显微形貌分析
扫描电镜显微分析报告
扫描电镜显微分析报告一、引言扫描电镜（Scanning Electron Microscope, SEM）是一种利用电子束对样品表面进行扫描观察和显微分析的仪器。
其分辨率比光学显微镜要高很多，可以清晰显示样品表面的形态和结构。
本次实验使用SEM对样品进行了显微分析，并编写下述报告。
二、实验目的1.了解SEM的基本原理和工作方式；2.观察样品表面的形态和结构；3.通过SEM图像分析，获取样品的组成成分和晶体形貌信息。
三、实验步骤1.准备样品，将其放在SEM样品台上；2.调节SEM参数，包括加速电压、工作距离、扫描速度等；3.进行扫描观察，获取SEM图像；4.根据SEM图像进行显微分析，分析样品的形态、结构和成分。
四、实验结果经过扫描电镜观察，我们获得了样品表面的SEM图像。
该样品是一块金属材料，其表面呈现出颗粒状的结构。
颗粒大小不均匀，分布较为稀疏。
部分颗粒表面存在裂纹和凹凸不平的现象。
通过放大图像，我们可以看到颗粒呈现出不规则的形态和表面结构。
根据样品的形态和颗粒特征，我们推测该样品可能是一种金属合金。
颗粒的大小和分布情况表明，在合金制备过程中，可能存在着颗粒的生长过程或者晶体相变的情况。
我们还可以观察到部分颗粒表面存在裂纹和凹凸不平，这可能与金属材料在制备、处理或使用过程中的应力释放有关。
通过对SEM图像的分析，我们得到了样品的表面形貌和结构信息，但对于其具体的成分和晶体形貌仍需要进一步的分析。
五、实验结论本次实验使用扫描电镜对样品进行了显微分析，并获得了样品的SEM图像。
1.样品表面呈现颗粒状结构，颗粒大小分布不均匀；2.部分颗粒表面存在裂纹和凹凸不平的现象；3.样品可能是一种金属合金，颗粒的形态和分布情况可能与晶体相变和应力释放有关。
对于SEM图像中的颗粒成分和晶体形貌信息，我们需要进一步的分析才能得出准确的结论。
比如可以使用能谱仪对样品进行能谱分析，确定其具体的成分元素；还可以进行X射线衍射分析，获取样品的晶体结构参数。
《形貌分析及其应用》课件
光学干涉显微镜、光干涉仪、光散射仪等是常 用的光学形貌分析仪器。
原子力显微镜形貌分析
1
原子力显微镜是一种高分辨率的表面形貌测量技 术，通过检测探针与样品表面原子间的相互作用 力来获取表面形貌信息。
2
原子力显微镜具有纳米级分辨率，可实现三维形 貌成像，广泛应用于材料、生物、医学等领域。
3
原子力显微镜的探针需根据样品特性进行定制， 以保证最佳的测量效果。
X射线形貌分析
X射线形貌分析是一种利用X射线衍射和散射原理获取晶体结构信息的方法 。
X射线形貌分析可揭示材料内部的晶体结构、相组成、晶粒大小等信息， 对于材料性能研究和质量控制具有重要意义。
扫描。
03
CATALOGUE
形貌分析的应用
生物医学领域的应用
细胞形态学研究
通过形貌分析技术观察细胞形态 、大小、排列等特征，有助于研 究细胞生长、分化、凋亡等过程 。
医学诊断
利用形貌分析技术对病理组织切 片进行观察和分析，有助于诊断 疾病，如癌症、炎症等。
生物材料表面形貌
研究
形貌分析用于研究生物材料的表 面结构，如人工关节、植入物等 ，以提高其生物相容性和使用寿 命。
详细描述
多功能形貌分析技术将结合多种测量方法，如光学、电子、离子等，实现对表 面形貌的全方位、多角度的观察和分析。这种技术将满足不同领域的研究和应 用需求，为表面形貌的深入研究和应用提供更多可能性。
实时动态形貌分析技术
总结词
实时动态形貌分析技术将实现快速、实时的形貌分析，为实时监测、控制和优化生产过程提供技术支 持。
微结构表面形貌的测量
光学精密工程OPTICS AND PRECISION ENGINEERING1999年 第7卷 第3期 Vol.7 No.3 1999微结构表面形貌的测量周明宝 林大键郭履容 郭永康 摘 要 总结了现有各种微结构表面形貌测量方法,概述了这些方法的原理、特性及发展现状,并对各种方法的优越性、存在问题以及应用范围进行了比较。
关键词 微结构 表面形貌 测量Measurement of Microstructures TopographyZHOU Ming-Bao,LIN Da-Jian（State Lab of Optical Technologies on Microfabrication, Institute of Optics & Electronics,Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209)GUO Lü-Rong,GUO Yong-Kang(Physics Department, Sichuan University, Chengdu 610041)Abstract The existing various methods used to measure the surface topography of micro-structures are described. The principle, property and present situation of these methods are analyzed. Comparison for superiority, the existing problems and the applied range of these methods are given. Key words：Microstructures, Surface topography, Measurement1 引 言 微结构是随着微细加工技术的出现才出现的,是随着微细加工技术的发展逐步丰富和精细的。
