《材料现代测试技术》(下篇)电子显微分析技术062011
材料现代分析测试方法电子显微分析优秀课件
§3.3 透射电镜的构造与工作原理
2、电磁透镜
1） 球 差
球差是由于电子透镜的中心区域和边沿区域对电子的会聚
能力不同而造成的。远轴的电子通过透镜后折射得比近轴电
子要厉害得多，以致两者不交在一点上，结果在象平面成了
一个半径为Rs漫散圆斑，折算到物平面上，得 定义
rs
Rs M
rs
1 4
Cs 3
－－球差
1. 电子抢
电子束
聚光镜
照 电子枪 明 系统（电聚磁光透镜镜）
试样
成 物镜 像 系 统 中间象
投影镜
记
试样
录 观察屏
照明部分示意图 系 照相底板
统
电子显微镜
§3.3 透射电镜的构造与工作原理
一、电子抢及电磁透镜
2. 电磁透镜 (1) 原理
透射电子显微镜中用磁场来使电子波聚焦成像 的装置。电磁透镜实质是一个通电的短线圈， 它能造成一种轴对称的分布磁场。正电荷在磁
Cs －－球差系数，一般～f（1~3mm）
－－孔径半角
物平面上两点距离小于 2r时s ，则该透镜不能分辨
§3.3 透射电镜的构造与工作原理
2、电磁透镜 3）像散
磁场不对称时，就出现象差。可能是由于极靴被污染，或极靴的机械
不对称性，或极靴材料各项磁导率差异引起。有的方向电子束的折射比别
的方向强，如图所示，这样，圆形物点的象就变成了椭圆形的漫散圆斑，
2、电磁透镜 4)电磁透镜分辨率（分辨距离、分辨本领）
电子透镜中分辨本领基本上决定于球差和衍射。通过减小孔 径角的方法来减小球差，提高分辨本领，但能过小会由于衍射 使分辨本领变差。这就是说，光阑的最佳尺寸应该是球差和衍 射两者所限定的值。
材料现代分析与测试技术第二章电子显微分析
第二章 电子显微分析一、教学目的理解掌握电子光学基础、电子与固体物质的相互作用、衬度理论等电子显微分析的基本理论，掌握透射电镜分析、扫描电镜分析、电子探针分析的应用和特点，掌握用各种衬度理论解释电子显微像，掌握电子显微分析样品的制备方法，了解透射电镜、扫描电镜、电子探针的结构。
二、重点、难点重点：电子与物质的相互作用、衬度理论、电子探针X 射线显微分析。
难点：电子与物质的相互作用、衬度理论。
三、教学手段 多媒体教学 四、学时分配 14学时概述：一、光学显微镜的局限性： 1.分辨能力（分辨率）：分辨能力（分辨率、分辨本领）：一个光学系统能分开两个物点的能力，数值上是刚能清楚地分开两个物点间的最小距离。
nsina 61.0r λ==AN .61.0λ(nm) r —分辨率（r 小，分辨能力越高） λ—照明光的波长n —透镜所处环境介质的折射率 а—透镜孔径半角（°）nsina —数值孔径 用N.A 表示电子在电、磁场中易改变运动方向，且电子波的波长比可见光短得多，所以电子显微镜在高放大倍数时所能达到的分辨率比光学显微镜高得多。
二、电子显微分析：是利用聚焦电子束与试样物质相互作用产生的各种物理信号、分析试样物质的微区形貌、晶体结构和化学组成。
透射电子显微镜（TEM ）扫描电子显微镜（SEM ） 电子探针（EPMA ） 特点：1.分辨率高：0.2~0.3nm2.放大倍数高：20~30万倍3.是一种微区分析方法：能进行nm 尺度的晶体结构、化学组成分析4.多功能、综合性分析方向发展：形貌、结构、成份第一节 电子光学基础电子光学是研究带电粒子（电子、离子）在电场和磁场中运动，特别是在电场和磁场中偏转、聚焦和成像规律的一门科学。
本课程所涉及的电子光学仅局限于电子显微镜这类仪器中电子的运动规律。
