电子光学课件

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TEM课件-祁旋

投影镜
目前，高性能的透射电子显微镜采用5级透镜放大系统即中间镜和投影镜两级，分第一中间镜和第二中间镜，第一投影镜和第二投影镜
高倍透射电镜显微图像图像
Al-Cu合金TEM高倍组织形貌
Si底层上SiC薄膜TEM高倍组织形貌
电子衍射花样成像
1.1.3 观察记录系统
观察和记录系统主要包括荧光屏和照相机构：荧光屏：通常采用在暗室操作情况下的人眼较敏感的、发绿光的荧光物质来涂制荧光屏，这样有利于高放大倍数、低亮度图像的聚焦和观察照相机构：荧光屏下放置可自动换片的照相暗盒，只需把荧光屏掀往一侧垂直竖起，照相底片即可曝光
右图反应了阴极、栅极和阳极之间的等电位面分布情况。自偏压回路可以起到限制和稳定束流的作用。由于栅极的电位比阴极负，所以自阴极端点引出的等位面在空间呈弯曲状。在阴极和阳极之间的某一点，电子束会汇集成一个交叉点，就是电子源。直径约几十微米。
电子枪内的等电位图
用是会聚电子枪发射出的电子束，调节照明强
因透射电镜焦长很大，虽荧光屏和底片间有数厘米的间距，但仍能得到清晰图像。电子感光片是一种对电子束曝光敏感、颗粒度很小的溴化物乳胶底片，它是一种红色盲片。早期的电子显微镜用手动快门，构造简单，但曝光不均匀。新型的电子显微镜用电磁快门，与荧光屏动作紧密结合，动作迅速，曝光均匀。
1.2 电源与控制系统
组成
2.4.1 聚光镜光阑
聚光镜光阑的作用：限制照明孔径角。在双聚光镜系统中，光阑装在第二聚光镜的下方光阑孔的直径一般为20~400μm；作一般分析观察时，聚光镜的光阑孔直径可用200~300μm；作微束分析时，则应采用小孔径光阑
2.4.2 物镜光阑

第七章TEM透射电子显微镜PPT课件

由电子光学系统、电源与控制系统及真空系统三部分组成。
电子光学系统通常称镜筒，是
TEM的核心，它的光路原理与
透射光学显微镜十分相似。其
分为三部分：照明系统、成像
系统和观察记录系统。
（a）
（b）
一、照明系统
（1）电子枪电子枪是TEM的电子源。常用的是热阴极三极电子枪，
由发夹形钨丝阴极、阳极和栅极组成。
➢ 作用：提高像衬度；减小孔径角，从而减小像差；进行暗场成像； ➢ 光阑孔径：20-120um。
选区光阑（Diffraction lens holders）
➢ 来限定微区，对该微区进行衍射分析； ➢ 光阑孔直径：20-400um。
TEM的型号
Philips CM12透射电镜
加速电压20、40、60、80、100 、 120KV LaB6或W灯丝晶格分辨率 2.04Å 点分辨率 3.4Å 最小电子束直径约2nm；倾转角度α=±20度
具有很大的景深和焦长。
二、成像系统
样品在物镜的物平面上，物镜的像平面是中间镜的物平面，中间镜的像平面是投影镜的物平面，荧光屏在投影镜的像平面上。物镜和投影镜的放大倍数固定，通过改变中间镜的电流来调节电镜总M。 M越大，成像亮度越低，成像亮度与M2成反比。高性能TEM大都采用5级透镜放大，中间镜和投影镜有两级。放大成像操作：中间镜的物平面和物镜的像平面重合，荧光屏上得到放大像。电子衍射操作：中间镜的物平面和物镜的后焦面重合，得到电子衍射花样。
二、成像系统
高倍放大
电子衍射
成像系统光路
三、观察记录系统
观察和记录装置包括荧光屏和照相机结构。人眼无法观测电子，TEM中的电子信息通过荧光屏和