材料表面微观形貌和化学性质分析
材料表面微观形貌和化学性质分析近年来，材料科学在各行各业的应用中越来越受到重视。
材料的性能优化成为了一项前沿领域的研究方向。
为更好地探寻材料的性能特征，表面微观形貌和化学性质分析成为了一个研究的热点。
一、表面微观形貌分析表面微观形貌是观察和研究材料表面的重要内容。
表面形貌直接关系到材料的物理化学性质和应用价值。
表面形貌的研究可以通过现代光学显微技术实现。
例如，扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）等技术可观察材料表面和其微观结构。
通过这些技术可以实现对材料表面的三维显微结构重建，定量和定性检测表面的各种特征，如粗糙度、疏密程度、平整度等，以及表面的微观形貌。
SEM技术广泛应用于材料科学、生物学等领域。
SEM技术通过扫描材料表面并检测从材料表面反射返回的电子信号来获取表面形貌等信息。
它的分辨率高达亚纳米级，可以清晰观察到微观结构。
AFM技术在柔性材料和生物学方面的研究方面较为重要。
AFM利用尖端触发力和距离测量原理获取表面形貌信息。
AFM可以在液-固相和气-固相的环境下进行实时观察，在测定粗糙度和表面性质的过程中提供高度的灵敏度。
二、表面化学性质分析表面化学性质是材料的一个重要性能指标，通常指物料分子和主体之间的相互反应。
不同材料的表面化学性质差异明显，因此，表面化学性质分析也是材料性能研究的重要方向。
表面化学性质的分析需要一定的化学分析技术。
X射线光电子能谱（XPS）是一种常见的表面分析技术，经常用于材料表面化学成分分析。
利用X射线固定能量的本质原理，XPS可以分析出与被测样品表面相互作用的元素和化学键组成。
同时，表面上的元素、化学键或者物质的含量也可以在不侵入其他分析方法的情况下得到确认。
表面等离子体共振（SPR）技术在表面化学性质和生物学领域中具有重要的应用价值。
SPR技术对表面微观结构和化学性质进行研究。
通过SPR技术可以实现对生物大分子、药物和肿瘤标志物等物质的分子识别，具有阈低、专一、快速测定的特点。
实验一 铁碳合金平衡组织的显微分析
实验一、铁碳合金平衡组织的显微分析（金相试样的制备）一实验目的：1. 掌握一般金相显微样品的制备过程和基本方法。
2. 熟悉碳钢平衡组织的显微形貌特征及识别方法。
二实验原理：金相试样加工工艺和对各种金相试样的检测，对了解金属的质量、性质是非常重要的。
金相试样的表面加工的手段方法也是各有不同。
但就我们国内金属试样的加工水平来讲，还是停留在比较原始的阶段，就工艺而言，大多数还是手工操作。
工艺流程大致是这样：砂轮片研磨（找平），降幂颗粒的砂纸研磨（3-4次），抛光腐蚀后上镜检测。
金相试样制备步骤：1、取样：从具有代表性的部位处截取直径12～15mm，高12～15mm的圆柱体或边长为12～15mm的方形试样。
例如，检验表面脱碳层的厚度应取横向截面、观察纵裂纹就要取纵向截面。
截取时应保证试样表面的显微组织不发生变化。
用手锯、机床截取、线切割等，但必须注意的是在取样过程中要防止试样受热或变形而引起的组织变化，破坏了其组织的真实性。
为防止受热可在截取过程中用冷却液冷却试样。
金相试样的尺寸要便于手握持和易于磨制，常用的试样尺寸为：Φ12×10或12×12×10，如果不是观察表面组织，可以倒角便于磨制。
根据需要，例如观察表面渗碳层的厚度，为防止在磨制过程中发生倒角，应采用镶嵌法，把试样镶嵌在热塑性塑料或热固性塑料中。
2、镶嵌：比较小或形状不规则的试样，可以镶嵌在低熔点合金或塑料中，以便于磨制和抛光。
3、磨制：截取好或镶好的试样首先在砂轮机上进行粗磨，尽量磨平，同时试样的棱角要倒圆；然后用2#、11/2#、1#等粗砂布和w28、w20、w14、w10、w7、w5金相砂纸按顺序逐级进行磨制，这样砂布或砂纸上的磨粒与试样表面产生的磨痕随着磨粒的减小而变小，直至磨平。
磨制时，当试样表面只有与磨制方向一致的磨痕时，才能更换较细粒度的砂纸（见图2、图3），每次更换砂纸磨制时，试样磨制方向应转90°，这样才能看出上次较粗的磨痕是否磨去。
显微鉴别名词解释
显微鉴别名词解释显微鉴别是指通过放大光学仪器如显微镜，对物质的形貌、结构、成分等进行观察和分析，以达到鉴别不同物质之间差异的目的。
在科学研究、材料分析、医学诊断等领域都有广泛应用。
显微镜是常用的显微鉴别工具，主要分为透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM），它们都能以高倍放大图像，以便观察微小物体的细节和微粒的形状。
显微鉴别主要涉及以下几个方面的内容：1.形貌特征：显微镜对物体的放大和清晰度可以观察到其的形貌特征，如大小、形状、表面特征等。
这些特征对于鉴别不同材料非常重要，因为不同的物质在形貌上有很大的差异。
2.结构分析：显微鉴别可以观察物体的内部结构，如晶体的晶格结构、纤维的层次结构、细胞的组织结构等。
