电镜复习
生物电镜考试题
一、名词解释(每题3分,共24分):1、电镜:电镜即电子显微镜。
根据电子光学原理,利用电子束放大成像。
与光学显微镜相比电子显微镜用电子束代替了可见光,用电磁透镜代替了光学透镜并使用荧光屏将肉眼不可见电子束成像。
有透射电子显微镜和扫描电子显微镜。
2、分辨率:分辨率又称为分辨力和分辨本领。
它表示仪器的分辨能力足以清楚的分开两个小点间的最小距离。
这距离指两个质点圆心间的最小距离。
3、喷金:喷上一层几纳米厚度的金、铂等导电性能好的重金属,即进行导电处理。
也就是在样品以及样品托表面同时喷镀一层金属膜。
4、二次电子:在入射电子束作用下被轰击出来并离开样品表面的样品原子的核外电子叫做二次电子。
是作为SEM的成像信号,代表样品表面的结构特点。
5、像差:实际光学系统所成的像与理想光学系统(近轴光学,Paraxial Optics,高斯光学)所获得的结果有一定的偏差,称像差。
6、TEM :透射电子显微镜,简称透射电镜,是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上,电子与样品中的原子碰撞而改变方向,从而产生立体角散射。
散射角的大小与样品的密度、厚度相关,因此可以形成明暗不同的影像。
即电子束透过样品(透射电子)直接放大成像。
7、电子枪:位于电镜顶部,由阴极、栅极和阳极组成,普通电镜中,阴极是钨丝做成的灯丝,被加热至2227℃以上时即可发射出大量电子,这些电子在高真空环境下,受数万伏加速电压的作用,形成电子束,向下发射,就形成了电镜的照明源。
8、静电透镜:静电透镜属于电子透镜,是电镜的重要部件。
利用电场做成的透镜被称之为“静电透镜”;9、SEM :即扫描电子显微镜(SEM),电子束以扫描形式轰击在样品上,产生二次电子等信息,而后再将二次电子等信息收集起来放大成像。
10、分辨率:分辨率又称为分辨力和分辨本领。
它表示仪器的分辨能力足以清楚的分开两个小点间的最小距离。
这距离指两个质点圆心间的最小距离。
11、透射电子:在真空条件下,经高电压加速电子束穿透超薄样品,即电子束和样品发生作用后,穿过样品的电子,称为透射电子。
电镜技术与细胞超微结构复习题
电镜技术与细胞超微结构复习题电镜技术与细胞超微结构复习题1.电子显微镜是一种什么仪器呢?从本质上讲,电镜是一种助视仪器。
人类认识自然界大部分信息来自眼睛。
但是正常人眼在明视距离25cm 时,只能将相距0.2mm的两个物体分辨,小于0.2mm的物体结构细节人眼分辨不清。
为了能看到生物结构更小的细节,科学家发明了各种助视仪器,不断提高人眼的分辨率,这些助视仪器有放大镜、望远镜、各种显微镜等。
2.电子显微镜科学主要包括三个方面的内容:1.各种电子显微镜的设计与制造;2.电子显微镜样品制备以及有关的各种设备;3.电子显微镜图像的处理、分析和解释。
在生物电子显微技术中,同样是研究和解决电子显微镜应用于生物学时这三方面的内容。
1932年他们把上述研究成果写成报告井公布于世,人们多把1932年定为“电镜诞生年”。
1939年Ruska等在德国Siemens公司,研制并生产了第一系列商品电镜,其分辨力为10nm,共生产了 40台。
1942年,M.Mullan 在剑桥大学研制成功第一台扫描电镜实验室装置;电子显微镜的定义:它以电子束作为“光源”(电子束的波长比可见光的波长短得多,使电镜的分辨率大幅度提高),利用电磁透镜成象,并与一定的机械装置、电子和高真空技术相结合,所构成的现代化、综合性精密电子光学仪器。
一、透射式电子显微镜是一种电子束透过样品而直接成像的电镜,其电子束的加速电压一般为 50~l00kV,样品厚度1~100nm(一般为50nm左右)。
透射电子显微镜特点:1.分辨率极高点分辨率0.2~0.3nm,晶格分辨率0.1~0.2nm。
2.放大倍数高、变化范围广:几百倍至到几十万可调。
3.制样技术以超薄切片法为主,此外还有负染法、复型法等,样品制备比较复杂。
4.图象特点视场范围小,为二维结构平面图像。
5.应用范围广泛用于研究生物样品局部切面的超微结构,生物大分子结构以及冷冻蚀刻复型膜上的生物膜超微结构,非生物样品的纳米结构观察等。
中南大学透射电镜 X射线考试必备资料——电镜最后三十题 题库
透射电镜主要由几大系统构成? 各系统之间关系如何?答:四大系统:电子光学系统,真空系统,供电控制系统,附加仪器系统。
其中电子光学系统是其核心。
其他系统为辅助系统。
透射电镜中有哪些主要光阑? 分别安装在什么位置? 其作用如何? 答:主要有三种光阑:①聚光镜光阑。
在双聚光镜系统中,该光阑装在第二聚光镜下方。
作用:限制照明孔径角。
②物镜光阑。
安装在物镜后焦面。
作用: 提高像衬度;减小孔径角,从而减小像差;进行暗场成像。
③选区光阑:放在物镜的像平面位置。
作用: 对样品进行微区衍射分析。