电子光学与几何光学的相似： 1. 聚焦成像：几何光学——光学透镜 电子光学——电场、磁场2. 电子光学：仿照几何光学把电子运动轨迹看作射线，可用几何光学参数来表征。
现代材料分析测试技术显微分析技术IR资料
拓展应用领域， 从材料科学向 生物医学等领
域延伸
结合人工智能 和机器学习技 术，实现自动 化和智能化分
析
深入研究IR显 微分析的机理 和相互作用机 制，为新技术 的应用提供理
论支持
06
现代材料分析测试技术的发展趋势与展望
现代材料分析测试技术的发展趋势
数字化技术： 利用数字化技 术提高分析测 试的准确性和
03
显微分析技术的基本原理
光学显微镜的原理
显微镜由物镜和目镜组成，物镜将物体放大并形成一个倒立的实像，目镜将这个实像再次放大并 呈现给观察者。
光线通过显微镜时，经过物镜和目镜的两次放大，使得观察者能够看到物体细微结构。
光学显微镜的分辨力主要取决于物镜的数值孔径和照明光源的波长。
光学显微镜的放大倍数是指物像的长度或宽度与原物体长度的比值，通常由物镜和目镜的放大倍 数相乘得到。
显微分析技术在高分子材料性能测试中的应用，如测量高分子材料的力学性能、热性能和 电性能等。
显微分析技术在高分子材料老化研究中的应用，如观察高分子材料在老化过程中的微观变 化和性能变化等。
显微分析技术在高分子材料合成中的应用，如监测高分子材料的聚合反应过程和产物形貌 等。
陶瓷材料显微分析技术应用
电子显微镜的出现：20世纪30年代，德国科学家鲁斯卡和克诺尔发明了电子显微 镜，实现了对微观世界的更深入观察。
扫描隧道显微镜的诞生：1981年，瑞士物理学家宾尼和罗雷尔发明了扫描隧道 显微镜，可以直接观察原子结构，为材料科学领域带来了革命性的突破。
原子力显微镜的发展：1986年，日本科学家日立造次和恩格尔巴特发表了原子力 显微镜的论文，实现了对表面形貌的超高分辨率成像。
05
IR资料在显微分析中的应用
现代材料分析测试技术材料分析测试技术
（1-7）
如果电子速度较低，其质量和静止质量相近，即m≈m0.如果加速电压很高，使电子速度极高，则必须经过相对论校正，此时：
式中 c——光速
表1-长在390-760nm之间，从计算出的电子波波长可以看出，在常用的100-200kV加速电压下，电子波的波长要比可见光小5个数量级。
01
1.1 引言
光学显微镜的分辨率
由于光波的波动性，使得由透镜各部分折射到像平面上的像点及其周围区域的光波发生相互干涉作用，产生衍射效应。一个理想的物点，经过透镜成像时，由于衍射效应，在像平面上形成的不再是一个像点，而是一个具有一定尺寸的中央亮斑和周围明暗相间的圆环所构成的Airy斑。如图1-1所示。 测量结果表明Airy斑的强度大约84%集中在中心亮斑上，其余分布在周围的亮环上。由于周围亮环的强度比较低，一般肉眼不易分辨，只能看到中心亮斑。因此通常以Airy斑的第一暗环的半径来衡量其大小。根据衍射理论推导，点光源通过透镜产生的Airy斑半径R0的表达式为：
据说日本电子已经制造了带球差校正器的透射电镜，但一个球差校正器跟一台场发射透射电镜的价格差不多。
式中 Cs表示球差系数。
No Fringe Un-corrected Corrected Si (111)Σ3 grain boundary TEM Cs Corrector
β-Si3Ｎ4
2nm
2200FS + STEM Cs corrector
电子波波长
根据德布罗意（de Broglie）的观点，运动的电子除了具有粒子性外，还具有波动性。这一点上和可见光相似。电子波的波长取决于电子运动的速度和质量，即 （1-4） 式中，h为普郎克常数：h=6.626×10-34J.s；m为电子质量；v为电子运动速度，它和加速电压U之间存在如下关系： 即 （1-5） 式中e为电子所带电荷，e=1.6×10-19C。 将（1-5）式和（1-4）式整理得： （1-6）
