(完整word版)电子显微分析试题级答案(中南大学)

材料结构分析

一、名词解释：

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。电

子通过透镜时的折射近轴电子要厉害的多，以致两者不交在一点上，结果在象平面成了一个满散圆斑。

色差：是电子能量不同，从而波长不一造成的

2、景深：保持象清晰的条件下，试样在物平面上下沿镜轴可移动的距离或试样超越物平面

元件的距离。

焦深：在保持像清晰的前提下，象平面沿镜轴可移动的距离或者说观察屏或照相底板沿镜轴所允许的移动距离

3、分辨率：所能分辨开来的物平面上两点间的最小距离，称为分辨距离

4、明场像：采用物镜光阑将衍射束挡掉，只让透射束通过获得图像衬度得到的图像。

5、暗场像：用物镜光阑挡住透射束及其余衍射束，而只让一束强衍射束通过光阑所的图像。中心暗场像：入射电子束相对衍射晶面倾斜角，此时衍射斑将移到透镜的中心位置，该

衍射束通过物镜光栏形成的衍衬像称为中心暗场成像。

衬度：试样不同部位由于对入射电子作用不同，经成像放大系统后，在显示装置上显示的强度差异。

6、消光距离：衍射束的强度从0逐渐增加到最大，接着又变为0时在晶体中经过的距离。

7、菊池花样：由入射电子经非弹性不相干散射，失去很少能量，随即入射到一定晶面时，

满足布拉格定律，产生布拉格衍射，衍射圆锥与厄瓦尔德球相交，其交线放大后在底片投影出的由亮暗平行线对组成的花样。

8、衍射衬度：由于晶体试样满足布拉格反射条件程度差异以及结构振幅不同而形成的电子

图像反差，它仅属于晶体结构物质。

9、双光束条件：假设电子束穿过样品后，除了透射束以外，只存在一束较强的衍射束精确

地符合布拉格条件，其它的衍射束都大大偏离布拉格条件。作为结果，衍射花样中除了透射斑以外，只有一个衍射斑的强度较大，其它的衍射斑强度基本上可以忽略，这种情况就是所谓的双光束条件。

10、电子背散射衍射：当入射电子束在晶体样品中产生散射时，在晶体内向空间所有方向发

射散射电子波。如果这些散射电子波河晶体中某一晶面之间恰好符合布拉格衍射条件将发生衍射，这就是电子背散射衍射。

11、二次电子：在入射电子束作用下被轰击出来并离开样品表面的样品的核外电子叫做二次电子。

12、背散射电子：被固体样品中原子反射回来的一部分入射电子，又分弹性背散射电

子和非弹性背散射电子。

二、简答

1．透射电镜主要由几大系统构成?各系统之间关系如何?

答：电镜一般是由电子光学系统、真空系统和供电系统三大部分组成。

其中电子光学系统是其核心，其他系统为辅助系统。

2．照明系统的作用是什么?它应满足什么要求?

答：照明系统包括电子枪和聚光镜2个主要部件，它的功用主要在于向样品及成像系统提供亮度足够的光源。电子束流，对它的要求是输出的电子束波长单一稳定，亮度均匀一致，调整方便，像散小。它应满足明场和暗场成像需求。（刘：产生发射会聚出一定能量的电子束，发射的电流稳定性要好，电流组打狗，电子束能量集中，电子束相干性好，单色性好。）

3．成像系统的主要构成及其特点是什么?

答：成像系统主要由物镜、中间镜和投影镜及物镜光阑和选区光阑组成

物镜：强激磁短焦距，放大倍数高，100~300倍

中间镜：弱激磁长焦距，放大倍数0~20倍，当放大倍数大于1，用来进一步放大物象，小于1用来缩小物象

投影镜：强激磁短焦距，激磁电流固定，景深焦长很大

物镜光阑：装在物镜后焦面，直径20-120um，无磁金属制成。

选区光阑：装在物镜像平面上，直径20-400um.

4．分别说明成像操作与衍射操作时各级透镜(像平面与物平面)之间的相对位置关系，并画出光路图。

答：成像：试样在物镜的物平面上，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。

衍射：试样在物镜的物平面上，物镜的后焦面是中间镜的物平面，中间镜的像平面是投影镜的物平面。

5．说明多晶、单晶及非晶衍射花样的特征及形成原理。

答：单晶：明锐，周期性排布的衍射斑点，可以找到一个平行四方形，通过平移这个平行四边形，可得所有像每一个斑点对应一个面，可视为倒易面的投影，因此具有周期性。

多晶：样品中各晶粒同名晶面倒易点集合形成倒易球面，倒易球面与反射球相交为圆环，因此各晶粒同名面形成以入射电子束轴2 为半锥角的衍射圆锥，各圆锥与感光平板相交，形成衍射圆环像。明锐的衍射环，或由斑点组成的环，同一组晶面倒易矢量因位相不同形成倒易球，与反射球相交成环。

非晶：模糊的环带，晶面随机分布，衍射无规律性。

6．制备薄膜样品的基本要求是什么?具体工艺过程如何?双喷减薄与离子减薄各适用于制备

什么样品?

答：样品的基本要求：

1）薄膜样品的组织结构必须和大块样品相同，在制备过程中，组织结构不变化；

2）样品相对于电子束必须有足够的透明度

3）薄膜样品应有一定强度和刚度，在制备、夹持和操作过程中不会引起变形和损坏；

4）在样品制备过程中不允许表面产生氧化和腐蚀。

样品制备的工艺过程

1) 切薄片样品

2) 预减薄

3) 终减薄

离子减薄：

1）不导电的陶瓷样品

2）要求质量高的金属样品

3）不宜双喷电解的金属与合金样品

双喷电解减薄：

1）不易于腐蚀的裂纹端试样

2）非粉末冶金试样

3）组织中各相电解性能相差不大的材料

4）不易于脆断、不能清洗的试样

7．什么是衍射衬度?它与质厚衬度有什么区别?

答：由于样品中不同位相的衍射条件不同而造成的衬度差别叫衍射衬度。它与质厚衬度的区别：

（1)质厚衬度是建立在原子对电子散射理论基础上的，而衍射衬度则是利用电子通过不同位相粒时的衍射成像原理而获得的衬度，利用了布拉格衍射角。

（2)质厚衬度利用样品薄膜厚度的差别和平均原子序数的差别来获得衬度，而衍射衬度则是利用不同晶粒的晶体学位相不同来获得衬度。

（3)质厚衬度应用于非晶体复型样品成像中，而衍射衬度则应用于晶体薄膜样品成像中。（衍射衬度：由于晶体薄膜的不同部位满足布拉格衍射条件的程度有差异以及结构振幅不同而形成电子图像反差。它仅属于晶体物质，对于非晶体试样是不存在的。

质厚衬度：由于试样的质量和厚度不同，各部分对入射电子发生相互作用，产生的吸收与散射程度不同，而使得透射电子束的强度分布不同形成反差。

区别：衍射衬度利用不同晶粒晶体学位相不同获得衬度，利用于晶体薄膜样品中；质厚衬度利用薄膜样品厚度差别和原子序数差别来获得衬度，利用于非晶体复型样品成像中）

8．图说明衍衬成像原理，并说明什么是明场像、暗场像和中心暗场像。（图）答：设薄膜有A、B两晶粒