光电子材料和器件PPT课件

O
利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。
优点： 1、太阳能取之不尽，用之不竭
2、太阳能资源随处可得，可就近供电 3、能量转换过程简单，光—电转换，没有中间过程 4、绿色，环保，成本低 5、结构简单，体积小，寿命长
P•Paaggee 1155
LOGO
放映结束
P•Paaggee 1111
光电子的发展前景
LOGO
1、固态照明
2、平板显示
3、光伏发电
P•Paaggee 1122
固态照明：利用半导体芯片作为发光L材OGO料，
直接将电能转换为光能。
优点： 1、能效高
2、使用寿命相当长（照明时间可达10万小时） 3、能够直接发光提高系统效率 4、可靠 5、抗振动 6、可调的饱和逼真色彩 7、点亮迅捷 8、可触摸冷光光源 9、节电型的环保产品
P•Paaggee 1133
平板显示：相对于CRT而言的，一般LO指GO
厚度小于屏幕对角线1/4的
显示器。
优点：
1、器件的核心层厚度很薄，厚度可以小于1毫米 2、没有视角问题，可在很大的角度内观看，显示画面不失真
3、低温特性好 4、器件为全固态结构，无真空、液体物质，抗震性好
P•Paaggee 1144
谢谢
P•Paaggee 1166
光源：发光二极管（LED）、半导体LOGO激光器（LD）、以及常用的激光晶体。
P•Paaggee 1177
光波导器件（光纤）
LOGO
P•Paaggee 1188
调制器：波导调制器、半导体调制器LOGO
P•Paaggee 1199
光探测器件（辐射与测量、光电检测）：LOG光O 电
P•Paaggee 33

《光学》课程教学电子教案第0章前言绪论(32P)

高等教育出版社高等教育电子音像出版社
绪论
目录
1. 光学的研究对象、地位和特点 2. 光的本性 3. 现代光学的主要标志 4. 光学的发展趋势——光子学的崛起 5. 光学课程的学习方法
绪论
1. 光学的研究对象、地位和特点
光是一种重要的自然现象光学是物理学的一个重要分支光学学科是一门应用性极强的基础学科
第8章激光基础第0章第1章第2章第3章第4章绪论光波光线与光子光学成像的几何学原理光的干涉与相干性光的衍射与变换第5章第6章光学成像的波动学原理光的双折射与光调制第7章光的吸收色散及散射目录光学教案简介绪论光学教案赵建林编著普通高等教育十五国家级规划教材高等教育出版社高等教育出版社高等教育电子音像出版社目录1
光学教案
简介
致谢
本教案中给出的所有插图仅供用于课堂教学参考。其中绝大多数插图中系作者自己制作，个别图片取自网络共享文献，在此向原作者表示感谢。
在本电子教案的编写和出版过程中，高等教育出版社胡凯飞、庞永江、王文颖、郭亚嫘等编辑付出了辛勤的努力，西北工业大学教务处为作者提供了精神和经费上的重要支持，西北工业大学教材建设委员会的诸位专家对提出了许多宝贵的建设性修改意见。此外，作者的研究生徐宏来曾协助作者编制教案的PPT版初稿，谢嘉宁、曲伟娟、陆红强、王军等曾协助制作了部分仿真实验图片。作者在此一并表示衷心感谢。
(8) 量子论的提出
普朗克（M. Planck）的黑体辐射公式爱因斯坦的光电效应方程 “光子（photon）”概念的提出
(9) 光的本性的再认识
激光与新效应光是一种特殊的客体，具有波粒二象性
绪论
3. 现代光学的主要标志
传统光学的研究对象：
以望远镜、显微镜、光谱仪、干涉仪、照相机等为代表的各种光学仪器及其在精密测量、光谱分析以及成像等方面的应用