现代材料分析测试技术显微分析技术详解演示文稿
蜘蛛丝被拉断时显示出的"芯"结构，也称" 剑" 结构（箭头所示部分）
第61页，共93页。
2.6.4 微孔膜的观察
一般过滤器只能分离出直径为10-1000
m的颗粒。
微孔膜则可以分离出0.05-1 m或更小的
颗粒。
第62页，共93页。
微孔膜celgard的SEM像 (55000×)
第63页，共93页。
一般鉴别向列型和胆淄型液晶较可靠，
近晶型则可靠性较低。
第27页，共93页。
在偏光显微镜下看到的液晶集合体
胆甾相液晶
第28页，共93页。
胆甾相液晶
由螺旋状液晶层的重叠所构成 随着温度的变化呈现出鲜艳的干涉色，因而
最初被应用于温度计的显示 是最早应用于商业用途的。
第29页，共93页。
在偏光显微镜下看到的液晶集合体
相差显微镜
第35页，共93页。
PVC/PAN体系
(1)聚合物配比 (2) 温度
对相容性的影响
第36页，共93页。
9：1 7：3
8：2
6：4
第37页，共93页。
60ºC
40ºC
15ºC
第38页，共93页。
2. 电子显微镜
透射电子显微镜 (Transmission Electron Microscope, TEM )
第16页，共93页。
球晶
第17页，共93页。
1.1.4.2观察球晶的成核情况
聚合物结晶过程
晶核形成
晶粒生长
第18页，共93页。
晶核形成
均相成核
熔体中的高分子链段依靠热运动
形成有序排列的链束（晶核）
有时间依赖性
材料现代分析技术-5电子显微分析
电子显微分析
1924年L. De和Broglie发现运动电子具有波粒二象性。 1926年Busch发现在轴对称的电磁场中运动的电子有会聚现象 二者导致研制电子显微镜的伟大设想
1931年，第一台电镜在德国柏林诞生。至1934年电镜的分辨 率可达50nm，1939年德国西门子公司第一台电镜投放市场， 分辨率优于10nm。 1935年克诺尔（Knoll）提出扫描电镜的工作原理，1938年 阿登纳（Ardenne）制造了第一台扫描电镜。 60年代后，电镜开始向高电压、高分辨率发展，100~200kV 的电镜逐渐普及，1960年，法国研制了第一台1MV的电镜， 1970年又研制出3MV的电镜。 70年代后，电镜的点分辨率达0.23nm ，晶格（线）分辨率达 0.1 nm。同时扫描电镜有了较大的发展，普及程度逐渐超过了 透射电镜。
f
≈
K
(
Ur
IN )2
F
玻璃透镜成象
1= 1+1
f LL
1
2
电磁透镜
电磁透镜总是会聚透镜 电磁透镜可变焦、变倍率 磁转角
电磁透镜象差
要得到清晰且与物体的几何形状相似的图象，必须 有：
1) 磁场分布是严格轴对称； 2) 满足旁轴条件； 3) 电子波的波长（速度）相同。
但实际上磁透镜和玻璃透镜一样，具有很 多缺陷，并不能完全满足上述条件，因此 造成像差。像差包括：球差、色差、像散 和畸变。
线。反之电子的轨迹将离开法线。
静电透镜
与玻璃的凸透镜可以使光线聚焦成像相似，一定形 状的等电位曲面簇 也可以使电子束聚焦成像。产生 这种旋转对称等电位曲面簇的电极装置即为静电透镜。 它有二极式和三极式之分。
电子通过三极式静电透镜时，先受离轴的作用力，在透 镜中部受向轴的作用力，后部又受离轴的作用力。由于 电子通过低电位区的轴向速度较小，通过时间较长，整 个电场使电子偏向轴的作用大于离轴作用，使电子束会 聚。因此，静电透镜总是会聚透镜.
