电子显微技术PPT课件

h
mv
h: Plank’s constant (6.62610-34J.s) m: mass of moving electron v: velocity of moving electron
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In the TEM we impart momentum to the electron by accelerating it through a accelerating voltage V, giving it a kinetic energy eV. This potential energy must equal the kinetic energy.
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微结构分析方法（2）
2. 电子显微分析
优点：
• 分辨率高 TEM (1Å）， SEM (6Å）
• 可把形貌观察、结构分析与成分分析结 合起来
– 形貌观察（TEM， SEM）
– 结构观察（电子衍射）
– 成分分析（X射线谱，电子能量损失谱）
• 可观察表面与内部结构
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微结构分析方法（3）
（续） 2. 电子显微分析 局限性： • 仪器贵 （几十万，上百万美元） • 不直观， 分析困难 • 操作复杂 • 样品制备复杂
4
•
5
电子显微分析
本分内容选自清华大学材料科学与工程 系章晓中教授所做的SLIDES
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绪论
• 研究对象
– 微结构与显微成分 – 微结构与性能的关系 – 微结构形成的条件与过程机理
• 材料的性能由微结构所决定，人们可通 过控制材料的微结构，使其形成预定的 结构， 从而具有所希望的性能。
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微结构涉及的内容
For glass lens: ~900，sin~0.95. When the medium is air, n=1, the resolution is
d 0.61 ~1
10.95 2
Wavelength of visible light: 4000—8000 Å Resolution of optical microscope ~2000 Å
To improve the resolution, use short wavelength ! X-ray: wavelength is ~Å, but cannot be focused. Electron: wavelength is ~10-2Å, can be focused!
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Wavelength of electron
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3 Theoretical resolution of optical microscope
d0.61 0.61 nsin NA
=>d; NA =>d
: wavelength of the light
n: refractive index of the medium between the object and the objective lens : semi-angle镜口角 NA=nsin : numerical aperture镜口率 17
eV 1 mv2 2
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When accelerating voltage V<500V, the velocity of mass is much smaller than the speed of light, m=m0 (mass of static electron, 9.10910-31kg). so
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电子显微学研究的尺度
细胞 病毒
纳米科学
扫描探针显微镜（表面结构与性能）
近场光学显微镜
电子显微镜（内部与表面结构与性能）
?
光学显微镜
10-6m
10-8m nanometer 10-10m 纳米
10-12m
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课程内容
• 电子光学基础 • 电子与物质的相互作用 • 光学显微镜 • 透射电镜技术（电子衍射、电子衍衬像） • 扫描电镜技术和电子能谱学 • 扫描探针显微技术 • 其他电子显微分析方法简介
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Basic Electron Optics 电子光学基础（原理）
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1 Resolution分辨率
Resolution of human eye : 0.1-0.2mm Resolution of optical lens
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2 Rayleigh criterion
Two point objects are just resolved when the first dark fringe in the diffraction pattern of one falls directly on the central bright fringe in the diffraction pattern of the other.
h h h 1.2 25
mvm0v 2m0eV V
( is in unit of Å, V is in unit of kV)
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2
•
D C B A
10
20
3 0 2θ
40
50
60
70
图4.9 不同温度下Hap晶体的XRD图谱 A:常温; B:500℃; C:700℃; D:1100℃
3
•
(002)
(300)
Hale Waihona Puke C(002)(300)
B
β-TCP
(300)
(002)
A
10
20
30
40
50
60
70
2θ
图4.3 不同反应时间产物Hap煅烧后的XRD图谱 A:10 min; B:1 h; C:2 h
X-射线衍射（续）-思考题
• (3 0 0 ) (0 0 2 ) C
B A
0
10
20
3 0 2θ
40
50
60
70
80
2?
图3.3囊泡体系制备Hap不同温度煅烧后的XRD图谱
A:未煅烧; B:500℃煅烧; C:700℃煅烧
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前言
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• 晶体结构与晶体缺陷（面心立方，位错) • 显微化学成分（基体与析出相的成分） • 晶粒尺寸与形态 • 相的成分、结构、形态、含量与分布 • 界面（表面，相界，晶界） • 位向关系（新相与母相，孪生相） • 夹杂物
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微结构分析方法（1）
1. 光学显微镜 优点： 简单，直观 局限性：
– 分辨本领低（0.2微米，常规）（？） – 只能观察表面形貌（常规，？） – 不能做微区成分分析