KCL)和電壓定律(KVL)。 2、畫圖說明半導體(N型)的形成原理。

1.簡述基爾霍夫電流定律(KCL)和電壓定律(KVL)。
基爾霍夫電流定律（KCL）：在集總電路中，任何時刻，對任一結點，所有流出結點的支路電流的代數和恆等於零。
基爾霍夫電壓定律（KVL）：在集總電路中，任何時刻，沿任一迴路，所有支路電壓的代數和恆等於零。
2、半導體(N型)的形成原理。
N型半導體：也稱為電子型半導體。N型半導體即自由電子濃度遠大於空穴濃度的雜質半導體。
在純凈的硅晶體中摻入五價元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半導體。在N型半導體中，自由電子為多子，空穴為少子，主要靠自由電子導電。自由電子主要由雜質原子提供，空穴由熱激發形成。摻入的雜質越多，多子（自由電子）的濃度就越高，導電性能就越強。

E. 下圖顯示的是一種材料的發光特性與發光中心(Eu3+)濃度的關系，

稀土金屬已廣泛應用於電子、石油化工(催化劑)、冶金、機械、能源、輕工、環境保護、農業等領域。應用：稀土可生產熒光材料（紅色，綠色）、稀土金屬氫化物電池材料、電光源材料、永磁材料（釹鐵硼）、儲氫材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超導材料、磁致伸縮材料、磁致冷材料、磁光存儲材料、光導纖維材料等航空航天，軍事
%9%9%9%9%9%9%9補充：
%9%9%9%9%9%9%9鑭(La) "鑭"這個元素是1839年被命名的，當時有個叫"莫桑德"的瑞典人發現鈰土中含有其它元素，他借用希臘語中"隱藏"一詞把這種元素取名為"鑭"。 鑭的應用非常廣泛，如應用於壓電材料、電熱材料、熱電材料、磁阻材料、發光材料(蘭粉)、貯氫材料、光學玻璃、激光材料、各種合金材料等。鑭也應用到制備許多有機化工產品的催化劑中，光轉換農用薄膜也用到鑭，在國外，科學家把鑭對作物的作用賦與"超級鈣"的美稱。鈰(Ce) "鈰"這個元素是由德國人克勞普羅斯，瑞典人烏斯伯齊力、希生格爾於1803年發現並命名的，以紀念1801年發現的小行星--穀神星。鈰的廣泛應用:(1)鈰作為玻璃添加劑，能吸收紫外線與紅外線，現已被大量應用於汽車玻璃。不僅能防紫外線，還可降低車內溫度，從而節約空調用電。從1997年起，日本汽車玻璃全加入氧化鈰，1996年用於汽車玻璃的氧化鈰至少有2000噸，美國約1000多噸.(2)目前正將鈰應用到汽車尾氣凈化催化劑中，可有效防止大量汽車廢氣排到空氣中美國在這方面的消費量占稀土總消費量的三分之一強。(3)硫化鈰可以取代鉛、鎘等對環境和人類有害的金屬應用到顏料中，可對塑料著色，也可用於塗料、油墨和紙張等行業。目前領先的是法國羅納普朗克公司。(4)Ce:LiSAF激光系統是美國研製出來的固體激光器，通過監測色氨酸濃度可用於探查生物武器，還可用於醫學。鈰應用領域非常廣泛，幾乎所有的稀土應用領域中都含有鈰。如拋光粉、儲氫材料、熱電材料、鈰鎢電極、陶瓷電容器、壓電陶瓷、鈰碳化硅磨料、燃料電池原料、汽油催化劑、某些永磁材料、各種合金鋼及有色金屬等。鐠(Pr) 大約160年前，瑞典人莫桑德從鑭中發現了一種新的元素，但它不是單一元素，莫桑德發現這種元素的性質與鑭非常相似，便將其定名為"鐠釹"。"鐠釹"希臘語為"雙生子"之意。大約又過了40多年，也就是發明汽燈紗罩的1885年，奧地利人韋爾斯巴赫成功地從"鐠釹"中分離出了兩個元素，一個取名為"釹"，另一個則命名為"鐠"。這種"雙生子"被分隔開了，鐠元素也有了自己施展才華的廣闊天地。