材料科学中电子显微分析技术概述
材料科学中电子显微分析技术概述摘要材料的力学、物理和化学性能与显微组织有着密切的关系，往往显微组织的研究能从本质上揭示材料宏观性能变化的原因，因此显微组织研究越来越受人们的重视，从而促进显微分析仪器迅速发展。
现今显微分析仪器已能完成微观形貌、微观晶体结构和微区化学成分的分析研究工作。
这类仪器主要有透射电子显微镜、扫描电子显微镜、电子探针、离子探针、俄歇电子能谱仪、光电子能谱仪以及激光探针、原子探针、表层探针等。
本文简单介绍了电子探针、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等电子显微分析技术各自的原理、特点及其应用。
关键词：电子显微分析技术；EPMA；SEM；TEM引言材料研究可分为三个层次。
其一为基于人的肉眼或借助于放大镜所能做的研究，分析的空间线度为大于10-6m，对这种物体的分析称之为宏观分析;其二为介观分析，分析的空间线度介于10-6~10-8m，可以借助于光学显微镜进行分析;其三为微观分析，分析的空间线度为小于10-9~10-8m的微观粒子。
实际上，人们常说的显微分析是介观分析和微观分析的总称，是指利用光学显微镜或先进设备仪器所做的形貌观察、结构分析以及成分检验等。
显微分析常常以宏观分析为基础。
可以说，显微分析是打开宏观世界奥秘之门的钥匙。
电子束具有波粒二象性。
电子显微分析一方面利用电子束的波动性对被研究物体成像的形貌分析，另一方面利用其粒子性产生的信息进行结构和成分分析。
当聚集电子束人射样品待分析区域时，在电子束作用下产生特征X射线、二次电子、背反散电子、背散射电子衍射等各种信息，通过对这些特征信息进行分析后，用以表征材料显微特性。
一般而言，电子显微分析要与常规的化学、金相及力学等分析手段结合。
材料及产品性能和质量的检测是检验和评价制造装备以及产品能否合格有效的重要关口。
所有零部件在运转过程或产品在使用过程,都在某种程度上承受着力或能量以及温度和接触介质等的作用,因此,在一定使用条件下和使用时间后会使零部件材料发生过量变形、断裂、表面麻点剥落、磨损或腐蚀等现象,从而导致部件失效。
材料电子显微分析技术及应用
材料电子显微分析技术及应用微软用户[选取日期][在此处键入文档的摘要。
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]一、透射电子显微镜（TEM）成像原理：入射电子束的强度为I0，在A晶粒下表面的透射束强度近似等于入射束强度I0；而B晶粒的透射束强度为(I0-Ihkl)。
透射束和衍射束经物镜聚焦，分别在背焦面上形成透射斑点(000)和衍射斑点(hkl)。
若用物镜光阑挡掉B晶粒的衍射束，只允许透射束通过光阑成像，像平面上A、B晶粒成像电子束强度分别为IA、IB：则有成像电子束强度即为图像亮度，所以A晶粒亮，B晶粒较暗，见图1。
若以A晶粒亮度为背景强度的B晶粒衬度为因图像衬度与不同区域的衍射强度有关，故称衍射衬度。
图1：成像方式：让透镜束通过物镜光阑而把衍射束挡掉得到图像衬度的方法成为明场成像，所得到的像为明场像；把物镜光阑的位置移动一下，使其光阑孔套住hkl斑点，而把透射束挡掉可以得到暗场像；若只有B晶粒的hkl衍射束正好通过光阑孔，而透射束被挡掉，此方法成为中心暗场成像法。
暗场像的衬度明显高于明场像，是暗场成像的特点之一。
应用举例：钢中典型组织的观察。
1、珠光体奥氏体在C曲线“鼻子”上部分区域分解的产物为珠光体型组织，包括珠光体、索氏体和屈氏体，都是铁素体与渗碳体的机械混合物，区别只是层片间距不同而已。
珠光体组织内层片的粗细和冷却速度、转变温度有关，冷速愈快，转变温度愈低，所形成的珠光体则越细。
由于珠光体在晶界形核，然后向晶内长大直至相遇，所以在一个奥氏体晶粒内有若干不同位向的珠光体领域。
AI I≈B hklI I I≈-2、贝氏体奥氏体在中间温度（低于珠光体转变温度，高于马氏体转变温度）的转变产物为贝氏体，贝氏体也是铁素体和渗碳体的两相组织，但其相变机制和组织形态与珠光体不同。
随着钢的成分及转变温度的不同，贝氏体形态有很大差别，大致可分为三类：上贝氏体、下贝氏体和粒状贝氏体。
《材料现代测试技术》(下篇)-电子显微分析技术062011
2.027
第五节 TEM 显微图像衬度分析 一． 主要内容 1. 质厚衬度 2. 衍射衬度 3. 厚度效应和厚度条纹 4. 弯曲效应和等倾条纹 二．思考题和习题 1. 什么是衬度？电子显微图像的衬度与什么有关？ 2. 什么是质厚衬度？其来源是什么？影响质厚衬度的因素有哪些？采用哪些方法可以提高质 厚衬度？为什么？画出物镜光路图，说明非晶样品的质厚成像原理。 3. 什么是衍射衬度？其来源是什么？影响衍射衬度的因素有哪些？采用哪些方法可以提高衍 射衬度？分别画出明场成像和暗场成像的物镜光路图，说明衍射衬度成像原理。 4. 什么是双束条件和多束条件？为什么在双束条件下得到的图像衬度比多束条件高？ 5. 6. 7.