这些结构可以提供物质的组成和性质信息，帮助鉴别和分析不同物质。
3.成分测定：显微鉴别常结合其他分析技术，如红外光谱、拉曼光谱等，对物质的成分进行测定。
这些技术可以通过特定的光谱特征来确定物质中所含有的元素或化合物，从而进行鉴别和定性分析。
4.颜色观察：显微镜也可以观察物体的颜色变化。
不同物质的颜色可能与其反射、吸收、散射光线的特性有关，通过观察颜色的变化可以推断物质的性质。
5.热效应分析：显微镜还可以通过观察物体在加热或冷却过程中的变化来分析物质的热效应。
例如，某些物质在加热时会发生熔化或化学反应，这些热效应可以与物质的组成和热力学性质相关联，帮助进行鉴别和定性分析。
总之，显微鉴别是一种通过放大观察物质的形貌、结构、成分以及其他特征，以鉴别和分析不同物质之间差异的方法。
它在科学研究、材料分析、医学诊断、疾病研究等领域都有广泛应用，为我们提供了深入了解微观世界的工具。
显微分析实验总结
显微分析实验总结1. 引言显微分析是一种通过使用显微镜和相关的技术手段，对物质样品进行观察和分析的方法。
它广泛应用于材料科学领域，特别是在材料分析、结构表征、纯度检测等方面。
本文将对显微分析实验进行总结，包括实验目的、实验步骤、实验结果及分析等内容。
2. 实验目的本实验的主要目的是通过显微镜观察和分析不同材料样品的显微结构，掌握显微分析的基本原理和方法。
3. 实验步骤3.1 样品制备首先，需要准备不同材料的样品，并进行适当的处理。
样品制备的方法根据不同材料的性质而定，可以包括切割、抛光、腐蚀等步骤，以获得适合观察的样品。
3.2 显微观察将准备好的样品放置在显微镜台上，调整显微镜的焦距和镜头放大倍数，以便获得清晰的显微结构图像。
在观察过程中，需要注意调整照明光源的亮度和方向，以提高观察效果。
3.3 图像记录使用相机或手机等设备，记录经过显微镜观察得到的图像。
确保图像清晰且能够准确反映样品的显微结构。
3.4 数据分析对于观察到的显微结构图像，进行相应的数据分析。
可以使用图像处理软件对图像进行测量、分析，提取相关的参数和特征。
根据实验目的，进行必要的统计和比较分析。
4. 实验结果及分析根据上述实验步骤，我们成功观察和分析了不同材料样品的显微结构，并得到了一些有意义的数据和结论。
以金属材料为例，通过显微分析，我们观察到了金属晶体的晶界、晶粒大小和形貌等信息。
通过统计分析，我们还发现不同处理条件下，晶粒尺寸的变化规律。
这些结果对于进一步了解材料的微观结构和性质具有重要意义。
同时，我们还发现不同材料之间在显微结构上存在差异，这为进一步研究材料的性质和应用提供了重要参考。
5. 结论通过显微分析实验，我们成功观察和分析了不同材料样品的显微结构，并获得了一些有意义的实验结果和结论。
这些结果对于进一步研究材料的性质和应用具有重要意义。
通过本实验，我们还掌握了显微分析的基本原理和方法，并学会了使用显微镜和相关工具进行样品观察和数据分析。
材料组织形貌分析
材料的形貌是材料分析的重要组成部分，材料的很多物理化学性能是由其形貌特征所决定的。
材料性能不仅与材料颗粒大小还与材料的形貌有重要关系。
因此，微观结构的观察和分析对于理解材料的本质至关重要。
材料形貌分析的常用方法主要有：光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、扫描隧道显微镜(STM)。
光学显微镜(OM)主要是根据阿贝成像原理成像，利用许多光源的干涉以及衍射最终成一个清晰的像，分辨率可达0.2μm。
显微镜的分辨本领，可以用d=0.61λ/(nsinα)公式来表达，由此可见显微镜的分辨本领与光的波长成正比。
当光的波长越长，其分辨率越低只有采用比较短的波长的光线，才能获得较高的放大倍数。
比可见光波长更短的波有紫外线、X射线和电子波。
利用电子束作为提高显微镜分辨率的新光源，即电子显微镜。
目前，电子显微镜的放大倍数已达到150万倍，这样电子显微镜应用起来会更方便一些。
扫描电子显微镜（SEM）是一种常见的广泛使用的表面形貌分析仪器。
材料的表面的微观形貌的高倍数照片是通过能量高度集中的电子扫描材料表面而产生的。
扫描电子显微镜的原理与光学成像原理相近。
主要利用电子束切换可见光，利用电磁透镜代替光学透镜的一种成像方式。
扫描电镜提供的信息主要有材料的几何形貌、粉体的分散状态、纳米颗粒的大小、分布、特定形貌区域的元素组成和物相结构。
扫描电镜的优点是:有较高的放大倍数，20倍—20万倍之间连续可调;有很大的景深，视野大，成像富有立体咸，可直接观察各种试样凹凸不平表面的细微结构;试样制备简单。
扫描电镜分析可以提供从数纳米到毫米范围内的形貌像，观察视角大，其分辨率一般为6nm，对于场发射扫描电子显微镜，其空间分辨率可以达到0.5nm量级。
分辨率大小由入射电子束直径和调节信号类型共同决定。
电子束直径越小，分辨率越高。
但由于成像信号不同，例如二次电子和背反射电子，在样品表面的发射范围也不同，从而影响其分辨率。
形貌分析SPM
• 针尖的运动由在三个方向上的压电传感器控制，通过在传 感器上加一定的电场，使之发生变形来推动针尖的移动。 基本上每增加1V，就可以产生1nm左右的膨胀和收缩，从 而使针尖在纳米量级移动。
