10 第八章 表面分析和表面性能的检测解析
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第十章 表面分析测试
10.1 表面分析
对固体表面或界面上只有几个原子层厚的薄 层进行化学成分、表面形貌、组织结构、原子排 列、电子能态等分析的材料物理试验。
第十章 表面分析测试
表面分析内容 1）表面形貌和显微组织分析 2）表面成分分析 3）表面原子排列结构分析 4）表面电子结构分析
10.1 表面分析
4 4 35
20 30 40
5 4 3 3 2 1
50
2
60 70
5 4 3 2 1
80
1
90 100
2
图3 多道搭接激光熔覆Ni60B涂层X射线衍射分析 图谱 Fig.3 X-ray diffraction spectrum of multi-track laser cladding coating of Ni60B alloy
4.扫描隧道显微镜
10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
第十章 表面分析测试
10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
3 离子探针分析 又称离子探针显微分析。它是利用电子光学 方法将某些惰性气体或氧的离子加速并聚焦成细 小的高能离子束来轰击试样表面，使之激发和溅 射出二次离子，用质谱仪对具有不同质荷比(质量 ／电荷)的离子进行分离，以检测在几个原子深度、 数微米范围内的微区的全部元素，并可确定同位 素。它的检测灵敏度高于电子探针(见电子探针分 析)，对超轻元素特别灵敏，可检测 10(克的痕量 元素,其相对灵敏度达 10(～10(。分析速度快，可 方便地获得元素的平面分布图像。还可利用离子 溅射效应分析表面下数微米深度内的元素分布。 但离子探针定量分析方法尚不成熟。
第十章 表面分析测试
10.1 表面分析
1）表面形貌和显微组织分析 常用有光学显微镜、透射电子显微镜、扫描 电子显微镜。
第十章 表面分析测试
10.1 表面分析
2）表面成分分析 表面分析方法有数十种，其基本原理大多是 以一定能量的电子、离子、光子等与固体表面相 互作用，然后分析固体表面所放射出的电子、离 子、光子等，从而得到有关的各种信息。 常用的有离子探针、俄歇电子能谱分析和X 射线光电子能谱分析，其次还有离子中和谱、离 子散射谱、低能电子衍射、电子能量损失谱、紫 外线电子能谱等技术，以及场离子显微镜分析等。 常采用的表面成分分析手段有：俄歇电子能谱 （AES）、二次离子质谱（SIMS）。
第十章 表面分析测试
3.场离子显微镜 针尖样品， 图象中每 一个亮点都 是单个原子 的像。
10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
第十章 表面分析测试
4.扫描隧道显微镜
10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
扫描隧道显微镜 使用电子学的方法， 用一个金属针尖在 在样品表面扫描。
第十章 表面分析测试
第十章 表面分析测试
10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
1.透射电镜技术 透射电镜是以电子束透过样品经过聚焦与放大 后所产生的物像， 投射到荧光屏上或照相底片上进 行观察。透射电镜的分辨率为0.1～0.2nm，放大倍 数为几万～几十万倍。由于电子易散射或被物体吸 收，故穿透力低，必须制备更薄的超薄切片(通常为 50～100nm)。 电子束投射到样品时，可随组织构成成分的密 度不同而发生相应的电子发射，如电子束投射到质 量大的结构时，电子被散射的多，因此投射到荧光 屏上的电子少而呈暗像，电子照片上则呈黑色。称 电子密度高。反之，则称为电子密度低。
1.透射电镜技术
10.2 表面分析仪器和测wenku.baidu.com 技术简介
第十章 表面分析测试
1.透射电镜技术
10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
第十章 表面分析测试
1.透射电镜技术
10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
SiC样品的透射电镜 照片
第十章 表面分析测试
10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
2.扫描电镜 扫描电镜是用极细的电子束在样品表面扫 描，将产生的二次电子用特制的探测器收集，形 成电信号运送到显像管，在荧光屏上显示物体。
第十章 表面分析测试
10.1 表面分析
3）表面原子排列结构分析 1）直接进行原子排列结构分析，包括高压电子显 微镜、场离子显微镜和扫描隧道显微镜等。 2）采用衍射法间接分析原子排列结构，包括所有 的衍射实验：低能电子衍射、反射型高能电子衍射。
第十章 表面分析测试
10.1 表面分析
4）表面电子结构分析 最常用的是 X射线光电子能 和紫外线光电子能谱 。
第十章 表面分析测试
10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
2.扫描电镜 放大倍数数千倍，分辨率10～7nm。景 深长，可直接采用金相试样进行观察。
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2.扫描电镜
10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
第十章 表面分析测试
2.扫描电镜
谱图处理 : 没有被忽略的峰 处理选项 : 所有经过分析的元素 (已归一化) 重复次数 = 2 标准样品 : C CaCO3 1-Jun-1999 12:00 AM Cr 304不锈钢 28-Nov-2007 04:14 PM Fe Fe 1-Jun-1999 12:00 AM Ni 304不锈钢 28-Nov-2007 04:15 PM W W 1-Jun-1999 12:00 AM 元素 CK Cr K Fe K Ni K WM 总量 重量 百分比 8.02 18.48 9.63 22.65 41.22 100.00 原子 百分比 36.97 19.69 9.55 21.36 12.42
10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
第十章 表面分析测试
2.扫描电镜 微硅粉
10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
第十章 表面分析测试
10.1 表面分析
X射线衍射仪
第十章 表面分析测试
X射线衍射仪
4 3 1
Intensity
10.1 表面分析
1 2 3 4 5
-（ Ni,Fe）
CrB Cr7C3 Cr23C6 Fe3B
第十章 表面分析测试
1.透射电镜技术
10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
第十章 表面分析测试
1.透射电镜技术 与光镜相比电镜用 电子束代替了可见光， 用电磁透镜代替了光 学透镜并使用荧光屏 将肉眼不可见电子束 成像。经物镜、中间 镜、投影镜三级放大。
10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
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10.1 表面分析
对固体表面或界面上只有几个原子层厚的薄 层进行化学成分、表面形貌、组织结构、原子排 列、电子能态等分析的材料物理试验。