4
第七节－第九节 扫描显微分析技术 一．主要内容 1. 扫描电镜的构成 电子光学系统 信号的收集与放大系统 图像的显示与记录系统 真空系统及电源系统组成 2. 扫描电镜的性能 分辨率和景深 3. 扫描电镜的成像原理 电子与试样表面的相互作用及其影响因素(作用区和物理信号) 图像衬度原理: 表面形貌衬度和原子序数衬度 成像模式:二次电子成像和背散射电子成像 4. X 射线能谱分析 X 射线能谱仪结构 X 射线能谱仪工作原理 X 射线能谱分析方法 定性分析:元素的鉴别和标定 定点的定量分析 线分析 面分析-X 射线成像 二．思考题 1. 为什么在透射电镜中要用欠焦的电子束来照明? 而在扫描电镜中用聚焦的电子束? 2. 什么是二次电子和背散射电子? 为什么二次电子图像的分辨率高于背散射电子图像? 3. 为什么通常用二次电子图像分辨率表示扫描电镜的分辨率? 4. 在扫描电子显微镜下观察试样的断口时，为什么通常采用二次电子信号而不用背散射电子信 号成像？其图像衬度取决于什么？ 5. 什么是原子序数衬度? 在扫描电镜中哪些物理信号可以形成原子序数衬度？ 6. 什么是表面形貌衬度? 在扫描电镜中哪些电子信号可以产生表面形貌衬度? 7. 为什么背散射电子图像和 X 射线图像能够给出试样成分的信息? 其衬度主要取决于什么? 8. 能谱仪和波谱仪的工作原理和主要优缺点。 三. 重点和难点 二次电子图像和背散射电子图像的衬度和分辨率 X 射线能谱分析方法
现代材料分析方法第十二章电子显微镜
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二、背散射电子原子序数衬度原理
• 背散射电子产额随原子序数增大而增多， 如图。在进行图象分析时，样品中重元素 区域背散射电子数量较多，呈亮区，而轻 元素区域则为暗区。
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背散射系数与原子序数的关系
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三、背散射电子检测器工作原理
• 背散射电子检测器的工作原理如图。A和B 表示一对半导体硅检测器，将二者收集到 的信号进行处理：
• 作用：获得扫描电子束，作为使样品产生各种物理 信号的激发源。
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SEM与TEM的差别
• 扫描电镜的电子枪与透射电镜的电子枪相似，都
是为了提供电子源，但两者使用的电压是完全不
同的。
• 透射电镜的分辨率与电子波长有关，波长越短
（对应的电压越高），分辨率越高，故透射电镜
的电压一般都使用100－300kV, 甚至400kV、
二次电子像衬度的特点：
• （1）分辨率 高
• （2）景深大， 立体感强
• （3）主要反 应形貌衬度
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三、二次电子形貌衬度的应用
• 断口分析
– 沿晶断口 – 韧窝断口 – 解理断口 – 纤维增强复合材料断口
• 表面形貌分析 • 材料变形与断裂动态过程的原位观察
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水泥浆体断口
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第五节 背散射电子图象衬度原理
• 背散射电子形貌衬度特点 • 背散射电子原子序数衬度原理 • 背散射电子检测器工作原理
材料现代测试技术