• 假定电子态局域在每一个原子的位置上，则测量在表面上 扫描的针尖的信号就可以给出表面原子结构图。
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STM原理-模式
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针尖的微观结构
表面与材料实验室
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针尖的制备
• STM探针的最尖端是非常尖锐的，通常只有一两 个原子;
• 因为只有原子级锐度的针尖才能得到原子级分辨 率的图象,正好比只有刻度精确的尺子才能测量得 到精确的尺度一样; • STM探针通常是用电化学的方法制作的,目前也有 人用剪切的简单方法得到尖锐的针尖; • 针尖的制备是STM研究的关键技术
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特点和应用
• 与其它表面分析技术相比，STM有许多优点。 • 它由于原子级分辨率，平行和垂直于表面方向的分辨率分 别高达0.1nm和0.01nm，即可分辨出单个原子。 • 它可以得到单原子层表面的局部结构，可以直接观测 到局部的表面缺陷、表面重构、表面吸附的形态和位置， 以及由吸附体引起的表面重构等。 • 在获得样品表面形貌的同时，也可得到扫描隧道谱，可用 于研究表面的电子结构等。 • STM可实时地得到在实空间中表面的三维图像，可用于研 究具有周期性或不具备周期性的表面结构，非常有利于对 表面反应、 扩散等动态过程的研究。
• 结构可以用恒定电流模式画出， 这时记录的是受反馈控制的针尖 的上下运动，而在每一个x－y位 置上，隧道电流恒定不变。 • 结构也可以用恒定高度模式画出， 这时记录的是隧道电流随位置的 变化，而针尖在表面之上保持恒 定高度。 • 恒高模式在高速扫描时使用，但 要求表面很光滑时才能使用。对 于粗糙表面的形貌，需要采用恒 流模式，扫描速度较慢。
材料的形貌分析B
扫描探针显微镜形貌分析 扫描探针显微镜（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅｓ简称ＳＰＭ）包括扫描显微镜（ＳＴＭ）、原子力显微镜（ＡＦＭ）、激光力显微镜（ＬＦＭ）、磁力显微镜（ＭＦＭ）、静电力显微镜以及扫描热显微镜等，是一类完全新型的显微镜。
它们通过其端粗细只有一个原子大小的探针在非常近的距离上探索物体表面的情况，便可以分辨出其它显微镜所无法分辨的极小尺度上的表面细节与特征。
由于采用了扫描探针技术，这显微镜轻而易举地克服了光学显微镜所受的Ａｂｂｅ 囿限，能够以空前的高分辨率探测原子与＋分子的形状，确定物体的电、磁与机械特性，甚至能确定温度变化的情况。
使用这种显微镜时无需在物理学、化学、生物、微电子学与材料科学等领域获得了极为广泛的应用，以至人们逐渐认识到：这类显微镜的问世不权权是显微技术的长足发展，而且标电着一个科技新纪元－－纳米科技时代的开始。
１９８２年，国际商业机器公司苏黎世实验室的葛・宾尼（Ｇｅｒｄ Ｂｉｎｎｉｇ）博士和海・罗雷尔（Ｈｅｉｎｒｉｃｈ Ｒｏｈｒｅｒ）博士及其同事们共同研制成功了世界第一台扫描隧道显微镜（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，以下简称ＳＴＭ）。
它的出现，使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物理、化学性质，在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广阔的应用前景，被国际科学界公认为八十年代世界十大科技成就之一。
为表彰ＳＴＭ的发明者们对科学研究的杰出贡献，１９８６年宾尼和罗雷尔被授予诺贝尔物理学奖。
在ＳＴＭ出现以后，又陆续发展了一系列工作原理相似的新型显微技术，包括原子力显微镜（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，以下简称ＡＦＭ）、横向力显微镜（Ｌａｔｅｒａｌ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，以下简称ＬＦＭ）等，这类基于探针对被测样品进行扫描成象的显微镜统称为扫描探针显微镜（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，以下简称ＳＰＭ）。
材料组织结构的显微分析与表征
材料组织结构的显微分析与表征材料科学是研究材料性质与性能的一门学科，而材料的组织结构是决定其性质与性能的关键因素。
通过显微分析与表征技术，可以深入了解材料的内部结构与微观特征，为材料设计和工艺改进提供科学依据。
本文将介绍几种常见的显微分析与表征技术，以及它们在材料科学研究中的应用。
一、光学显微镜光学显微镜是最常用也是最基础的显微表征技术之一。
它利用可见光在材料表面反射或透射的原理，通过放大镜片来观察材料的形貌和结构。
光学显微镜适用于非金属材料的晶粒观察和颗粒大小测量，特别是对于透明材料和薄膜的研究有着重要的作用。
