电子显微学考试

电子显微学考试

第一章复习题：

1.什么是轴对称场？为什么电子只在轴对称场中聚焦和成像？

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会聚电子的能力是不同的。因此，所有电子不能在轴上的

同一点上会聚，就会出现象散。2.磁透镜的像散是如何形成的？如何纠正？

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。

像散消除器可以补偿像散。

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，图像的放大率会随着离轴径向距离的增加而增大或减小。

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。

电子电路可以对其进行校正：在强激励下，球差系数CS显著降低；在不破坏真空的

情况下，根据放大倍数选择不同内径的透镜杆靴；两个投影镜用于消除失真。4.TEM的主

要结构自上而下列出

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、第一冷凝器、第二冷凝器、冷凝器光圈、样品台、物镜光圈、物镜、选择光圈、中间透镜、投影透镜、双目光学显微镜、观察窗、荧光屏和摄像室。5.透射电镜和光

学显微镜的区别是什么？

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。

6.几何像差和色差的原因及消除方法。

球差即球面像差，是由于电磁透镜的中心区域和边缘区域对

电子的折射能力不符合预定定律。降低球差可以通过减小CS值和孔径角来实现。色

差是由入射电子波长（或能量）的不均匀性引起的。稳定加速电压的方法可以有效地减少

色差；适当调整镜头的极性；卡斯汀速度过滤器。

7.tem分析有那些制样方法？适合分析哪类样品?各有什么特点和用途？

样品制备方法：化学稀释、电解双射流、薄片、粉碎研磨、聚焦离子束、机械稀释、

离子稀释；TEM样品类型：

块状，用于普通微结构研究；

平面，用于研究薄膜和表面附近的微观结构；横截面试样表面、均匀薄膜和界面的微

观结构研究；小粉末，粉末，纤维，纳米材料。二次复制法：研究金属材料的微观形貌；

一级萃取复型：指制成的试样中包含着一部分金属或第二相实体，对它们可以直接作

形态检验和晶体结构分析，其余部分则仍按浮雕方法间接地观察形态；

金属膜样品：用于直接形态观察和晶体结构分析的电子束透明金属膜；

粉末试样：分散粉末法，胶粉混合法思考题：

一.电子管从灯丝发射电子，向栅极施加负偏压以收集电子，然后由阳极加速以响应

电子从灯丝到栅极以及从栅极到阳极的折叠方向和应力方向？见答案1

2.为什么高分辨电镜要使用比普通电镜更短的短磁透镜作物镜？

高分辨率电子显微镜的放大倍数高于普通电子显微镜。为了提高放大率，需要一个短

焦距的强磁透镜。透镜1/F的功率与磁场强度成正比。较短的f可以提高Na，使极限分辨率更小。3.为什么选择灯条放在“图像平面”上？

电子束之照射到待研究的视场内；防止光阑受到污染；将选区光阑位于向平面的附近，通过一次放大向的范围来限制试样成像或产生电子衍射的范围。

5.电子显微镜中的像差是如何形成的？讨论如何消除各种畸变。参见复习问题。

6.什么是景深和焦深？

景深：固定像点，物体平面轴向移动时仍能保持清晰范围；焦深：固定的物点和成像

平面的轴向运动仍能保持清晰的范围。7.电子显微镜散光的原因是什么？参见复习问题。

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二

第二章复习题；

1.当电子束入射到固体样品上时，会激发什么信号？它们的特点和用途是什么？

二次电子：二次电子能量较低，在电场作用下可呈曲线运动翻越障碍进入检测器，因

而能使样品表面凹凸的各个部分都能清晰成像。二次电子强度与试样表面的几何形状、物

理和化学性质有关。1）对样品表面形貌敏感2）空间分辨率高3）信号收集效率高，是扫

描电镜成像的主要手段。

背散射电子（be）：一般来说，背散射电子的能量很高，基本上在没有电场作用的情

况下以直线进入探测器。背散射电子的强度与样品的表面形态和组成元素有关。对样品材

料的原子序数敏感，分辨率和信号采集效率低。

吸收电子(ae)：吸收电子与入射电子强度之比和试样的原子序数、入射电子的入射角、试样的表面结构有关。利用测量吸收电子产生的电流，既可以成像，又可以获得不同元素

的定性分布情况，它被广泛用于扫描电镜和电子探针中。1)随着原子序数的增大，背散射

电子增多，吸收电子较少；2)吸收电流图像的衬度正好与背散射电子图像相反。

特征X射线：以辐射的形式发射，产生特征X射线。每个元素都有自己的特征X射线，可用于微区成分分析和晶体结构研究。

俄歇电子(aue)：每一种元素都有自己的特征俄歇能谱。1)适合分析轻元素及超轻元

素2)适合表面薄层分析(<1nm)(如渗氮问题）

透射电子（TE）：如果样品厚度仅为10~20nm，透射电子主要由弹性散射电子组成，

图像清晰。如果样品很厚，相当一部分透射电子是非弹性散射电子，其能量低于E0，并且是可变的。通过磁透镜后，由于色差，成像清晰度受到影响。1）质量厚度对比效应2）

衍射效应3）衍射对比效应

感应电导：在电子束作用下，由于试样中电子电离和电荷积累，试样的局部电导率发

生变化。(电子感生电导)用于研究半导体。

荧光：（阴极发光）各种元素的荧光，具有各自的特征颜色，因此可用于光谱分析。

大多数阴极材料对杂质非常敏感，因此可以用来检测杂质。

各种物理信号产生的深度和广度：俄歇电子<1nm；二次电子<10nm；背散射电子>10nm；x射线1um

2.当电子束通过样品时，哪些因素会影响电子传输强度？加速电压、样品厚度、入射

方向、晶体结构、样品材料组成。3.简要描述次要副本和主要提取副本。辅助副本：

a按一般金相法，抛光原始试样，选择合适的浸蚀剂腐蚀试

样本表面显示内部组织；或选择新鲜骨折作为样本。B在复制的样品表面滴一滴丙酮，然后用一张比样品稍大的AC纸覆盖，用软棉球或软橡胶按压，形成均匀的无气泡负片复

制品。