光电子学完整PPT课件

第一章电磁波与光波（理论基础）第二章激光与半导体光源第三章光波的传输第四章光波的调制第五章光波的探测与解调
.
未来是光通信的世界。
第一章光波与电磁波
➢麦克斯韦方程组的积分形式 ➢高斯定理斯托克斯定律 ➢麦克斯韦方程组的微分形式 ➢边界条件 ➢电磁波的性质 ➢电磁波谱
.
麦克斯韦方程组及其物理意义
E和H幅度成比例、复角相等
0E0 0H0
E H
电磁波的传播速度
v 1 k 00
C
1
00
3108.m/ s
介质中真空中
为什么说光波是电磁波?
1) 根据麦氏方程推导, 电磁波在真空中的速度为
c 1 3.107 140 8ms
00
当时通过实验测得的真空中的光速也为 3108 m s
2) 根据麦氏方程: 电磁波在介质中的速度为
玻尔频率条件： h En Em 或 En Em
h
式中h为普郎克常数：
h 6 .6 2 1 3 0 J 4s
.
激光的基本原理、特性和应用 ——玻尔假说
原子能级
原子从高能级向低能级跃迁时，相当于光的发射过程；而从低能级向高能级跃迁时，相当于光的吸收过程；两个相反的过程都满足玻尔条件。
（对于非铁磁质）
v c
根据光学中折射率的定义，则
.
v c
nc vc vn
为什么说光波是电磁波?
如果光波是电磁波，比较上面两式：
v c 和v c
n
n
麦克斯韦关系式
➢而当时测得的无极分子物质，按上式计算的折射率与测量的折射率能很好的符合。 ➢当时测得的为有极分子物质，上式中的ε用光波频率时的值，则上式就成立了。平时ε在低频电场下测量。 ➢所以麦克斯韦判定，光波是电磁波。

光电子课件第2章1

第2章光电子学基础知识第一部分光学基础知识第二部分半导体基础知识第一部分光学基础知识一、光的基本属性R.Fresnel 圆孔衍射实验, T.Young 双缝干涉实验1864年麦克斯韦给出麦克斯韦方程组，横波，光速20年后赫兹实验验证。

17世纪中期提出光属性的两种学说牛顿粒子理论惠更斯原理光是由发光物体发出的遵循力学规律的粒子流。

光是机械波，在弹性介质“以太”中传播。

ILCLCf π21=dS C ε=22RlN L πµ=−q+ql电磁波的产生——振荡电路产生电磁波电偶极子当电偶极子的正、负电荷的距离随时间按余弦规律变化时，形成交替变化的电场与磁场，产生电磁波。

振荡偶极子附近一条闭合电场线的形成过程如图所示：光波与电波虽然同是电磁波，但其产生的本质原因不同，因而波长相差很大，且频率越高，粒子性与波动性相比越加明显；电波的波导由金属导体构成，而光波的波导是由电介质构成的。

31061091012101410191040691143H Z H Z 1M H Z 1G H Z 1T 1km1m 1mm 11nm μm X 射线紫外线可见光红外线微波高频电视调频广播无线电射频射线γ频率长1017——电磁波谱8sm f c /8103×≈=λ光波波段光波与电磁波Albert Einstein 引入光子的概念Thomson 电子干涉实验, Davisson 电子束经晶体的干涉实验证明了De Broglie 假设的正确性。

1921年获Nobel 物理学奖De Broglie 构造了De Broglie 假设1929年获Nobel 物理学奖所有物质都有类波属性1937年获Nobel 物理学奖粒子学说可合理地解释光的吸收、光压、光的发射与光电效应、光的化学效应、黑体辐射、康普顿效应等现象。