此外，光学显微镜还可以结合其他技术，如偏光显微镜和荧光显微镜，来研究材料的晶体结构和化学成分。
二、电子显微镜电子显微镜是一种利用电子束取代光束进行成像的显微表征技术。
相对于光学显微镜，电子显微镜具有更高的分辨率和放大倍数，可以观察到更细微的结构和更小的颗粒。
电子显微镜分为扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM），分别适用于表面形貌和内部结构的观察。
电子显微镜广泛应用于金属材料的析出相研究、纳米材料的形貌表征以及生物材料的细胞结构观察等领域。
三、X射线衍射X射线衍射是一种利用物质对X射线的散射来研究其结晶性质的技术。
通过测量材料对X射线的散射角度和强度，可以确定材料的晶胞参数和晶体结构。
X射线衍射广泛应用于金属、陶瓷和无机晶体材料的晶体学研究。
此外，X射线衍射还可以结合其他技术，如能谱分析和衍射成像，来研究材料的化学成分和表面形貌。
四、原子力显微镜原子力显微镜（AFM）是一种基于力的显微表征技术，可以在纳米尺度下观察材料的形貌和力学性质。
AFM利用微小的力探针扫描材料表面，通过检测力变化来绘制出材料的拓扑图像。
AFM适用于各种材料的表面形貌和力学性质的表征，对于纳米材料、生物材料和涂层材料的研究尤为重要。
综上所述，材料组织结构的显微分析与表征技术是材料科学研究中不可或缺的工具。
通过光学显微镜、电子显微镜、X射线衍射和原子力显微镜等技术，我们可以深入了解材料的内部结构和微观特征，为材料设计、工艺改进和性能优化提供科学依据。
显微拉曼光谱技术
显微拉曼光谱技术显微拉曼光谱技术是一种非常有用的表征工具，可以帮助研究人员了解材料的结构、成分和特性。
本文将详细介绍显微拉曼光谱技术的原理、应用和优势。
一、原理首先，我们需要了解什么是拉曼光谱。
拉曼光谱是通过测量样品散射光的光谱得到的，与样品的振动和旋转有关。
样品中的光子与光谱仪中的光子之间发生作用，导致样品中的分子和原子发生振动和旋转，进而发射出光子。
拉曼光谱的峰对应于这些振动和旋转的频率。
接下来，我们考虑显微拉曼光谱技术。
此技术利用了光学显微镜来对单个样品进行拉曼光谱测量。
光学显微镜产生一个透过样品的光束，将光束聚焦到一个极小的区域。
此区域被称为焦点，它通常是数微米大小，可以在样品表面或样品内部完成测量。
每次测量时，光线的相对角度和位置都不同，从而产生了不同的拉曼光谱信号。
通过搜集多个点的光谱数据，我们可以构建出样品的拉曼光谱图谱。
二、应用显微拉曼光谱技术广泛应用于材料科学和化学研究中。
以下是几个常见的应用：1. 形貌分析：显微拉曼光谱技术可以用于对样品的表面形态和颗粒分布进行表征。
例如，我们可以使用这种技术来分析纳米颗粒的大小和形状，以及物种组成。
2. 化学成分分析：显微拉曼光谱技术可以用于材料表面分子成分测量，可以检测分子的化学键，例如C-C、C-H、C-O等。
这种技术可以结合化学成分分析仪一起使用，以获取更多关于样品的信息。
3. 晶体学研究：显微拉曼光谱技术可以用于局部晶体结构的分析和研究。
如果样品是晶体的一部分，那么材料基于晶体学的信息可以直接从显微拉曼光谱图谱中获取。
4. 生物分子分析：显微拉曼光谱技术可以帮助研究人员了解生物分子的构成和功能，例如蛋白质、核酸和糖类。
这种技术可以用于细胞外液、活体细胞和组织的分析。
三、优势显微拉曼光谱技术相比其他表征技术有许多优势；以下是一些主要的优势：1. 非破坏性：显微拉曼光谱技术不需要破坏样品，因此可以重复测量同一样品而不会影响其特性。
2. 无需样品处理：大多数情况下，显微拉曼光谱技术不需要样品预处理。
断口的典型显微形貌特征
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
Ⅱ区是以沿晶为主的沿晶 +准解理断裂形貌，准解理特 征所占的比例较Ⅰ区大。
Ⅲ区主要为准解理
断裂特征，局部可见细
小韧窝。
金属材料检测技术
交韧窝，它是在正交条件下 断裂所产生的韧窝。垂直于 应力平面上，显微空洞在各 个方向上的长大速率是相等 的，故形成圆形等轴韧窝。
金属材料检测技术
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
（2）抛物线韧窝 当金属材料中的裂纹在平面应变条件下进行扩展时，
其断口的显微形貌特征亦可形成抛物线状韧窝，剪切韧窝 也是抛物线状的轫窝，两者的轫窝形态基本相同。
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
金属材料检测技术课程
断口的典型显微形貌特征
主讲教师：贾 金 龙 兰州工业学院
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
目录
1 韧窝断口实例
2 解理断口实例
金属材料检测技术
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
1. 韧窝断口实例
（1）等轴韧窝 等轴韧窝也可称之为正
金属材料检测技术
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