什么是消光距离? 影响晶体消光距离的主要物性参数和外界条件是什么? 答:消光距离:由于透射波和衍射波强烈的动力学相互作用结果,使I 0和Ig 在晶体深度方向上发生周期性的振荡,此振荡的深度周期叫消光距离。
影响因素:晶胞体积,结构因子,Bragg 角,电子波长。
时,即只有倒易点阵原点在爱?答:(1)由以下的电子衍射图可见θ2tg L R ⋅=∵ 2θ很小,一般为1~20 ∴ θθsin 22=tg (θθθθθθ2cos cos sin 22cos 2sin 2==tg )由 λθ=sin 2d 代入上式dl L R λθ=⋅=sin 2即 λL Rd = , L 为相机裘度 这就是电子衍射的基本公式。
令 k l =λ 一定义为电子衍射相机常数kg dkR ==(2)、在0*附近的低指数倒易阵点附近范围,反射球面十分接近一个平面,且衍射角度非常小 <10,这样反射球与倒易阵点相截是一个二维倒易平面。
这些低指数倒易阵点落在反射球面上,产生相应的衍射束。
因此,电子衍射图是二维倒易截面在平面上的投影。
(3)这是因为实际的样品晶体都有确定的形状和有限的尺寸,因而,它的倒易点不是一个几何意义上的点,而是沿着晶体尺寸较小的方向发生扩展,扩展量为该方向实际尺寸的倒数的2倍。
单晶电子衍射花样的标定有哪几种方法?图1是某低碳钢基体铁素体相的电子衍射花样,请以尝试—校核法为例,说明进行该电子衍射花样标定的过程与步骤。
电镜复习材料
电镜复习材料第一章概述1、电子显微镜的发展德国人Ruska 1938年制造出一台真正实用的电子显微镜,其分辨率为10nm ,比光镜提高了20倍。
由于Ruska 在电子显微镜方面作出的巨大贡献,他被誉为电子显微镜之父。
2、电子显微镜发展的理论基础Broglie 的粒子波动性理论Busch 的电磁场对电子具有会聚作用的理论3、电子显微镜的类型(知道,了解)透射电子显微镜(transmission electron microscope ,TEM )扫描电子显微镜(scanning electron microscope ,SEM )扫描透射电镜(scanning electron microscope, STEM )分析电子显微镜(analysis electron microscope, AEM )高压电子显微镜(high voltage electron, HVEM )扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope ,STM )原子力显微镜(atomic force microscope ,AFM )第二章电子显微镜的基本理论1、分辨率和有效放大倍数的关系M 有=δ人眼/δ仪 2、影响分辨率的因素Λ为照明光的波长;a 为孔径角的一半,n 为透镜和样品之间介质的折射率。
其中n 。
Sina 称为数值孔径。
3、电子束的特性:电子束是由带负电荷的电子组成的一种阴极射线流,高速运动的电子也具有粒子性和波动性。
电子束的波动性和可折射性是构成电镜的理论基础。
4、电子波的波长和加速电压、分辨率的关系加速电压越高,电子波的波长越短。
电子波的波长越高,分辨率越高。
5、电子束与样品的相互作用:电子束轰击样品时,与样品物质原子及核外电子发生弹性或非弹性散射作用,产生带有样品信息的各种电子讯号。
电子束与样品的相互作用是电子在样品中运动、扩散、激发以及能量传递的复杂的物理过程。
电子束和样品相互作用后产生的各种信息:透射电子(TE )、二次电子(SE )、背散射电子(BE )、俄歇电子(AE )、 X 射线等电子信号透射电子:根据透射电子所带的样品信息转换成图像二次电子:可以反映样品表面的形貌,是扫描电镜成像的基础背散射电子:可以反映样品的表面形貌和成分的差异。
电镜练习试题及参考包括答案.docx
一、电镜练习题及答案一、透射电镜标本取材的基本要求并简要说明。
答:取材的基本要求如下:组织从生物活体取下以后,如果不立即进行及时固定处理,就有可能出现缺血缺氧后的细胞超微结构的改变,如细胞出现细胞器变性或溶解等现象,这些都可造成电镜观察中的人为假象,直接影响观察结果分析,甚至导致实验失败。
此外,由于处理不当造成组织微生物污染,导致细胞的超微结构结构遭受破坏。
因此,为了使细胞结构尽可能保持生前状态,取材成败是关键,取材成功的关键在于操作者必须要注意把握“快、小、冷、准”四个取材要点。
(1).快:就是指取材动作要迅速,组织从活体取下后应在最短时间 ( 争取在 1~ 2分钟之内 ) 投入前固定液。
对于实验动物,最好在断血流、断气之前就进行取材,以免缺血缺氧后使细胞代谢发生改变而破坏细胞的超微结构。
当然,最好是采用灌注固定法。
为了使前固定的效果更佳,组织块要充分和固定液混合,应采用振荡固定 10 分钟以上,有条件的可采用微波固定法固定。