1.球差 球差是一种几何误差，因为透镜磁场几何形状上 的缺陷而造成的，是镜体的不同部分对电子的有不同 的会聚能力引起的
从一个物点散射的 电子束经过具球差的 磁透镜后物象并不会 聚一点，而分别会聚 于轴向的一定距离上。 无论像平面在什么位 置，都不能得到清晰 的像，而是一个弥散 圆斑
2. 像散 像散是由于透镜磁场不是理想的旋转对称磁场而引起的像 差。
布拉格方程式
1912年英国物理学家布拉格父子导出了一个 决定衍射线方向的形式简单、使用方便的公式，常 称为布拉格公式。 布拉格公式给出了衍射角2 、晶面间距d和X射 线波长之间的关系
I
I‘
I
同一层晶面相邻原子反射线之间的光程差
如晶面A 上P原子和K原子散射线光程差： 同一层晶面相邻原子光程差为零---散射线相互加强
特征x射线谱产生的机理与连续谱的不同，它的 产生与阳极靶物质的原子结构紧密相关的。
L
高速度粒子 (电子或光子)
h KL= L- K KL =h=hc/ K
激发态
对于原子序数为Z的确定的物质来说， 各原子能级的能量差是固有的，所以λ也 是固有的
俄歇电子
如果外层高能态电子要向内层的K空位跃迁， 释放的能量是被包括空位层在内的邻近电子或较 外层电子所吸收，促使该电子受激发逸出原子变 为二次电子---俄歇电子，这种效应便是俄歇效应。
俄歇电子
试 样
透射电子
俄歇电镜
透射电子显微镜
电子衍射仪
电子与物质相互作用产生的信息及相应仪器
三 透 射 电 镜
透射显微镜构造原 理和光路 (a)透射电子显微镜； (b)透射光学显微镜
(a)
(b)
--中间镜：弱激磁长焦距变倍透镜 作用: a.控制电镜总放大倍数。0-20倍，可调 节。
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《材料现代测试技术》（下篇）电子显微分析技术主要内容和思考题本课程的主要内容1.透射和扫描电子显微镜的结构和工作原理2.电子衍射图和TEM显微图像的形成和特征3.显微图像的形成和特征和X射线能谱分析4.试样制备方法第一节引言Introduction一．主要内容1.Importance of learning English2.Characterization of materials3.Microscopes and their development4.Objectives and requirements二. 思考题1.物质的结构有哪些层次?2.表征物质结构的方法主要有哪些？3.什么是显微镜?4.光学显微镜,电子显微镜以及原子探针显微镜的主要区别是什么？5.什么是分辩率？显微镜的分辨率主要取决于什么？6.光学显微镜的分辩率极限是多少？为什么？7.为什么透射电镜的放大倍数可以远远超过光学显微镜?8.在显微镜的发明和应用过程, 哪些人在哪些方面做出重要的贡献? 第二节电子与固体的相互作用Interaction of the electron with matter 一．主要内容1.电子的性质2.电子散射概念3.电子散射截面与电子散射能力4.电子弹性相干散射和电子衍射;5.电子非弹性散射及其效应二．掌握以下基本概念和基本关系1.电子波长与加速电压的关系2.弹性散射和非弹性散射3.相干散射和非相干散射4.电子散射截面和电子散射振幅5.清楚布拉格定律的三种表达方式6.明确三种电子散射振幅的定义和区别7.晶胞类型对电子衍射的影响规律8.晶体形状对电子衍射的影响规律9.背散射电子,二次电子,俄歇电子的产生过程和区别三．重点和难点●电子散射截面和电子散射振幅●布拉格定律得三种表示方法四. 思考题1.在电镜中，电子束的波长主要取决于什么？当电镜的加速电压为200kV时电子波长是多少？2.电子与固体样品表面相互作用会产生哪几种物理信号？3.什么是电子散射？什么是电子散射角？什么是电子的弹性散射和非弹性散射？什么是相干散射和非相干散射？什么是前散射电子和后散射电子？如何区分？是否弹性散射一定是相干散射？非弹性散射是否一定是非相干散射？它们对电子显微镜的成像有何作用？4.什么是电子散射截面？非弹性散射截面与弹性散射截面的比值取决于什么？一个孤立原子的散射能力取决于什么？具有一定厚度试样的散射能力取决于什么？5.什么是布拉格方程？它表明了什么？（作图表示）。