右图为在使用过程中的失效 部位，断口分为三个区域，Ⅰ 区为沿周边1mm处，断口发亮， 对应渗碳层。Ⅱ区为浅灰色， 可见从Ⅱ区放射的细小的棱线。 Ⅲ区呈颗粒状且颜色发亮。
Ⅰ区 Ⅱ区
Ⅲ区
金属材料检测技术
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
Ⅰ区断裂起始处的断裂特征主要为冰糖状的沿晶断裂， 局部可见少量的准解理断裂形貌。
金属材料检测技术
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
（3）沿晶韧窝 当金属材料中的裂纹在平面应变条件下进行扩展时
药物分析中的光学显微成像技术应用
药物分析中的光学显微成像技术应用光学显微成像技术是一种非常重要的药物分析技术，它利用光学原理和显微镜等仪器手段，对药物样品进行观察和分析。
本文将介绍光学显微成像技术在药物分析中的应用，包括药物颗粒形貌分析、药物结晶行为研究、制剂工艺研究以及药物质量评价等方面。
一、药物颗粒形貌分析药物的颗粒形貌对其品质和性能具有重要影响。
光学显微成像技术能够对药物颗粒的形貌进行直观观察和定量分析。
通过显微镜的放大功能，可以清晰地观察到药物颗粒的大小、形状、表面特征等信息。
同时，引入数字图像处理技术，还可以对颗粒图像进行数学描述和统计分析，得到更加丰富的形貌信息。
这对药物的质量控制、合理使用等方面具有重要意义。
二、药物结晶行为研究药物的结晶行为是其研发和生产中的重要研究内容之一。
光学显微成像技术能够实时观察药物在结晶过程中的变化。
通过调节温度、浓度和pH等条件，可以模拟和控制不同的结晶条件，进而观察到不同形态、尺寸和晶型的药物晶体。
这对于理解药物的结晶机理、优化结晶工艺以及控制晶体质量具有重要意义。
三、制剂工艺研究药物制剂的工艺研究是确保药物质量和疗效的重要环节。
光学显微成像技术可以帮助研究人员观察不同工艺条件下制剂的微观结构和形态特征。
通过显微镜观察和图像分析，可以直接检测制剂的均匀性、颗粒分布、药物释放速率等重要性能参数，为制剂工艺的优化和控制提供科学依据。
四、药物质量评价药物的质量评价是药品注册批准和进口许可的必要环节。
光学显微成像技术在药物质量评价中可以提供详细的药物形态特征和表面形貌信息。
通过观察药物的颗粒大小、形状、聚集状态等特征，可以判断药物的均匀性、颗粒度、溶解性等重要质量指标。
这对于药物生产和质量控制具有重要参考价值。
总结：光学显微成像技术在药物分析中具有广泛的应用前景。
药物颗粒形貌分析、药物结晶行为研究、制剂工艺研究以及药物质量评价等方面都可以借助光学显微成像技术来实现。
这种非接触式、非破坏性的分析方法为药物研究人员提供了更加便捷、直观和可靠的分析手段，极大地推动了药物研发和生产的进展。
几何形状表征法在材料表征中的应用研究
几何形状表征法在材料表征中的应用研究材料表征是作为材料科学领域的基础性研究方法，它的主要目的是解析材料的物理、化学以及结构特性。
针对不同材料特性和研究目的，研究人员需要运用不同的表征方法。
其中一种较为重要的方法就是几何形状表征法。
本文将从定义、几何形状表征法的种类、在材料表征中的应用以及存在的问题方面探究几何形状表征法在材料表征中的应用。
一、定义几何形状表征法是指通过对物体的几何形状的描述和分析，从而获得其内部特征、结构和物理性质的方法。
几何形状包括物体的大小、形态、曲率等特征。
二、几何形状表征法的种类1.显微结构分析法显微结构分析法是通过对材料物理结构和形态的观察，确定其物理、化学、机械等性质的方法。
这种方法可以利用SEM、TEM和XRD等仪器对样品进行观测和测量。
2.纹理分析法纹理分析法是通过对材料晶粒的几何形状和晶面朝向分布的测量，研究材料结构演化和材料的物理、化学、力学、电子等特性。
其实现方法主要有SEM、EBSD等技术。
3.形貌分析法形貌分析法是通过对材料表面的形貌和粗糙度等形态信息的分析，研究材料对外界刺激的响应、耐磨性等物理性质。
这种方法通常利用SEM或AFM等技术进行实现。
4.粒度分析法粒度分析法是通过对材料中颗粒大小和尺寸分布的检测和测量，研究物质的性质变化和内部结构特征的相互关系，通常采用LASER或SLS等技术进行实现。
三、几何形状表征法在材料表征中的应用几何形状表征法在材料表征中应用广泛。
以显微结构分析法为例，在材料的微观结构中，不同的晶粒、晶界等相都有着不同的几何形状和大小分布。
利用SEM、TEM等方法，可以对材料的显微结构进行观察和测量，并获取相应的几何形状信息。
通过分析和讨论这些几何形状信息，人们可以对材料的性能和行为进行客观和理性的评估。
现阶段，大型科技企业如苹果、三星也采用纹理分析法来做产品的分析和测试，以确保产品的品质和优良性。
此外，几何形状表征法在新材料研究和应用方面也有广泛的应用。
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2011-12-22
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支持膜法
多用于粉末样品的样品制备，用超声波震荡将粉末样品均匀分 散后，滴在铜网或者铜网支持的碳膜上，干燥后进行透射电镜 观察。 支持膜材料必须具备的条件： 支持膜材料必须具备的条件： 1.本身没有结构，对电子束的吸收不大； 2.自身颗粒度小，以提高样品分辨率； 3.自身有一定的力学强度和刚度，能承受电子束的照射而不 变形、破裂。