鐠是用量較大的稀土元素，其用於玻璃、陶瓷和磁性材料中。鐠的廣泛應用:(1)鐠被廣泛應用於建築陶瓷和日用陶瓷中，其與陶瓷釉混合製成色釉，也可單獨作釉下顏料，製成的顏料呈淡黃色，色調純正、淡雅。(2)用於製造永磁體。選用廉價的鐠釹金屬代替純釹金屬製造永磁材料，其抗氧性能和機械性能明顯提高，可加工成各種形狀的磁體。廣泛應用於各類電子器件和馬達上。(3)用於石油催化裂化。以鐠釹富集物的形式加入Y型沸石分子篩中制備石油裂化催化劑，可提高催化劑的活性、選擇性和穩定性。我國70年代開始投入工業使用，用量不斷增大。(4)鐠還可用於磨料拋光。另外，鐠在光纖領域的用途也越來越廣。釹(Nd) 伴隨著鐠元素的誕生，釹元素也應運而生，釹元素的到來活躍了稀土領域，在稀土領域中扮演著重要角色，並且左右著稀土市場。 釹元素憑借其在稀土領域中的獨特地位，多年來成為市場關注的熱點。金屬釹的最大用戶是釹鐵硼永磁材料。釹鐵硼永磁體的問世，為稀土高科技領域注入了新的生機與活力。釹鐵硼磁體磁能積高，被稱作當代"永磁之王"，以其優異的性能廣泛用於電子、機械等行業。阿爾法磁譜儀的研製成功，標志著我國釹鐵硼磁體的各項磁性能已跨入世界一流水平。釹還應用於有色金屬材料。在鎂或鋁合金中添加1.5～2.5%釹，可提高合金的高溫性能、氣密性和耐腐蝕性，廣泛用作航空航天材料。另外，摻釹的釔鋁石榴石產生短波激光束，在工業上廣泛用於厚度在10mm以下薄型材料的焊接和切削。在醫療上，摻釹釔鋁石榴石激光器代替手術刀用於摘除手術或消毒創傷口。釹也用於玻璃和陶瓷材料的著色以及橡膠製品的添加劑。隨著科學技術的發展，稀土科技領域的拓展和延伸，釹元素將會有更廣闊的利用空間。 鉕(Pm) 1947年，馬林斯基(J.A.Marinsky)、格倫丹寧(L.E.Glendenin)和科里爾(C.E.Coryell)從原子能反應堆用過的鈾燃料中成功地分離出61號元素，用希臘神話中的神名普羅米修斯(Prometheus)命名為鉕(Promethium)。鉕為核反應堆生產的人造放射性元素。 鉕的主要用途有:(1)可作熱源。為真空探測和人造衛星提供輔助能量。(2)Pm147放出能量低的β射線，用於製造鉕電池。作為導彈制導儀器及鍾表的電源。此種電池體積小，能連續使用數年之久。此外，鉕還用於攜帶型X-射線儀、制備熒光粉、度量厚度以及航標燈中。釤(Sm) 1879年，波依斯包德萊從鈮釔礦得到的"鐠釹"中發現了新的稀土元素，並根據這種礦石的名稱命名為釤。 釤呈淺黃色，是做釤鈷系永磁體的原料，釤鈷磁體是最早得到工業應用的稀土磁體。這種永磁體有SmCo5系和Sm2Co17系兩類。70年代前期發明了SmCo5系，後期發明了Sm2Co17系。現在是以後者的需求為主。釤鈷磁體所用的氧化釤的純度不需太高，從成本方面考慮，主要使用95%左右的產品。此外，氧化釤還用於陶瓷電容器和催化劑方面。另外，釤還具有核性質，可用作原子能反應堆的結構材料，屏敝材料和控制材料，使核裂變產生巨大的能量得以安全利用。 銪(Eu) 1901年，德馬凱(Eugene-Antole Demarcay)從"釤"中發現了新元素，取名為銪(Europium)。這大概是根據歐洲(Europe)一詞命名的。氧化銪大部分用於熒光粉。Eu3+用於紅色熒光粉的激活劑，Eu2+用於藍色熒光粉。現在Y2O2S:Eu3+是發光效率、塗敷穩定性、回收成本等最好的熒光粉。再加上對提高發光效率和對比度等技術的改進，故正在被廣泛應用。近年氧化銪還用於新型X射線醫療診斷系統的受激發射熒光粉。