6.什么是矢量衍射方程？它表明了什么？（作图表示）7.什么是Ewald球？请用Ewald球表明在满足布拉格条件下，入射电子束、衍射束和倒易矢量g之间关系。
（作图表示）8.什么是结构消光？什么是等厚消光？什么是等倾消光？这三者有什么不同？9.在透射电镜中，为什么偏离布拉格角的晶面仍可产生具有一定衍射强度的衍射束。
（根据埃瓦尔德球和干涉函数随偏离矢量的变化规律画图说明）10.为什么说对于有限尺寸的实际晶体试样，实际的倒易阵点已不再是纯粹的几何点，而有了衍射强度大小的物理意义和具有一定的空间形状和尺寸？11.倒易杆拉长意味着什么？为什么晶体越薄，偏离布拉格衍射条件的晶面衍射机会增加？12.为什么说倒易阵点具有形状效应？不同的晶体形状对衍射斑点有何影响？第三节透射电镜的构造与成像原理一. 主要内容1.TEM工作原理和基本构造2.电磁透镜3.照明系统4.成像系统与成像方法二．重点和难点●成像系统与成像方法(衍射花样图像和明暗场形貌图像)三．思考题1.什么是热离子源和场发射源？这两者有何区别？2.电磁透镜与光学透镜具有哪些相似的光学性质？电磁透镜和玻璃透镜的聚焦成像有何不同?为什么？3.电磁透镜会产生哪几种像差？如何产生？是否可以消除？如何消除？4.什么是电磁透镜的分辨本领？主要取决于什么？5.什么是孔径半角，为什么透射电镜采用小孔径角成像？6.为什么在透射电镜中要用欠焦而不是聚焦的电子束来照明？7.在透射电镜中聚光镜光阑、物镜光阑和选区光阑各有什么作用？8.什么是选区衍射？如何进行选区衍射操作？9.什么是有效相机长度和相机常数？与什么有关？10.画出透射电镜的光路图，并说明电子衍射花样形成以及明场成像和暗场成像原理，如何利用衍射花样来进行明场、暗场和中心暗场的成像操作？（请画图说明）11.什么是明场像和暗场像以及中心暗场像? 如何利用衍射斑点来进行明场像和暗场像以及中心暗场像的成像操作？12. 为什么在透射电镜下可以观察到衍射花样和形貌图像? 衍射花样和形貌图像是否都在物镜的像平面上成像? 为什么？第四节 电子衍射谱的特征与分析 一．主要内容1. 正倒空间点阵的倒易关系2. 单晶电子衍射谱的特征和标定3. 多晶电子衍射谱的特征 二．重点和难点单晶电子衍射花样的标定 三．思考题1. 示意画出面心立方晶体和体心立方的正空间晶胞和倒空间的晶胞，标明基矢。
并画出晶带轴为r=[100]的零层倒易面(100)0*，标出各阵点的指数。
2. 为什么一个单晶电子衍射谱的衍射斑点会有强弱之分?3. 什么是标准电子衍射图? 其衍射斑点的分布与对应的倒易面有何不同? 什么是特征平行四边形? 对构成特征平行四边形的矢量有何要求?4. 为什么由一个具有四方形分布的电子衍射谱和一个具有六角形分布的电子衍射谱就可以确定待测晶体属于立方晶系?5. 倒易点阵平面的阵点分布共有几种配置?6. 单晶电子衍射谱具有哪些特征? 为什么衍射斑点的几何配置与消光后的零层倒易平面上倒易阵点的排列相同?为什么单晶电子衍射谱中衍射斑点所代表的晶面属于同一个晶带轴？ 7. 多晶电子衍射谱与单晶电子衍射谱有何不同? 为什么?8. 标定电子衍射图的目的是什么? 从电子衍射谱可以得到哪些信息? 9. 如何通过计算和查表来标定单晶电子衍射谱?10. 由选区电子衍射获得低碳钢α-γ的衍射花样，如图所示。