(2).小:由于常用的固定剂渗透能力较弱,组织块如果太大,块的内部将不能3得到良好的固定。
因此所取组织的体积要小,一般不超过 1mm。
为便于定向包埋,可将组织修成大小约 1mm×1mm×2mm长条形。
(3).冷:为了防止酶对自身细胞的酶解作用,取材操作最好在低温 (5 ℃~ 15℃)环境下进行,这样可以降低酶的活性,防止细胞自溶。
所采用的固定剂以及取材器械要预先在冰箱 (5 ℃)中存放一段时间。
(4).准:就是取材部位要准确,这就要求取材者对所取的组织解剖部位要熟悉,必须取到与实验要求相关的部位,不同实验组别间要取相同部位,如需要定向包埋的标本,则要作好定向取材工作。
此外,还要求操作动作轻柔,熟练,尽量避免牵拉、挫伤与挤压对组织造成的人为损伤。
二、什么是瑞利准则?电镜与光镜在原理上有何相似和不同之处?答: 1、光线通过二个比较靠近的小孔时,这二个小孔的衍射图会重叠在一起。
电镜复习题
电镜复习题第一章复习题:1.什么是轴对称场?为什么电子只有在轴对称场中才被聚焦成像?所谓轴对称场,是指在这种场中,电位的分布对系统的主光轴具有旋转对称性。
非旋转对称磁场在不同方向上对电子的汇聚能力不同,因此不能将所有电子汇聚在轴上的同一点,会发生象散。
2.磁透镜的象散是怎样形成的?如何加以矫正?像散是由于透镜磁场的非旋转对称而引起的。
极靴内孔不圆、上下极靴的轴线错位、制作极靴的材料材质不均匀以及极靴孔周围局部污染等原因,都会使电磁透镜的磁场产生椭圆度。
透镜磁场的这种非旋转对称,使它在不同方向上的聚焦能力出现差别,结果使物点P通过透镜后不能在像平面上聚焦成一点。
像散可通过消像散器补偿。
3.什么是透镜畸变?为什么电子显微镜进行低倍率观察时会产生畸变?如何矫正?透镜的畸变是由球差引起的,像的放大倍数将随离轴径向距离的加大而增加或减小。
当透镜作为投影镜时,特别在低放大倍数时更为突出。
因为此时在物面上被照射的面积有相当大的尺寸,球差的存在使透镜对边缘区域的聚焦能力比中心部分大。
反映在像平面上,即像的放大倍数将随离轴径向距离的加大而增加或减小。
可以通过电子线路校正:使用强励磁,使球差系数Cs显著下降;在不破坏真空的情况下,根据放大率选择不同内径的透镜极靴;使用两个投影镜,使其畸变相反,以消除。
4.TEM的主要结构,按从上到下列出主要部件1)电子光学系统——照明系统、图像系统、图像观察和记录系统;2)真空系统;3)电源和控制系统。
电子枪、第一聚光镜、第二聚光镜、聚光镜光阑、样品台、物镜光阑、物镜、选区光阑、中间镜、投影镜、双目光学显微镜、观察窗口、荧光屏、照相室。
5. TEM和光学显微镜有何不同?光学显微镜用光束照明,简单直观,分辨本领低(0.2微米),只能观察表面形貌,不能做微区成分分析;TEM分辨本领高(1A)可把形貌观察,结构分析和成分分析结合起来,可以观察表面和内部结构,但仪器贵,不直观,分析困难,操作复杂,样品制备复杂。
生物电镜试题及答案
生物电镜试题及答案一、选择题(每题2分,共10分)1. 电子显微镜与光学显微镜的主要区别在于:A. 放大倍数B. 使用光源C. 观察样本的厚度D. 分辨率答案:B2. 电子显微镜的分辨率可以达到:A. 微米级B. 纳米级C. 毫米级D. 厘米级答案:B3. 电子显微镜使用的是哪种类型的电子:A. 电子束B. 光束C. 声波D. 无线电波答案:A4. 电子显微镜的样品制备通常需要:A. 染色B. 脱水C. 固定D. 所有选项答案:D5. 电子显微镜的主要用途是:A. 观察细胞内部结构B. 观察宏观物体C. 观察细菌和病毒D. 所有选项答案:D二、填空题(每题2分,共10分)1. 电子显微镜的放大倍数通常可以达到______倍。
答案:百万2. 电子显微镜的电子束是由______产生的。
答案:电子枪3. 在电子显微镜下,生物样品需要进行______处理,以防止电子束对样品造成损伤。
答案:干燥4. 电子显微镜的样品制备过程中,通常需要使用______来增强对比度。
答案:重金属染色5. 电子显微镜的分辨率比光学显微镜高,这是因为电子波长比______波长短。
答案:光三、简答题(每题5分,共20分)1. 简述电子显微镜的工作原理。
答案:电子显微镜的工作原理基于电子束的聚焦和成像。
电子束由电子枪产生,通过电磁透镜系统聚焦,照射到样品上。
样品对电子束的散射和吸收产生图像,这些图像通过电子透镜系统放大,并最终在荧光屏或电荷耦合器件(CCD)上形成可见的图像。
2. 为什么电子显微镜的分辨率比光学显微镜高?答案:电子显微镜的分辨率高于光学显微镜,主要是因为电子的波长比光的波长短。
根据衍射极限,分辨率与波长成正比,因此电子显微镜能够提供更高的分辨率,从而观察到更细微的结构。
3. 描述电子显微镜样品制备的基本步骤。
答案:电子显微镜样品制备的基本步骤包括:样品固定、脱水、浸透、嵌入、切片、染色和干燥。