氧化銪還可用於製造有色鏡片和光學濾光片，用於磁泡貯存器件，在原子反應堆的控制材料、屏敝材料和結構材料中也能一展身手。釓(Gd) 1880年，瑞士的馬里格納克(G.de Marignac)將"釤"分離成兩個元素，其中一個由索里特證實是釤元素，另一個元素得到波依斯包德萊的研究確認，1886年，馬里格納克為了紀念釔元素的發現者 研究稀土的先驅荷蘭化學家加多林(Gado Linium)，將這個新元素命名為釓。 釓在現代技革新中將起重要作用。它的主要用途有：(1)其水溶性順磁絡合物在醫療上可提高人體的核磁共振(NMR)成像信號。(2)其硫氧化物可用作特殊亮度的示波管和x射線熒光屏的基質柵網。(3)在釓鎵石榴石中的釓對於磁泡記憶存儲器是理想的單基片。(4)在無Camot循環限制時，可用作固態磁致冷介質。(5)用作控制核電站的連鎖反應級別的抑制劑，以保證核反應的安全。(6)用作釤鈷磁體的添加劑，以保證性能不隨溫度而變化。另外，氧化釓與鑭一起使用，有助於玻璃化區域的變化和提高玻璃的熱穩定性。氧化釓還可用於製造電容器、x射線增感屏。 在世界上目前正在努力開發釓及其合金在磁致冷方面的應用，現已取得突破性進展，室溫下採用超導磁體、金屬釓或其合金為致冷介質的磁冰箱已經問世。 鋱(Tb) 1843年瑞典的莫桑德(Karl G.Mosander)通過對釔土的研究，發現鋱元素(Terbium)。鋱的應用大多涉及高技術領域，是技術密集、知識密集型的尖端項目，又是具有顯著經濟效益的項目，有著誘人的發展前景。主要應用領域有：(1)熒光粉用於三基色熒光粉中的綠粉的激活劑，如鋱激活的磷酸鹽基質、鋱激活的硅酸鹽基質、鋱激活的鈰鎂鋁酸鹽基質，在激發狀態下均發出綠色光。(2)磁光貯存材料，近年來鋱系磁光材料已達到大量生產的規模，用Tb-Fe非晶態薄膜研製的磁光光碟，作計算機存儲元件，存儲能力提高10～15倍。(3)磁光玻璃，含鋱的法拉第旋光玻璃是製造在激光技術中廣泛應用的旋轉器、隔離器和環形器的關鍵材料。特別是鋱鏑鐵磁致伸縮合金(TerFenol)的開發研製，更是開辟了鋱的新用途，Terfenol是70年代才發現的新型材料，該合金中有一半成份為鋱和鏑，有時加入鈥，其餘為鐵，該合金由美國依阿華州阿姆斯實驗室首先研製，當Terfenol置於一個磁場中時，其尺寸的變化比一般磁性材料變化大這種變化可以使一些精密機械運動得以實現。鋱鏑鐵開始主要用於聲納，目前已廣 泛應用於多種領域，從燃料噴射系統、液體閥門控制、微定位到機械致動器、機構和飛機太空望遠鏡的調節 機翼調節器等領域。 鏑(Dy) 1886年，法國人波依斯包德萊成功地將鈥分離成兩個元素，一個仍稱為鈥，而另一個根據從鈥中"難以得到"的意思取名為鏑(dysprosium)。鏑目前在許多高技術領域起著越來越重要的作用.鏑的最主要用途是:(1)作為釹鐵硼系永磁體的添加劑使用，在這種磁體中添加2~3%左右的鏑，可提高其矯頑力，過去鏑的需求量不大，但隨著釹鐵硼磁體需求的增加，它成為必要的添加元素，品位必須在95～99.9%左右，需求也在迅速增加。(2)鏑用作熒光粉激活劑，三價鏑是一種有前途的單發光中心三基色發光材料的激活離子，它主要由兩個發射帶組成，一為黃光發射，另一為藍光發射，摻鏑的發光材料可作為三基色熒光粉。(3)鏑是制備大磁致伸縮合金鋱鏑鐵(Terfenol)合金的必要的金屬原料，能使一些機械運動的精密活動得以實現。(4)鏑金屬可用做磁光存貯材料，具有較高的記錄速度和讀數敏感度。(5)用於鏑燈的制備，在鏑燈中採用的工作物質是碘化鏑，這種燈具有亮度大、顏色好、色溫高、體積小、電弧穩定等優點，已用於電影、印刷等照明光源。 (6)由於鏑元素具有中子俘獲截面積大的特性，在原子能工業中用來測定中子能譜或做中子吸收劑。(7)Dy3Al5O12還可用作磁致冷用磁性工作物質。隨著科學技術的發展，鏑的應用領域將會不斷的拓展和延伸。鈥(Ho) 十九世紀後半葉，由於光譜分析法的發現和元素周期表的發表，再加上稀土元素電化學分離工藝的進展，更加促進了新的稀土元素的發現。1879年，瑞典人克利夫發現了鈥元素並以瑞典首都斯德哥爾摩地名命名為鈥(holmium)。 鈥的應用領域目前還有待於進一步開發，用量不是很大，最近，包鋼稀土研究院採用高溫高真空蒸餾提純技術，研製出非稀土雜質含量很低的高純金屬鈥Ho/∑RE>99.9%。 目前鈥的主要用途有：(1)用作金屬鹵素燈添加劑，金屬鹵素燈是一種氣體放電燈，它是在高壓汞燈基礎上發展起來的，其特點是在燈泡里充有各種不同的稀土鹵化物。目前主要使用的是稀土碘化物，在氣體放電時發出不同的譜線光色。在鈥燈中採用的工作物質是碘化鈥，在電弧區可以獲得較高的金屬原子濃度，從而大大提高了輻射效能。(2)鈥可以用作釔鐵或釔鋁石榴石的添加劑；(3)摻鈥的釔鋁石榴石(Ho:YAG)可發射2μm激光，人體組織對2μm激光吸收率高，幾乎比Hd:YAG高3個數量級。所以用Ho:YAG激光器進行醫療手術時，不但可以提高手術效率和精度，而且可使熱損傷區域減至更小。鈥晶體產生的自由光束可消除脂肪而不會產生過大的熱量，從而減少對健康組織產生的熱損傷，據報道美國用鈥激光治療青光眼，可以減少患者手術的痛苦。我國2μm激光晶體的水平已達到國際水平，應大力開發生產這種激光晶體。(4)在磁致伸縮合金Terfenol-D中，也可以加入少量的鈥，從而降低合金飽和磁化所需的外場。(5)另外用摻鈥的光纖可以製作光纖激光器、光纖放大器、光纖感測器等等光通訊器件在光纖通信迅猛的今天將發揮更重要的作用。 鉺(Er) 1843年，瑞典的莫桑德發現了鉺元素(Erbium)。鉺的光學性質非常突出，一直是人們關注的問題：(1)Er3+在1550nm處的光發射具有特殊意義，因為該波長正好位於光纖通訊的光學纖維的最低損失，鉺離子(Er3+)受到波長980nm、1480nm的光激發後，從基態4I15/2躍遷至高能態4I13/2，當處於高能態的Er3+再躍遷回至基態時發射出1550nm波長的光，石英光纖可傳送各種不同波長的光，但不同的光光衰率不同，1550nm頻帶的光在石英光纖中傳輸時光衰減率最低(0.15分貝/公里)，幾乎為下限極限衰減率。因此，光纖通信在1550nm處作信號光時，光損失最小。這樣，如果把適當濃度的鉺摻入合適的基質中，可依據激光原理作用，放大器能夠補償通訊系統中的損耗，因此在需要放大波長1550nm光信號的電訊網路中，摻鉺光纖放大器是必不可少的光學器件，目前摻鉺的二氧化硅纖維放大器已實現商業化。據報道，為避免無用的吸收，光纖中鉺的摻雜量幾十至幾百ppm。光纖通信的迅猛發展，將開辟鉺的應用新領域。 (2)另外摻鉺的激光晶體及其輸出的1730nm激光和1550nm激光對人的眼睛安全，大 氣傳輸性能較好，對戰場的硝煙穿透能力較強，保密性好，不易被敵人探測，照射軍事目標的對比度較大，已製成軍事上用的對人眼安全的攜帶型激光測距儀。 (3)Er3+加入到玻璃中可製成稀土玻璃激光材料，是目前輸出脈沖能量最大，輸出功率最高的固體激光材料。(4)Er3+還可做稀土上轉換激光材料的激活離子。(5)另外鉺也可應用於眼鏡片玻璃、結晶玻璃的脫色和著色等。 銩(Tm) 銩元素是1879年瑞典的克利夫發現的，並以斯堪迪那維亞(Scandinavia)的舊名Thule命名為銩(Thulium)。 