已知相机常数K=33.6mm ︒A ，两套衍射斑点的R 值和α-γ两相的晶面距如表所示。
确定它们的物相；（b ）并由此验证它们符合 α-γ的的N-W 取向关系：γαγαγα)211//()110(;]111//[]101[;)110//()001(532 2’ 3’4 55︒ 130︒000 1’第五节TEM显微图像衬度分析一．主要内容1.质厚衬度2.衍射衬度3.厚度效应和厚度条纹4.弯曲效应和等倾条纹二．思考题和习题1.什么是衬度？电子显微图像的衬度与什么有关？2.什么是质厚衬度？其来源是什么？影响质厚衬度的因素有哪些？采用哪些方法可以提高质厚衬度？为什么？画出物镜光路图，说明非晶样品的质厚成像原理。
3.什么是衍射衬度？其来源是什么？影响衍射衬度的因素有哪些？采用哪些方法可以提高衍射衬度？分别画出明场成像和暗场成像的物镜光路图，说明衍射衬度成像原理。
4.什么是双束条件和多束条件？为什么在双束条件下得到的图像衬度比多束条件高？5.什么是双束条件和弱束成像？为什么在双束条件下采用弱束成像方法得到的图像衬度高？6.什么是弱束成像方法？为什么采用弱束成像方法？画图说明？7.画出衍射强度随样品厚度和晶体位向的变化曲线。
并解释什么是等厚消光条纹和等倾消光条纹。
8.什么是消光距离? 如何产生？在严格满足布拉格条件下, 消光距离和什么有关？9.在明场像和暗场图像中，等厚条纹的衬度有何不同？等厚条纹的间距与什么有关? 由一个楔形薄膜试样的图像衬度有什么特征？由弯曲产生的等倾条纹具有什么特征？为什么每一个衍射面产生一对等倾条纹?等倾条纹的间距与什么有关？10.说明等厚消光条纹、等倾消光条纹和界面消光条纹的衬度来源，如何区别这些条纹？位错的像是如何产生？在双束和多束条件下位错像具有什么衬度特征？为什么位错的像总是偏离实际位错线的位置？三. 重点和难点●双束成像和衍射衬度第六节TEM试样制备方法一．主要内容1.薄膜法：离子减薄；电解双喷2.复型和萃取法：表面复型；萃取复型3.粉末试样与支撑膜二．思考题1.简述薄膜样品的制备过程。
2.什么是离子减薄和电解双喷减薄? 各有什么优缺点?3.复型图象的衬度主要取决于什么？通过什么方法可以提高复型图象的衬度？4.如何制备塑料-碳二级复型？5.复型技术的主要用途和局限性是什么？三．重点和难点●薄膜试样制备第七节－第九节扫描显微分析技术一．主要内容1. 扫描电镜的构成●电子光学系统●信号的收集与放大系统●图像的显示与记录系统●真空系统及电源系统组成2. 扫描电镜的性能●分辨率和景深3. 扫描电镜的成像原理●电子与试样表面的相互作用及其影响因素(作用区和物理信号)●图像衬度原理: 表面形貌衬度和原子序数衬度●成像模式:二次电子成像和背散射电子成像4. X射线能谱分析●X射线能谱仪结构●X射线能谱仪工作原理●X射线能谱分析方法●定性分析:元素的鉴别和标定●定点的定量分析●线分析●面分析-X射线成像二．思考题1.为什么在透射电镜中要用欠焦的电子束来照明? 而在扫描电镜中用聚焦的电子束?2.什么是二次电子和背散射电子? 为什么二次电子图像的分辨率高于背散射电子图像?3.为什么通常用二次电子图像分辨率表示扫描电镜的分辨率?4.在扫描电子显微镜下观察试样的断口时，为什么通常采用二次电子信号而不用背散射电子信号成像？其图像衬度取决于什么？5.什么是原子序数衬度? 在扫描电镜中哪些物理信号可以形成原子序数衬度？6.什么是表面形貌衬度? 在扫描电镜中哪些电子信号可以产生表面形貌衬度?7.为什么背散射电子图像和X射线图像能够给出试样成分的信息? 其衬度主要取决于什么?8.能谱仪和波谱仪的工作原理和主要优缺点。
三. 重点和难点●二次电子图像和背散射电子图像的衬度和分辨率●X射线能谱分析方法。