波动学说能解释光的干涉、衍射、偏振、运动物体的光学现象等现象。

光的波粒二象性宏观解释——既是一种电磁波又是一种粒子微观解释本质上讲，粒子性与波动性各有其存在的合理性。

光电子发光与显示技术第一章阴极射线管显示PPT课件

❖ 进入90年代后期，我国彩电业无论是生产技术、产销量、企业管理等已全面进入成熟期，彩电市场已形成综合性品牌竞争。1998年市场占有率前10名的彩电品牌，已占据了80%以上的市场份额。
❖ 在技术创新方面，这一时期的CRT电视品种已彻底告别黑白电视进入彩色世界，并由模拟向数字化迈进，显示器由球面转向平面，以至于大屏幕等离子、背投、立体、高清晰度等彩电技术大量涌现，创新的步伐越走越快。
▪ 荧光粉层完成显像管内的光电转换功能，黑白显像管要求在电子轰击下荧光粉发白光，一般采用颜色互补的两种荧光粉混合起来发白光。如将发蓝光的ZnS[Ag]与发黄光的ZnS、CdS[Ag]以55： 45的比例混合制得P4荧光粉，或直接采用单一白色荧光粉。荧光粉的另一个重要参数是余辉时间，余辉时间定义为亮度减少到 1/10时所用的时间，余辉时间长于0.1秒的叫长余辉荧光粉，介于 0.1~0.001秒的称为中余辉荧光粉，短于0.001秒的称为短余辉荧光粉。余辉太长运动画面会有拖影，余辉太短平均亮度降低，电视采用中余辉荧光粉，示波器等则采用长余辉荧光粉。
一束发散角不大的带电粒子束，当它们在磁场B的方向上具有大致相同的速度分量时，它们有相同的螺距。经过一个周期它们将重新会聚在另一点，这种发散粒子束会聚到一点的现象与透镜将光束聚焦现象十分相似，因此叫磁聚焦。
光电子技术精品课程
3.静电偏转
偏转角度在30度和53度两种
光电子技术精品课程
4.磁偏转
飞出聚焦系统的电子束立即进入偏转区，在偏转磁场作用下发生偏转
光电子技术精品课程
光电子技术精品课程
对穿过其间的电子束产生水平方向的作用力F，在屏幕上产生左右偏转。为得到比较均匀的磁场，通过计算，线圈匝按余弦规律分布。因行输出管的输出功率较大，需要较大的电流流过行偏转线圈，在偏转线圈外部套有铁氧体磁环，使磁力线通过磁环形成闭合回路，可使内部磁场强度提高，磁环同时起屏蔽作用。为减小漏磁场线匝形状做成马鞍形

光电子技术课件ppt2[1]

22
θ1
B
半波带 a 半波带
2
21′′
1 2 1′
2′
半波带半波带
A λ/2
两个“半波带”上发的光在P处干涉相消
形成暗纹。 • 当a sin 时3，可将缝分成三个“半波带”
2
Bθ
a
P处近似为明纹中心
A
2024/10/13
λ/2
光电子技术与应用
23
• 当 a sin 2 时,可将缝分成四个“半波
I I1 I2 2 I1I2 cos ,
若 I1 = I2 = I0 ,
则
I
4I0
cos 2
2
( d sin 2 )
I
4I0
光强曲线
2024/10/13
-4 -2 0 2 4
-2 -1 0 1 2 k
x -2 x -1 0
x1
x2
x
-2 /d - /d 0 /d 2 /d sin
光电子技术与应用
E0 sin 2
2
E0 △Φ
令 a sin
2
有
Ep
E0
sin
又
I
E
2 p
，I0 E02
P点的光强
I
I0
sin
2
2024/10/13
光电子技术与应用
27
由得
I
I0
sin
2
可
(1) 主极大（中央明纹中心）位置：
0处， 0 sin 1 (2) 极小（暗纹）位置：
f
a
a
——衍射反比定律
2024/10/13
光电子技术与应用
sin I

【精编】TEM-的原理PPT课件

底片:典型的颗粒乳剂，由大约10%的卤化银颗粒分散在厚度约为25 m的明胶层中
25
真空系统
电镜真空系统一般是由机械泵、油扩散泵、离子泵、阀门、真空测量仪和管道等部分组成. 整个电子通道从电子枪至照相底板盒都必须置于真空系统之内，一般真空度为10－4 －10－6 Torr。如果真空度不够，就会出现下列问题：
28
2）多晶材料的电子衍射。
NiFe多晶纳米薄膜的电子衍射
29
3）非晶态物质衍射。
典型的非晶衍射花样
30
理论准备-----电子衍射原理
电子衍射是以满足（或基本满足）布拉格方程作为产生衍射的必要条件。它与X 射线衍射相似。
31
布拉格定律
32
倒易点阵
电子衍射斑点与晶体点阵有一定对应关系，但不是晶体某晶面上原子排列的直观影像。这些斑点可以通过另外一个假想的点阵很好的联系起来---倒易点阵。
三极管的沟道边界的高分辨环形探测器adf图像及能量损失谱光学显微镜与透射电镜的比较比较部分光学显微镜透射电镜光源可见光日光电灯光电子源电子枪透镜光学透镜磁透镜放大成象系统光学透镜系统电子光学透镜系统样品1mm厚的载玻片约10nm厚的薄膜介质空气和玻璃高度真空像的观察直接用眼利用荧光屏分辨本领200nm0203nm有效放大倍数10聚焦方法移动透镜改变线圈电流或电压1926年布施发现轴对称非均匀磁场能使电子波聚焦
射谱投影到荧光屏上，形成最终放大的电子像及衍射谱。
它可以保持图像的清晰度不受中间镜放大倍数的影响。
19
物镜和投影镜属于强透镜，其放大倍数均为100 倍左右，而中间镜属于弱透镜，其放大倍数为0-20 倍。三级成像的总放大倍数为：
M总 = M物 ×M中 ×M投
20