銩的主要用途有以下幾個方面：(1)銩用作醫用輕便X光機射線源，銩在核反應堆內輻照後產生一種能發射X射線的同位素，可用來製造攜帶型血液輻照儀上，這種輻射儀能使銩-169受到高中子束的作用轉變為銩-170，放射出X射線照射血液並使白血細胞下降，而正是這些白細胞引起器官移植排異反應的，從而減少器官的早期排異反應。(2)銩元素還可以應用於臨床診斷和治療腫瘤，因為它對腫瘤組織具有較高親合性，重稀土比輕稀土親合性更大，尤其以銩元素的親合力最大。(3)銩在X射線增感屏用熒光粉中做激活劑LaOBr:Br(藍色)，達到增強光學靈敏度，因而降低了X射線對人的照射和危害，與以前鎢酸鈣增感屏相比可降低X射線劑量50%，這在醫學應用具有重要現實的意義。(4)銩還可在新型照明光源 金屬鹵素燈做添加劑。(5)Tm3+加入到玻璃中可製成稀土玻璃激光材料，這是目前輸出脈沖量最大，輸出功率最高的固體激光材料。Tm3+也可做稀土上轉換激光材料的激活離子。鐿(Yb) 1878年，查爾斯(Jean Charles)和馬利格納克(G.de Marignac)在"鉺"中發現了新的稀土元素，這個元素由伊特必(Ytterby)命名為鐿(Ytterbium)。 鐿的主要用途有：(1)作熱屏蔽塗層材料。鐿能明顯地改善電沉積鋅層的耐蝕性，而且含鐿鍍層比不含鐿鍍層晶粒細小，均勻緻密。(2)作磁致伸縮材料。這種材料具有超磁致伸縮性即在磁場中膨脹的特性。該合金主要由鐿/鐵氧體合金及鏑/鐵氧體合金構成，並加入一定比例的錳，以便產生超磁致伸縮性。(3)用於測定壓力的鐿元件，試驗證明，鐿元件在標定的壓力范圍內靈敏度高，同時為鐿在壓力測定應用方面開辟了一個新途徑。(4)磨牙空洞的樹脂基填料，以替換過去普遍使用銀汞合金。(5)日本學者成功地完成了摻鐿釓鎵石榴石埋置線路波導激光器的制備工作，這一工作的完成對激光技術的進一步發展很有意義。另外，鐿還用於熒光粉激活劑、無線電陶瓷、電子計算機記憶元件(磁泡)添加劑、和玻璃纖維助熔劑以及光學玻璃添加劑等。 鑥(Lu) 1907年，韋爾斯巴赫和尤貝恩(G.Urn)各自進行研究，用不同的分離方法從"鐿"中又發現了一個新元素，韋爾斯巴赫把這個元素取名為Cp(Cassiopeium)，尤貝恩根據巴黎的舊名lutece將其命名為Lu(Lutetium)。後來發現Cp和Lu是同一元素，便統一稱為鑥。 鑥的主要用途有：(1)製造某些特殊合金。例如鑥鋁合金可用於中子活化分析。(2)穩定的鑥核素在石油裂化、烷基化、氫化和聚合反應中起催化作用。(3)釔鐵或釔鋁石榴石的添加元素，改善某些性能。(4)磁泡貯存器的原料。(5)一種復合功能晶體摻鑥四硼酸鋁釔釹，屬於鹽溶液冷卻生長晶體的技術領域，實驗證明，摻鑥NYAB晶體在光學均勻性和激光性能方面均優於NYAB晶體。(6)經國外有關部門研究發現，鑥在電致變色顯示和低維分子半導體中具有潛在的用途。此外，鑥還用於能源電池技術以及熒光粉的激活劑等。釔(Y) 1788年，一位以研究化學和礦物學、收集礦石的業余愛好者瑞典軍官卡爾·阿雷尼烏斯(Karl Arrhenius)在斯德哥爾摩灣外的伊特必村(Ytterby)，發現了外觀象瀝青和煤一樣的黑色礦物，按當地的地名命名為伊特必礦(Ytterbite)。1794年芬蘭化學家約翰·加多林分析了這種伊特必礦樣品。發現其中除鈹、硅、鐵的氧化物外，還含有38%的未知元素的氧化物棗"新土"。1797年，瑞典化學家埃克貝格(Anders Gustaf Ekeberg)確認了這種"新土"，命名為釔土(Yttria,釔的氧化物之意)。 