这些步骤确保样品在电子束照射下保持稳定,同时增强图像的对比度。
电镜基础知识与原理
1、电子束照射到样品上,电子与物质作用: 使电子改变运动方向,称为散射;电子只改变运动方向,不改变能量,称为弹性散射; 既改变运动方向,又改变能量,称为非弹性散射。
2、透射电子显微镜(TEM )的磁透镜包括:长磁透镜、短磁透镜、极靴透镜长磁透镜:像的每一点都与磁力线平行,M=1,没有放大作用,焦距长;短磁透镜:a 、短磁透镜为会聚透镜;b 、透镜光焦度1/f 与(IN)2成正比;c 、焦距 f 与加速电压U (即电子速度)有关,电子速度越大,焦距越长。
3、理想成象的条件:a 、场分布严格轴对称;b 、满足傍轴条件; c 、电子初速度相等。
4、景深与焦深:景深(Df ):试样在物平面沿轴前后移动而不使分辨率下降的距离(2∆L ),即物的空间距离。
焦深(DL )象平面沿轴前后移动而不使成象分辨率降低的距离(2∆LM2),即象的空间距离,M5、电镜的象差中球差、畸变、像散称为几何像差,倍率色差和旋转色差称为色差。
球差系数Cs Cs 越小。
球差与分辨率的关系: Cs ——球差系数,α0——孔径角。
tga 0 <<1 畸变:当电子束不满足傍轴条件时,主要在中间镜和投影镜发生畸变。
像散:由于极靴加工精度的影响,使得磁场非对称,导致像在一个方向加长,另一个方向变短。
解决办法:加消像散器色差:由电子束能量宽度决定,包括倍率色差和旋转色差。
6、透射电镜成像的三个要素:分辨率(分辨能力)、衬度、放大倍数(1)分辨率(分辨能力):能分清两个点的中心距离的最小尺寸。
a 、人眼分辨能力:约b 、光学显微镜的分辨率δ——分辨率;λ——可见光波长; n sin α——透镜孔径值c 、电子显微镜的分辨率:BCs B ——常数,一般在0.43 ~ 0.65之间。
A 、TEM 分辨率的影响因素:δ=BCs ¼λ¾B ——常数,Cs ——球差系数球差、光波波长决定了TEM 的分辨率,提高电子束的加速电压,减小电子束的波长,降低球差、色差对分辨率的影响;同时影响其分辨率的因素还有:灯丝的形状:双聚光镜的第一聚光镜要求为强透镜,而第二聚光镜为弱透镜。
电镜技术与细胞超微结构 复习题
电镜技术与细胞超微结构复习题1.电子显微镜是一种什么仪器呢?从本质上讲,电镜是一种助视仪器。
人类认识自然界大部分信息来自眼睛。
但是正常人眼在明视距离25cm 时,只能将相距0.2mm的两个物体分辨,小于0.2mm的物体结构细节人眼分辨不清。
为了能看到生物结构更小的细节,科学家发明了各种助视仪器,不断提高人眼的分辨率,这些助视仪器有放大镜、望远镜、各种显微镜等。
2.电子显微镜科学主要包括三个方面的内容:1.各种电子显微镜的设计与制造;2.电子显微镜样品制备以及有关的各种设备;3.电子显微镜图像的处理、分析和解释。
在生物电子显微技术中,同样是研究和解决电子显微镜应用于生物学时这三方面的内容。
1932年他们把上述研究成果写成报告井公布于世,人们多把1932年定为“电镜诞生年”。
1939年Ruska等在德国Siemens公司,研制并生产了第一系列商品电镜,其分辨力为10nm,共生产了 40台。
1942年,M.Mullan在剑桥大学研制成功第一台扫描电镜实验室装置;电子显微镜的定义:它以电子束作为“光源”(电子束的波长比可见光的波长短得多,使电镜的分辨率大幅度提高),利用电磁透镜成象,并与一定的机械装置、电子和高真空技术相结合,所构成的现代化、综合性精密电子光学仪器。
一、透射式电子显微镜是一种电子束透过样品而直接成像的电镜,其电子束的加速电压一般为 50~l00kV,样品厚度1~100nm(一般为50nm左右)。
透射电子显微镜特点:1.分辨率极高点分辨率0.2~0.3nm,晶格分辨率0.1~0.2nm。
2.放大倍数高、变化范围广:几百倍至到几十万可调。
3.制样技术以超薄切片法为主,此外还有负染法、复型法等,样品制备比较复杂。
4.图象特点视场范围小,为二维结构平面图像。
5.应用范围广泛用于研究生物样品局部切面的超微结构,生物大分子结构以及冷冻蚀刻复型膜上的生物膜超微结构,非生物样品的纳米结构观察等。
二、扫描式电子显微镜概念电子束照射在样品上,产生二次电子等信息,而后再将二次电子等信息收集起来放大成像。
中南考试电镜全部题库
明场成像:只让中心透射束穿过物镜光栏形成的衍衬像称为明场镜。 暗场成像:只让某一衍射束通过物镜光栏形成的衍衬像称为暗场像。 中心暗场像:入射电子束相对衍射晶面倾斜角,此时衍射斑将移到透镜的中心位置,该衍射 束通过物镜光栏形成的衍衬像称为中心暗场成像 9.什么是消光距离?影响晶体消光距离的主要物性参数和外界条件参数是什么? 答:符合布拉格条件时透射波与衍射波之间能量交换或强度振荡的深度周期。 影响因素:晶胞体积,结构因子,Bragg 角,电子波长。 10.衍衬运动学的基本假设及其意义是什么?怎样做才能满足或接近基本假设? 答:(1)、忽略样品对电子束的吸收和多重散射 。 (2)、不考虑衍射束和透射束间的交互作用。即对衬度有贡献的衍射束,其强度相对于 入射束强度是非常小的 。 (3)、双光束近似意味着:a) 存在一个 S 值; b) 具有互补性