第二章透射电子显微镜ppt课件

b.成像/衍射模式选择。 •投影镜：进一步放大中间镜的像。
透射电镜主体剖面图
三级放大成像示意图
2.1.3 观察记录系统
❖ 观察和记录系统包括荧光屏和照相机构。
❖ 荧光屏涂有在暗室操作条件下，人眼较敏感、发绿光的荧光物质，有利于高放大倍数、低亮度图像的聚集和观察。
❖ 照相机构是一个装在荧光屏下面，可以自动换片的照相暗盒。胶片是一种对电子束曝光敏感、颗粒度很小的溴化物乳胶底片，为红色盲片，曝光时间很短，一般只需几秒钟。
的导磁体来吸引部分磁场。
❖电磁式：通过电磁极间的吸引和排斥来校正磁场。通过改变两组电磁体的励磁强度和磁场的方向实现校正磁场。
消像散器一般安装在透镜的上、下极靴之间
电磁式消像散示意图
聚光镜消像散调整
2.2.4 光阑（Diaphragm holders and choice of diaphragms）
❖ 新型电镜均采用电磁快门，与荧光屏联动。有的装有自动曝光装置。现代电镜已开始装有电子数码照相装置，即CCD相机。
真空系统
❖ 在电子显微镜中，凡是电子运行的区域都要求有尽可能高的真空度。
电源与控制系统
❖ 电子显微镜需要两个独立的电源，即使电子加速的小电流高压电源和使电子束聚焦与成像的大电流低压磁透镜电源。
1. 电子枪
❖ 电子枪是透射电子显微镜的电子源。
❖ 常用的是热阴极三极电子枪，由发夹形钨丝阴极、栅
源电子极帽枪和的阳极组成。
，形阴成极自:阴偏极灯丝通常用0.03和阴0.极1毫之米栅间的极钨:栅丝极作是成控V制形电。子束电位差形。状电和发射强度的（也称
为控制极、韦氏圆筒）。
阳极间会阳聚极:阳极使从阴极发射交叉点的形，电成通子定获向得高较速高电的子动流能，，也

第一章电子光学基础11-9-7_讲义

分辨率和显微镜的放大倍数是两个概念。超越显微镜的分辨率继续放大是无效的，因为此时得不到更多的信息。
9
用最简单的光学系统来说明分辨率的准确定义及影响分辨率的因素。
光阑
α：孔径角之半
A
r
L
d
α
O
B
艾里斑
O’
r’ I
S
图1-1 两个点光源像的叠加
84%强度
19%
d
(a)
(b)
图1-2 艾里斑与分辨率的示意图 (a) 艾里斑的强度分布
6
电子显微分析
1
电
第一章
子光学基
础
1.1 分辨率
1.2 磁透镜的聚焦原理
1.3 电子透镜的缺陷和理论分辨距离（1）球差（2）像差（3）色差（4）理论分辨距离
1.4 电子透镜的场深和焦深
1.1 分辨率
Scale of The World
7
8
人眼 0.1mm 光学显微镜 2000Å 电子显微镜 0.02Å
Fri.
23 2011-12-23
十六
Wed.
24 2011-12-28
4
1. 了解和掌握电子显微分析方法的理论知识和表征技术；
2. 学会应用所学的测试方法，研究材料组成、结构与性能的关系，通过测试方法的应用指导材料制备工艺的改进与调整；
3. 正确地运用现代分析技术开展有关的科学研究。
教学目标
2. 按时出席，占成绩的10％。 3. 完成作业，占成绩的20％。 4. 期末闭卷考试，考试分数占成绩
的70％。
3
上课时间表
周数
周几次数
日期