釔是一種用途廣泛的金屬，主要用途有:(1)鋼鐵及有色合金的添加劑。FeCr合金通常含0.5-4%釔，釔能夠增強這些不銹鋼的抗氧化性和延展性；MB26合金中添加適量的富釔混合稀土後，合金的綜合性能得到明顯的改善，可以替代部分中強鋁合金用於飛機的受力構件上；在Al-Zr合金中加入少量富釔稀土，可提高合金導電率；該合金已為國內大多數電線廠採用；在銅合金中加入釔，提高了導電性和機械強度。(2)含釔6%和鋁2%的氮化硅陶瓷材料，可用來研製發動機部件。(3)用功率400瓦的釹釔鋁石榴石激光束來對大型構件進行鑽孔、切削和焊接等機械加工。(4)由Y-Al石榴石單晶片構成的電子顯微鏡熒光屏，熒光亮度高，對散射光的吸收低，抗高溫和抗機械磨損性能好。(5)含釔達90%的高釔結構合金，可以應用於航空和其它要求低密度和高熔點的場合。(6)目前倍受人們關注的摻釔SrZrO3高溫質子傳導材料，對燃料電池、電解池和要求氫溶解度高的氣敏元件的生產具有重要的意義。此外，釔還用於耐高溫噴塗材料、原子能反應堆燃料的稀釋劑、永磁材料添加劑以及電子工業中作吸氣劑等。鈧(Sc) 1879年，瑞典的化學教授尼爾森(L.F.Nilson, 1840~1899)和克萊夫(P.T.Cleve, 1840~1905)差不多同時在稀有的礦物硅鈹釔礦和黑稀金礦中找到了一種新元素。他們給這一元素定名為"Scandium"(鈧)，鈧就是門捷列夫當初所預言的"類硼"元素。他們的發現再次證明了元素周期律的正確性和門捷列夫的遠見卓識。 鈧比起釔和鑭系元素來，由於離子半徑特別小，氫氧化物的鹼性也特別弱，因此，鈧和稀土元素混在一起時，用氨(或極稀的鹼)處理，鈧將首先析出，故應用"分級沉澱"法可比較容易地把它從稀土元素中分離出來。另一種方法是利用硝酸鹽的分極分解進行分離，由於硝酸鈧最容易分解，從而達到分離的目的。 用電解的方法可製得金屬鈧，在煉鈧時將ScCl3、KCl、LiCl共熔，以熔融的鋅為陰極電解之，使鈧在鋅極上析出，然後將鋅蒸去可得金屬鈧。另外，在加工礦石生產鈾、釷和鑭系元素時易回收鈧。鎢、錫礦中綜合回收伴生的鈧也是鈧的重要來源之一。 鈧在化合物中主要呈3價態，在空氣中容易氧化成Sc2O3而失去金屬光澤變成暗灰色。 鈧的主要用途有:(1)鈧能與熱水作用放出氫，也易溶於酸，是一種強還原劑。 (2)鈧的氧化物及氫氧化物只顯鹼性，但其鹽灰幾乎不能水解。鈧的氯化物為白色結晶，易溶於水並能在空氣中潮解。 (3)在冶金工業中，鈧常用於製造合金(合金的添加劑)，以改善合金的強度、硬度和耐熱和性能。如，在鐵水中加入少量的鈧，可顯著改善鑄鐵的性能，少量的鈧加入鋁中，可改善其強度和耐熱性。 (4)在電子工業中，鈧可用作各種半導體器件，如鈧的亞硫酸鹽在半導體中的應用已引起了國內外的注意，含鈧的鐵氧體在計算機磁芯中也頗有前途。 (5)在化學工業上，用鈧化合物作酒精脫氫及脫水劑，生產乙烯和用廢鹽酸生產氯時的高效催化劑。 (6)在玻璃工業中，可以製造含鈧的特種玻璃。 (7)在電光源工業中，含鈧和鈉製成的鈧鈉燈，具有效率高和光色正的優點。 (8)自然界中鈧均以45Sc形式存在，另外，鈧還有9種放射性同位素，即40～44Sc和46～49Sc。其中，46Sc作為示蹤劑，已在化工、冶金及海洋學等方面使用。在醫學上，國外還有人研究用46Sc來醫治癌症

F. X射線衍射儀工作原理是什麼

x射線的波長和晶體內部原子面之間的間距相近，晶體可以作為X射線的空間衍射光柵，即一束X射線照射到物體上時，受到物體中原子的散射，每個原子都產生散射波，這些波互相干涉，結果就產生衍射。