5.说明多晶、单晶及非晶衍射花样的特征及形成原理。 答:单晶花样是一个零层二维倒易截面,其倒易点规则排列,具有明显对称性, 且处于二维网络的格点上。因此表达花样对称性的基本单元为平行四边形。单晶 电子衍射花样就是(uvw)*0 零层倒易截面的放大像。 多晶面的衍射花样为: 各衍射圆锥与垂直入射束方向的荧光屏或照相底片的相交线, 为一系 列同心圆环。每一族衍射晶面对应的倒易点分布集合而成一半径为 1/d 的倒易球面,与 Ewald 球的相惯线为圆环,因此,样品各晶粒{hkl} 晶面族 晶面的衍射线轨迹形成以入射电子束为轴、2θ 为半锥角的衍射圆锥,不同晶面族衍射圆锥 2θ 不同,但各衍射圆锥共顶、共轴。 非晶的衍射花样为一个圆斑 6.制备薄膜样品的基本要求是什么?具体工艺过程如何?双喷减薄与离子减薄各适用于制备 什么样品? 答:样品的基本要求: 1)薄膜样品的组织结构必须和大块样品相同,在制备过程中,组织结构不变化; 2)样品相对于电子束必须有足够的透明度 3)薄膜样品应有一定强度和刚度,在制备、夹持和操作过程中不会引起变形和损坏; 4)在样品制备过程中不允许表面产生氧化和腐蚀。 样品制备的工艺过程: 1) 切薄片样品 2) 预减薄 3) 终减薄 离子减薄: 1)不导电的陶瓷样品 2)要求质量高的金属样品 3)不宜双喷电解的金属与合金样品 双喷电解减薄: 1)不易于腐蚀的裂纹端试样 2)非粉末冶金试样 3)组织中各相电解性能相差不大的材料 4)不易于脆断、不能清洗的试样 7.什么是衍射衬度?它与质厚衬度有什么区别? 衍射衬度是由于晶体薄膜的不同部位满足布拉格衍射条件的程度有差异而引起的衬度; 质量厚度衬度本质上是一种散射吸收衬度, 即衬度是由散射物不同部位对入射电子的散射吸 收程度有差异而引起的,它与散射物体不同部位的密度和厚度的差异有关; 衍衬成像反映的是晶体内部的组织结构特征, 而质量厚度衬度反映的基本上是样品的形貌特 征。 8.画图说明衍衬成像原理,并说明什么是明场像,暗明场像。
电镜培训复习题 Microsoft Word 文档
请各班班长通知同学:12月3日(周二)下午在材料学院二
楼205会议室进行笔试,有事不能来的第二天来电镜室1109
找朱老师联系补考。
JEM-200CX透射电镜培训复习题
1、透射电镜主要由那些系统构成,照明系统组成、作用是什么?成像系统的主要构成
及特点是什么?
2、简述电磁透镜成像原理
3、明、暗场和中心暗场像的概念及成像操作步骤,并画出光路图。
4、透射电镜中有哪些主要光阑?分别在什么位置?其作用如何?
5、熟悉fcc、bcc、hcp及金刚石立方结构衍射花样的晶带轴及晶带轴的算法。
6、画图说明衍射成像原理。
叙述选区衍射成像原理。
7、简述金属块状试样和非金属块状材料(如陶瓷等不导电的材料)的透射薄膜样品制
备过程(包括所选的仪器设备及制样条件)。
8、如果有一批纳米金属粉末要观察其粉末的形状、大小,请简述所选设备及制样步骤。
9、低碳低合金钢做双喷电解减薄时电解液应该选择什么配方。
制样的条件参数是多
10、离子减薄仪适用于()材料,离子减薄透射电镜样品时,电压应在()
V, 电流应在()mA。
离子束与样品的角度一般为()度比较好。
参考书:金属电子显微分析,谈育煦编
材料分析方法,周玉编
材料研究方法,谈育煦编
西安交大材料学院实验技术中心朱蕊花。
透射电镜期末考试复习题
透射电子显微学考题(1)最常用的两种透射电镜工作模式图(像模式和衍射模式)? 100kev, 200keV, 300 keV, 400 keV 的电子波长?emU h 2=λ 20)(1c m m υ-= 0.00370nm ;0.00251nm ;0.00197nm ;0.00164nm(2)电子和物质的相互作用分几种散射?电子和薄样品如何作用?电子和厚样品如何作用?非弹性散射和弹性散射的角度一般是多少?何种角度弹性散射容易变为非相干的?样品变厚,前-背散射的份额如何变化?薄样品的TEM 中,假定最多只有几次散射发生?TEM 像由何种电子所成?答:分为弹性散射和非弹性散射;薄膜样品允许电子既可以向前也可以向后散射;厚样品只允许入射电子束发生背散射;非弹性散射角度一般小于1°,弹性散射角度一般为1-10°,当大于10°时弹性散射变为非相干;随着样品变厚,前散射电子的数量变少,背散射电子的数量增多,直到主要的非相干背散射在厚的不透明的样品中能被探测到。
1次。
由前散射电子所成。
(3)电子散射和X-射线散射的机制和强度对比区别?答:X射线通过带负电的电子和X射线的电磁场的相互作用被材料中的电子散射。