2011-12-22 分析测试中心
电子衍射原理
当波长为λ 当波长为λ 的单色平面电子波以入射角 θ照射到晶面间距为d的平行晶面组时， 照射到晶面间距为d 各个晶面的散射波干涉加强的条件是满 足布拉格关系： 2dsinθ =nλ 2dsinθ =nλ 入射电子束照射到晶体上，一部分透射 出去，一部分使晶面间距为d 出去，一部分使晶面间距为d的晶面发生 衍射，产生衍射束。
1-光源，2-阳极，3-光阑，4-聚光镜，5-试样，6-物镜，7-物镜极靴，8-物镜光阑， 光源， 阳极 阳极， 光阑 光阑， 聚光镜 聚光镜， 试样 试样， 物镜 物镜， 物镜极靴 物镜极靴， 物镜光阑 物镜光阑， 光源 9-中间镜，10-投影镜，11-投影平面 中间镜， 投影镜 投影镜， 投影平面 中间镜
2011-12-22
主要学习内容
1. 2. 3.
透射电子显微镜（TEM） 透射电子显微镜（TEM） 扫描电子显微镜（SEM） 扫描电子显微镜（SEM） 扫描探针显微镜（SPM） 扫描探针显微镜（SPM）
2011-12-22
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一 、透镜成像原理
凸透镜成像的规律
1 1 1 = + f v u
2011-12-22 分析测试中心
O1
O2
O3
S1
S0
S1
焦平面，衍射斑
像平面
3
O*2
O*1
阿贝成像原理
实际应用中，通过分析频谱图，便可得出原图像的 信息。下列图形是在单色光照射下几种特殊图像的 傅里叶变换频谱。
2011-12-22
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(1) 网格成像实验装置
网格： 网格：朗琴光栅
正交网格的频谱： 正交网格的频谱：二维点阵状的夫琅禾费衍射亮斑 一维网格的频谱： 一维网格的频谱：一维点阵状的夫琅禾费衍射亮斑
microscopy)
• • •
扫描电子显微镜(scanning 扫描电子显微镜(scanning electrons microscopy) 扫描探针显微镜 (scanning probe microscopy) 场发射离子显微镜 (Field emission ion microscopy)
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白光照射下编码图像的频谱
滤波解码编码后的图像
黑白图像的假彩色编码与解码（ 调制） 图5.1-8 黑白图像的假彩色编码与解码（θ 调制）原理
2011-12-22 分析测试中心
1. 透射电子显微镜分析
电子光学的基本知识 透射电镜原理 透射电镜的结构 电子衍射 电子透射成像 高分辨透射电镜 样品制备 透射电镜的应用
2011-12-22
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质厚衬度像
纳米管的质厚衬度像
大肠杆菌的TEM质厚衬度像
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衍射衬度
对晶体样品，电子将发生相干散射即衍射．所以，在晶体样品的成像过程中，起决 定作用的是用的是晶体对电子的衍射．由样品各处衍射束强度的差异形成的衬度称 为衍射衬度，简称衍衬．影响衍射强度的主要因素是晶体取向和结构振幅 对没有成 分差异的单相材料，衍射衬度是由样品各处满足布拉格条件程度的差异造成的．
显微形貌分析
2011-12-22
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显微分析
通过获得的形貌分析物体的几何形状和大小， 组织结构及分布，表面状况。 所用的分析方法主要有：
• •
光学显微镜（optical microscopy） 光学显微镜（optical microscopy） 透射电子显微镜（ transmission electronic
2011-12-22 分析测试中心
1.1 电子的波粒二象性 电子的波粒二象性
1924年德布罗意（De. Broglie） 等人创立了波动力学，提出 物质波的概念，指出高速运动的粒子不仅具有粒子性，而且 具有波动性。 并被电子衍射实验所证实。 根据德布罗意物质波原理，电子的波长λ 为：
λ = h mv
2011-12-22
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1.8 TEM的应用 TEM的应用
纳米粉体的观察 薄膜形貌观察 缺陷结构研究 生物组织的研究
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纳米粉体及层壳结构的观察
纳米管观察 高分子纳米球的合成 层状结构观察
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位错研究
2011-12-22
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2011-12-22 分析测试中心