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表面分析内容 1）表面形貌和显微组织分析 2）表面成分分析 3）表面原子排列结构分析 4）表面电子结构分析
10.1 表面分析
4 4 35
20 30 40
5 4 3 3 2 1
50
2
60 70
5 4 3 2 1
80
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90 100
2
图3 多道搭接激光熔覆Ni60B涂层X射线衍射分析 图谱 Fig.3 X-ray diffraction spectrum of multi-track laser cladding coating of Ni60B alloy
4.扫描隧道显微镜
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3 离子探针分析 又称离子探针显微分析。它是利用电子光学 方法将某些惰性气体或氧的离子加速并聚焦成细 小的高能离子束来轰击试样表面，使之激发和溅 射出二次离子，用质谱仪对具有不同质荷比(质量 ／电荷)的离子进行分离，以检测在几个原子深度、 数微米范围内的微区的全部元素，并可确定同位 素。它的检测灵敏度高于电子探针(见电子探针分 析)，对超轻元素特别灵敏，可检测 10(克的痕量 元素,其相对灵敏度达 10(～10(。分析速度快，可 方便地获得元素的平面分布图像。还可利用离子 溅射效应分析表面下数微米深度内的元素分布。 但离子探针定量分析方法尚不成熟。
第十章 表面分析测试
10.1 表面分析
1）表面形貌和显微组织分析 常用有光学显微镜、透射电子显微镜、扫描 电子显微镜。
第十章 表面分析测试
10.1 表面分析
2）表面成分分析 表面分析方法有数十种，其基本原理大多是 以一定能量的电子、离子、光子等与固体表面相 互作用，然后分析固体表面所放射出的电子、离 子、光子等，从而得到有关的各种信息。 常用的有离子探针、俄歇电子能谱分析和X 射线光电子能谱分析，其次还有离子中和谱、离 子散射谱、低能电子衍射、电子能量损失谱、紫 外线电子能谱等技术，以及场离子显微镜分析等。 常采用的表面成分分析手段有：俄歇电子能谱 （AES）、二次离子质谱（SIMS）。
第十章 表面分析测试
3.场离子显微镜 针尖样品， 图象中每 一个亮点都 是单个原子 的像。
10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
第十章 表面分析测试
4.扫描隧道显微镜
10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
扫描隧道显微镜 使用电子学的方法， 用一个金属针尖在 在样品表面扫描。
第十章 表面分析测试
第十章 表面分析测试
10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
1.透射电镜技术 透射电镜是以电子束透过样品经过聚焦与放大 后所产生的物像， 投射到荧光屏上或照相底片上进 行观察。透射电镜的分辨率为0.1～0.2nm，放大倍 数为几万～几十万倍。由于电子易散射或被物体吸 收，故穿透力低，必须制备更薄的超薄切片(通常为 50～100nm)。 电子束投射到样品时，可随组织构成成分的密 度不同而发生相应的电子发射，如电子束投射到质 量大的结构时，电子被散射的多，因此投射到荧光 屏上的电子少而呈暗像，电子照片上则呈黑色。称 电子密度高。反之，则称为电子密度低。
1.透射电镜技术
10.2 表面分析仪器和测wenku.baidu.com 技术简介
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1.透射电镜技术
10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
第十章 表面分析测试
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10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
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10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
2.扫描电镜 扫描电镜是用极细的电子束在样品表面扫 描，将产生的二次电子用特制的探测器收集，形 成电信号运送到显像管，在荧光屏上显示物体。
第十章 表面分析测试
10.1 表面分析
3）表面原子排列结构分析 1）直接进行原子排列结构分析，包括高压电子显 微镜、场离子显微镜和扫描隧道显微镜等。 2）采用衍射法间接分析原子排列结构，包括所有 的衍射实验：低能电子衍射、反射型高能电子衍射。
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4）表面电子结构分析 最常用的是 X射线光电子能 和紫外线光电子能谱 。
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10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
2.扫描电镜 放大倍数数千倍，分辨率10～7nm。景 深长，可直接采用金相试样进行观察。
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2.扫描电镜
10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
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2.扫描电镜
谱图处理 : 没有被忽略的峰 处理选项 : 所有经过分析的元素 (已归一化) 重复次数 = 2 标准样品 : C CaCO3 1-Jun-1999 12:00 AM Cr 304不锈钢 28-Nov-2007 04:14 PM Fe Fe 1-Jun-1999 12:00 AM Ni 304不锈钢 28-Nov-2007 04:15 PM W W 1-Jun-1999 12:00 AM 元素 CK Cr K Fe K Ni K WM 总量 重量 百分比 8.02 18.48 9.63 22.65 41.22 100.00 原子 百分比 36.97 19.69 9.55 21.36 12.42
10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
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2.扫描电镜 微硅粉
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10.1 表面分析
X射线衍射仪
第十章 表面分析测试
X射线衍射仪
4 3 1
Intensity
10.1 表面分析
1 2 3 4 5
-（ Ni,Fe）
CrB Cr7C3 Cr23C6 Fe3B
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1.透射电镜技术
10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
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1.透射电镜技术 与光镜相比电镜用 电子束代替了可见光， 用电磁透镜代替了光 学透镜并使用荧光屏 将肉眼不可见电子束 成像。经物镜、中间 镜、投影镜三级放大。
10.2 表面分析仪器和测试 技术简介
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