样品中的电子响应于X射线流的电磁场,随着X射线束的周期而振动。
这些被加速和充电的粒子随后释放他们各自的电磁场,和入射的X射线具有相同的波长和相位。
最后所合成的电磁场从每个散射源开始传播,这就是散射波。
电子同时被材料中的电子和核散射;进入的带负电的电子和样品局部的电磁场相互作用。
所进入的电子因此直接被样品散射;它不是像X射线那样场与场的交换作用。
因此,相比X射线电子被散射地更强烈。
(4)非晶衍射?多晶衍射?单晶衍射的特征答:非晶态物质的衍射花样是几个同心的光晕,每个光晕的边界很模糊。
多晶的衍射花样是一系列同心的环,环越细,表示多晶体的晶粒越大,环越粗,多晶体的晶粒就越小。
单晶的衍射的特点是具有一定对称性的衍射斑点,中心亮点是透射斑点,对应000衍射,越靠近000斑点的衍射斑点的hkl指数越小,越远离000斑点的hkl指数越大。
电镜知识点
电镜知识点电镜是一种具有高分辨率的显微镜,能够观察到微观尺度下的物质结构和特征。
它在科学研究、医学诊断和工业生产等领域起着重要作用。
本文将逐步介绍电镜的原理、类型和应用。
1.原理电镜利用电子束取代了光线束,以实现更高的分辨率。
电子束具有较短的波长,使得电镜能够观察到更小的物体和更细微的结构。
电子束通过透镜系统进行聚焦和放大,然后与物体相互作用,形成显微图像。
2.类型电镜主要分为两种类型:透射电镜和扫描电镜。
2.1 透射电镜透射电镜通过物体的透明部分传递电子束,形成投影图像。
它能够观察到物体的内部结构和成分。
透射电镜常用于研究生物样品、材料和纳米颗粒等。
2.2 扫描电镜扫描电镜通过扫描物体表面的电子反射,形成显微图像。
它能够观察到物体的表面形貌和微观结构。
扫描电镜常用于研究材料表面、昆虫结构和微电子器件等。
3.应用电镜在多个领域有广泛的应用。
3.1 生物科学电镜被广泛应用于生物科学领域,用于观察细胞结构、病毒、蛋白质和细菌等微生物。
它可以帮助科学家研究生物体的组织结构、功能和相互作用。
3.2 材料科学电镜在材料科学研究中发挥着重要作用。
它可以观察到材料的晶体结构、界面、缺陷和纳米颗粒等。
这对于改进材料的性能和开发新材料具有重要意义。
3.3 医学诊断电镜在医学诊断中也有应用。
它可以帮助医生观察和诊断病理标本中的细胞结构和病变情况,从而提供准确的诊断和治疗方案。
3.4 工业生产电镜在工业生产中被广泛使用。
它可以用于质量控制、产品检测和故障分析等方面。
通过观察材料的微观结构和表面形貌,可以提高产品质量和生产效率。
总结:电镜是一种重要的科学工具,能够观察到微观尺度下的物质结构和特征。
透射电镜和扫描电镜是常用的电镜类型。
电镜在生物科学、材料科学、医学诊断和工业生产等领域有广泛的应用。
通过电镜的使用,我们可以深入了解微观世界,推动科学研究和技术发展的进步。
生物电镜技术复习
生物电镜技术复习一、基础知识(20分):1. 电子显微镜最主要有哪几类并标出相应的英文简写。
(6分)工作原理有什么不同? (6分)(1)主要有透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM) ;(2)透射电镜:电子束透过样品直接放大成像,主要是利用透射电子。
扫描电镜:电子束以扫描形式轰击在样品上,产生二次电子等信息,而后再将二次电子等信息收集起来放大成像,主要是利用二次电子。
2. 电子束作用于样品产生各种带有样品信息的信号,请至少列举五种。
(5分)请问扫描电子显微镜成像主要利用哪一种信号? (2分)透射电子显微镜成像主要利用哪一种信号? (2分)微区元素分析仪器,例如能谱仪,使用的是哪一种信号? (2分)(1)背散射电子、二次电子、吸收电子、透射电子、特征x射线;(2)二次电子;(3)透射电子;(4)特征x射线3. 什么是纳米材料?(3分)什么是纳米技术?(3分)举2例说明其应用领域。
(4分)(1)物质达到0.1-100纳米的尺度后,物质的性能就会发生突变。
这种既不同于原来组成的分子、原子,也不同于特殊物质构成的材料,称为纳米材料。
(2)纳米技术(nanotechnology)是用单个原子、分子制造物质的科学技术(3)在医学、环境科学、自动化技术及能源科学的发展等等领域都有很好的应用前景;如纳米光线、纳米药物、纳米车用洁尘魔掸、纳米涂料等4. 举例说明TEM样品制备技术在干净玻璃片上滴火棉胶溶液,然后在玻璃片胶液上放少许粉末并搅匀,再将另一玻璃片压上,两玻璃片对研并突然抽开,稍候,膜干。
用刀片划成小方格,将玻璃片斜插入水杯中,在水面上下空插,膜片逐渐脱落,用铜网将方形膜捞出,待观察。
一般用于磁性粉末样品且观察倍数不高。
4. EDS和WDS的区别?(5分)(1)EDS使用半导体晶体接收所有x射线信号,信号接收效率高,当前SDD晶体探测效率可达到100万cps。