透射电镜的放大倍数
总放大倍数M 总放大倍数M总＝M物×M中 ×M投 物镜成像是分辨率的决定因 素 物镜放大倍率，在50-100范 物镜放大倍率，在50-100范 围； 中间镜放大倍率，数值在0 中间镜放大倍率，数值在020范围； 20范围； 投影镜放大倍率，数值在 100-150范围 100-150范围 总放大倍率在1000总放大倍率在1000-200,000 倍内
钼中的六角位错网络
晶体缺陷的明场像
2011-12-22
晶体缺陷的暗场像
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相位衬度像（高分辨透射电子像）
利用透射电子束和一支或多束衍射束同时成像，则 可得到由各个电子束的相干作用而得到晶格（条纹）像 和晶体结构（原子）像，前者是晶体中原子面的投影， 而后者是晶体中原子或原子集团电势场的二维投影。如 果用来成像的衍射束越多，则得到的晶体结构的细节越 丰富。 衍射衬度像的分辨率有限最高为1.5nm，主要是由于 在多束同时成像时，存在离轴光束，从而加大了像差的 对图像质量的影响。而相位衬度像能够提供小于1.5nm的 细节，因此这种像称为高分辨像，用相位衬度方法成像， 不仅能提供样品研究对样的形态，更重要的是能够提供 晶体结构信息。
输入网格
水平方向滤波
竖直方向滤波
45o方向滤波
衍射谱
2011-12-22
水平方向滤波像
竖直方向滤波像
45o方向滤波像
正交网格的阿贝图5.1-4 正交网格的阿贝-波特实验仿真结果 分析测试中心
阿贝成像原理与空间滤波
输入图像
低通输出
高通输出
图5.1-7 任意图像的仿真滤波处理结果
经不同光栅编码后的图像
目镜 物镜
A”
2011-12-22 分析测试中心
阿贝光栅成像
成像系统光路图如图所示。 当来自照明系统的平行电子 束投射到晶体样品上后，除 产生透射束外还会产生各级 衍射束，经物镜聚焦后在物 镜背焦面上产生各级衍射振 幅的极大值。每一振幅极大 值都可看作是次级相干波源， 由它们发出的波在像平面上 相干成像，这就是阿贝光栅 成像原理。 O*
其中h为普朗克常数，等于6.624×10-34J·s；m为运动电子的质 量；v为运动电子的速度 当电子的加速电压为100KV时，电子的速度为1.876×108m/s， 电子的波长为：0.0370Å ，说明电子具有波动性，并且和光波 一样具有相干性 。
2011-12-22 分析测试中心
电子的折射
运动的电子可以在静电场以及磁场中发生偏转，从而可以通过一些特殊的电 场和磁场可以使电子束通过时产生会聚，这些产生特殊电场或者磁场的装置叫做 电磁透镜。说明电子束的性质在某些方面与光束的性质十分相似，并且其波长较 短，从而通过电子束对物体成像可以获得比光学成像分辨率大的多的显微像。
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质厚衬度
质厚衬度来源于电子的非相干弹性散射,当电子穿过样品时，通过与原子核的弹性作用被 散射而偏离光轴，弹性散射截面是原子序数的函数．此外，随样品厚度增加，将发生更 多的弹性散射．所以，样品上原子序数较高或样品较厚的区域(较黑)比原子序数较低或样 品较薄的区域(较亮)将使更多的电子散射而偏离光轴。
y L x Q yf xf y' x'
λ
F
Q'
z
s f' s s'
阿贝图5.1-3 阿贝-波特实验原理
2011-12-22 分析测试中心
(2) 正交网格滤波
竖直方向狭缝滤波： 竖直方向狭缝滤波：得到沿水平方向排列的一维网格像 水平方向狭缝滤波： 水平方向狭缝滤波：得到沿竖直方向排列的一维网格像 倾斜狭缝滤波： 倾斜狭缝滤波：得到沿垂直于狭缝方向排列的一维网格像
2
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6
扫描电镜分析
电子束与固体样品作用和产生的信号 扫描电子显微像的衬度 扫描电子显微镜的构造和工作原理 扫描电子显微镜的性能 扫描电子显微镜的样品制备 能谱分析
2011-12-22
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2.1 电子束与固体样品作用和产生的信号
当高速电子照射到固体 样品表面时，就可以发 生相互作用，产生背散 射电子，二次电子，俄 歇电子，特征X 歇电子，特征X射线等信 息。 这些信息与样品表面的 几何形状以及化学成份 等有很大的关系。 通过这些信息的解析就 可以获得表面形貌和化 学成份的目的。
2011-12-22 分析测试中心
1. 在扫描电镜中，由电子激发产生的主要信号的信息深度： 2. 俄歇电子 1 nm (0.5-2 nm)；二次电子 5-50 nm 3. 背散射电子 50-500 nm；X射线 0.1-1μm
•5种典型情况 种典型情况
M=
v u
1.当u>2f时，凸透镜成倒立、缩 当 时 凸透镜成倒立、 小的实像 2.当u=2f时，凸透镜成倒立等大 当 时 的实象 3.当f<u<2f时，凸透镜成倒立、 当 时 凸透镜成倒立、 放大的实像 4.当u=f时，凸透镜不成像 当 时 5.当u<f时，凸透镜成正立放大的 当 时 虚像