第十二章高分辨透射电子显微术ppt课件

第二篇材料电子显微分析
第八章电子光学基础第九章透射电子显微镜第十章电子衍射第十一章晶体薄膜衍衬成像分析第十二章高分辨透射电子显微术第十三章扫描电子显微镜第十四章电子背散射衍射分析技术第十五章电子探针显微分析第十六章其他显微结构分析方法
1
第十二章高分辨透射电子显微术
图12-14 Al-Si合金粉末的高分辨像 a)、SEM像 b)和TEM明场像 c) 22
第三节高分辨电子显微术的应用
六、高分辨像的计算机模拟
由图12-15可说明，Si3N4晶界上有一非晶层， NiAl2O4 与NiO相界为稳定界面， Fe2O3表面为其(0001)面
图12-15 几种平面界面的高分辨像 a) Ge的晶界 b) Si3N4的晶界
的实验像a)、b)、c)及模拟高分辨像d)、e)、f)
16
第三节高分辨电子显微术的应用
材料的微观结构与缺陷结构，对材料的物理、化学和力学性质有重要影响。利用高分辨电子显微术，可以在原子尺度对材料微观结构和缺陷进行研究，其应用主要包括 1) 晶体缺陷结构的研究 2) 界面结构的研究 3) 表面结构的研究 4) 各种物质结构的研究下面给出一些典型的高分辨像，用图示说明高分辨透射电镜在材料原子尺度显微组织结构、表面与界面以及纳米粉末结构等分析研究中的应用
电子束倾斜和样品倾斜均会影响高分辨像衬度，电子束轻微倾斜，将在衍射束中引入不对称的相位移动
图12-6所示为 Ti2Nb10O29 样品厚度为7.6 nm时的高分辨模拟像。图中清楚表明，电子束或样品即使是轻微倾斜，对高分辨像衬度也会产生较明显影响
样品倾斜 / mrad
电子束倾斜 / mrad
六、高分辨像的计算机模拟

第二章电子运动强流电子光学教学课件

（2－1）
•直角坐标系下的电子运动方程
d2x e
dy dz
dt 2 m (Ex dt Bz dt By )
d2y dt 2
e m
(E y
dz dt
Bx
dx dt
Bz )
d 2z dt 2
e m
(Ez
dx dt
By
dy dt
Bx )
（2－2）
2.1.2 电子运动速度
由电子在均匀电磁场中的能量变化方程：
v 2e5.932105 (m/s) （2－4）
m
2.2 电子在均匀电场中的运动
例2。如图平板电容器，当平板间距远小于平板面积时，认为电场是均匀的，场强为E。求电子以速度vo水平射入平板，求电子在平板内的运动轨迹方程？画出电子的运动轨迹。
电子运动方程
y
eE
t2
2m
z v 0 t
2.2 电子在均匀电场中的运动
2.3.2 电子速度与B有夹角
均匀磁场中，电子速度与B有夹角
RL
v B
sin
f B 1 2 T
h 2 v cos （2－7）
B
2.4 电子在复合电磁场中的运动
假设坐标系原点为电子的出射点，t＝0时，电子初速度为0。我们以超高频器件中，用来维持片状电子注的正交电磁复合场为例，考察电子的运动轨迹。
2.3.1 电子速度垂直于B
均匀磁场中，电子速度垂直于B
RL
mvo eB
vo B
f
1
T
vo 2R
2B
（2－6）
分析： 1. 电子回旋频率与速度无关。或者说回旋周期与速度无关，仅与B成反比，
因此，当不同初速度的电子从相同点垂直入射磁场时，一个周期后，都会回到入射点上，此即电子光学磁聚焦的基本理论依据。 2. 当磁场较弱或电子入射速度较大，电子回旋半径较大，如若此时电子轨迹超出磁场分布范围，则磁场仅起偏转作用，也是电子棱镜的一种。