由于同一特征能量x光子,轰击探测晶体,实现的电子空穴对呈现统计的离散事件,以特征能量为中心的高斯分布半高宽较宽,也就是能量分辨率较差,理论上能谱的能量分辨率为120ev,当前10mm2探测晶体商品指标实际在125ev左右,大多标定在130ev左右。
电镜复习题答案
2012研究生电镜复习题1.电子显微镜的像差有哪些,如何减少像差?电子显微镜的像差包括球差、像散和色差。
(1)球差即球面像差,是磁透镜中心区和边沿区对电子的折射能力不同引起的,可用小孔径成像时,可使球差明显减小。
(2)像散是由于电磁透镜的周向磁场非旋转对称引起,可通过消像散器来消除。
(3)色差是由入射电子的波长或能量的非单一性造成的,稳定加速电压和透镜电流可减小色差。
2.电磁透镜景深和焦长主要受哪些因素影响?说明电磁透镜的景深大、焦长长,是什么因素影响的结果?假设电磁透镜没有像差,也没有衍射埃利斑,即分辨率极高,此时它的景深和焦长如何?定义景深是,当像平面固定时(像距不变),能维持物像清晰的范围内,允许物平面(样品)沿透镜主轴移动的最大距离D f。
、孔径半角a之间的关系它与电磁透镜分辨率Dr定义焦长:固定样品的条件下(物距不变),象平面沿透镜主轴移动时仍能保持物像清晰的距离范围,用D L表示,。
在实际使用中,景深又与通光孔径、像差消除的程度等因素有关,在透镜中增加光阑能够有效地拓宽景深和焦深的范围。
焦深越大,能清晰成像的像平面(即焦平面)的误差宽容量也越大。
焦深大小与放大倍数有关,放大倍数越大则焦深越大。
电镜的焦深十分大,可达几十甚至几百米,所以电镜底片放在观察荧光屏的下方较远处,而并不影响成像的清晰度。
这是光镜所不能比拟的。
3.说明透射电子显微镜和扫描电显微镜的成像衬度及差异是什么?衬度:图像上不同区域明暗程度的差别。
扫描电显微镜:形貌衬度:由于样品形貌差异形成的衬度。
原子序数衬度:是由样品表面物质原子序数(化学成分)差异而形成的衬度。
电压衬度:由表面电压差异形成的衬度。
透射电子显微镜:1)非晶样品的象衬度:由样品的不同微晶区存在的原子序数或厚度的差异而形成的。
即质量厚度衬度。
2)晶体样品的衍射衬度:对于晶体薄膜来说,只能利用衍射衬度成像,即衍射衬度。
是由样品各处衍射束强度的差异形成的衬度。
3)相位衬度:当样品厚度小于100nm,甚至是30nm,他是让多束衍射光束穿过物镜光阑彼此相干成象,象的可分辨细节取决于入射波被式样散射引起的相位变化和物镜球差、散焦引起的附加相位差的选择。
电镜复习题培训资料
电镜复习题一、电子束与样品的作用1为什么电子显微分析方法在材料研究中非常有用。
答:电子显微镜用于电子作光源,波长很短,且用电磁透镜聚焦,显著提高了分辨率,比光学显微镜提高了1000倍,可以对很小范围内的区域进行电子像、晶体结构、化学成分分析研究;样品不必复制,直接进行观察,可以观察试样表面形貌,试样内部的组织与成分。
2电子与样品作用产生的信号是如何被利用的?扫描电镜利用哪几个信号?答:(1)高能电子束与试样物质相互作用,产生各种信号,这些信号被相应的接收器接收,经过放大器放大后送到显像管的栅极上,调制显像管的亮度,可以获得样品成分的内部结构的丰富信息。
(2)二次电子,背散射电子,吸收电子,特征X射线,俄歇电子,阴极荧光谱。
3、属于弹性散射的信号有哪几个?答:背散射电子,大部分透射电子。
4、荧光X射线、二次电子和背散射电子哪一个在样品上扩展的体积最大?答:荧光X射线,深度0.5~5um,作用体积大约0.1~1um5在铝合金中距离样品表面0.5um的亚表层有一块富铜相。
是否可以用二次电子或者背散射电子看到它?请详细解释原因答:可以用背散射电子看到,二次电子不行二次电子从表面5~10nm层发射出来,逃逸深度浅,二次电子的产额随原子序数的变化不如背散射电子那么明显,对原子序数的变化不敏感;背散射电子一般从试样0.1~1um 深处发射出来,能反映试样离表面较深处的情况;对试样的原子序数变化敏感,产额随原子序数的增加而增加,始于观察成分的空间分布。
二、扫描电镜及应用1.高分辨扫描电镜要采用场发射电子枪作为电子源的原因是什么?答:扫描电镜的分辨率与电子的波长关系不大,与电子在试样上的最小扫描范围有关,电子束斑越小,分辨率越高,但还必须越高。
但还必须保证电子束斑小时,电子束具有足够的强度。
2.解释扫描电镜放大倍率的控制方法答:M=l/L显像管中电子束在荧光屏上最大扫描距离和电子束在试样上最大扫描距离的比,l不变,改变L,通过调节扫描线圈上的电流进行,减少扫描线圈的电流,电子束偏转角度小,在试样上移动距离变小,放大倍数增加。
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1、我们为什么要使用电子显微镜?
光学显微镜采用可见光波长进行显微分析,在图像分辨率上具有局限性,因此采用电子显微镜进行分析。
2、显微镜是什么?
一个可以通过放大极微小物体以使裸眼能够观察的仪器。
3、人类能分辨的两点间的最小距离为0.1-0.2mm((这个距离就叫做分辨率/分辨本领)
4、瑞利判据:电子显微镜能够分辨的最短距离
Δ:分辨本领;λ:照明源波长;µ :透镜上下方介质的折射率;β: 透镜孔径半角; µsin β:数值孔径
可见光大概有200nm的分辨率,但原子尺度远小于此。
5、Knoll and Ruska
6、TEM局限性:
只能进行小尺度、局部分析;对样品处理要求很高,样品必须足够薄,足够薄又会影响其固有特性等;只能展示二维图像,对样品整体三维空间内分析造成局限;离子辐射作用会对样品造成破坏
7、电子显微镜分类:TEM、SEM
TEM分类:
HRTEMs, high-resolution transmission electron microscope
HVEMs, high voltage electron microscope
IVEMs, intermediate voltage electron microscope
STEMs,scanning transmission electron microscope
AEMs,analytical electron microscope
8、光阑:用于选取不同电子束的小孔,从而形成各种图案,操纵图案衬度/选取样品区,有助于形成衍射图案
调节透镜和光阑的主要作用:提升图像质量、形成衍射花样、控制分析信号
9、磁透镜都是凸透镜,作用:放大、聚光
10、主要的光学要素:三个平面:物平面、像平面、焦平面BFP(背焦面)
物平面与像平面共轭(光学等效)
11、牛顿透镜方程:
放大倍数:
透镜越厚,聚光能力越大,光的折射角度越大,焦距越小,放大倍数越小
12、
过焦:强度大的透镜将光线汇聚在像平面之前
聚焦:正好
欠焦:强度小的透镜将光线汇聚在像平面之后(好)
13、Polepieces and Coils 极靴和线圈
有极靴的磁透镜,在上下极靴附近有很强的磁场,对电子的折射能力大,透镜焦距很短
14、物镜是TEM 中最重要的透镜,它用于成像以及出现衍射花样
15、Apertures and Diaphragms 光阑(小孔)和光圈(光阑旁的金属)
16、Aberration of the electromagnetic lens 磁透镜的像差(电子束不一定能完全汇聚于一点、物面上各点不按比例成像于同一平面内,与原物的几何形状不完全相似)
包括:
spherical aberration (球差):磁透镜磁场的近轴区与远轴区对电子束的汇聚能力不同造成
远轴区比近轴区汇聚能力大,造成像平面上无法呈现清晰点像,而是圆斑,Cs:球差系数,与焦距大小相当β:透镜孔径半角解决方法:买小焦距的透镜
chromatic aberration (色差或色散) :
成像电子波长(能量)不同引起,造成圆斑Cc:色差系数,大约等于焦距△E/E电子束能量变化(△E:电子损失能量,E:电子初始能量),β:透镜孔径半角解决方法:将试样做的尽量薄
astigmatism (像散)
透镜磁场不是理想的旋转对称磁场引起的,△f:像散引起的最大焦距差解决方法:消像散器
pincushion distortion 枕形畸变
17、
理想透镜半角
最小实际分辨率:一般r min在0.25~0.3nm,高分辨率可达
0.15nm
18、电磁透镜具有场深(景深)大、焦深长的特点
场深:不影响透镜成像分辨率本领的前提下,物平面可沿透镜轴移动的距离
反映了物平面上下沿镜轴移动的距离或试样超过物平面所允许的厚度
焦深:不影响透镜成像分辨率本领的前提下,像平面可沿透镜轴移动的距离
反映了观察屏或照相底板可在像平面上下沿镜轴移动的距离
19、dIm:像半径;DIm:像平面可移动距离;dob:物半径;Dob:物平面可移动距离;
角放大倍数:
放大倍数:
当两者成倒数关系时,
焦深:
场深:
20、电子与物质的相互作用
TEM:研究与出射方向偏离不大的散射方向的电子,衍射图案分析、衬度空间分布SEM:大角度以及背散射的电子、二次电子等
21、TEM主要研究前散射电子(散射<90°),包括弹性散射(常相干,小角度:1-10°,大角度则不相干)、布拉格衍射、折射、非弹性散射(不相干)
22、TEM构造:电子源(从电子枪发射)thermionic source热电子源;field-emission source 场发射源
热电子源:钨丝尖端,发叉式钨丝三级电子枪,LaB6和其他低功发光材料,发射白色电子场发射源作为一种低温发射源,要求真空度高,发射单色电子
23、电子束的特征:
亮度:
瞬时相关性以及能量发散度
空间分布以及电子束尺寸
稳定性
电子束来源尺寸越小,β越大,亮度越高,但稳定性下降
24、对中与饱和的比较:PPT 4-1 第30页
25、TEM的结构:照明系统(the illumination system):平行光束(不严格):通过光阑可得到平行性更好的光束、汇聚光束,
成像系统(imaging system):背焦面作为中间镜的物平面成电子衍射花样,像平面作为中间镜的物平面成图像
真空系统
26、汇聚镜缺陷:球差不影响平行光束,对汇聚束有影响
色差影响不大
像散涉及对欠焦、过焦的调控
27、选区电子衍射SAED
明场像:透射电子透射后所成像
暗场像:衍射电子衍射后所成像
28、电子衍射基本公式:Rd=Lλ
单晶:衍射斑点、菊池线(受厚度影响)
多晶:衍射环花样
29、晶带定律(zone law):
“晶带定律”描述了晶带轴指数[uvw]与该晶带内所有晶面组的指数(hkl)之间的关系。
例如[001]晶带包括(100)、(010)、(110)、(120)等晶面组,
而[110]晶带包括……晶面组?),001( ), 011( ), 101( ), 111( ), 121( ,),322( ).
30、
31、衬度(contrast):电子图像的光强度差别
总体强度提升,衬度降低
32、MassThickness Contrast 质厚衬度
不相干弹性散射引起质厚衬度,相干弹性散射引起衍射衬度。