材料特性表征 第一篇 组织形貌分析
作业题
1. 光学显微镜的分辨本领和数值孔径？
r 。定义为透镜能分辨的最
提高分辨率的方法：使用低波长光源，增大介质n 值，增大孔径角，提高对比度。 光学显微镜数值孔径NA= nsinα是物镜前透镜与被检物体之间介质的折射率（n ）和半孔径角（α）的正弦之乘积
2. 什么是电子显微分析？电子显微分析的特点是什么？
电子显微分析是利用聚焦电子束与试样物质相互作用产生的各种物理信号分析试样物质的微区形貌、晶体结构和化学组成。
电子显微分析的特点：(1) 可以在极高放大倍率下直接观察试样的形貌、结构，选择分析区域。分辨率高：0.2~0.3nm; 放大倍数高：20~30 万倍 (2) 是一种微区分析方法，具有高度分辨率，成像分辨率达到0.2~0.3mm,可直接分辨原子，能进行nm 尺度的晶体结构及化学组成分析。(3) 各种电子显微镜分析仪器日益向多功能、综合性方向发展，可以进行形貌、物相、晶体结构和化学组成等的综合分析
3. 电子波长由什么决定？
电子波波长与电子运动速度的关系：mv
h =
λ 所以电子波长由电子运动速度决定。
4. 什么是静电透镜和磁透镜？各有什么特点？
静电透镜：能使电子波折射聚焦的具有旋转对称等电位曲面簇的电极装置。 磁透镜：能使电子波聚焦的具有旋转对称非均匀的磁极装置。
5. 电磁透镜的像差有哪几种？
电磁透镜的像差分成两类：第一是因为透镜磁场几何上的缺陷造成的，叫做几何像差，包括球面像差、像散和像畸变。
第二是由于电子波长或者能量非单一性而引起的，与多色光相似，叫做色差。
6. 电磁透镜的场深？
电磁透镜的场深或景深：在保持象清晰的前提下，试样在物平面上下沿镜轴可移
动的距离，或者说试样超越物平面所允许的厚度。
7. 电子的弹性散射有什么特点？用于什么分析？
如果在散射过程中入射电子只改变方向，但其总动能基本上无变化，则这种散射称为弹性散射。弹性散射的电子符合布拉格定律。携带有晶体结构、对称性、取向和样品厚度等信息。在电子显微镜中用于分析材料的结构。
8. 简述透射电镜的工作原理。
透射电子显微镜：是以波长极短的电子束作为照明源，用电子透镜聚焦成像的一种具有高分辨本领、高放大倍数的电子光学仪器。
9. 透射电镜光学成像系统的结构分为哪几部分？
物镜、中间镜、投影镜
10. 透射电镜分析有哪些应用？
用于微区厚度、平均原子序数、晶体结构及位向分析
11. 简述扫描电镜的各种类型电子枪的性能和特点。
αα
αmin 22tan 2d X X D f =?=
热阴极电子枪依靠电流加热灯丝，使灯丝发射热电子，并通过阳极和灯丝之间的强电场加速得到高能电子束。包括发卡式钨灯丝热阴极电子枪、六硼化镧热阴极电子枪
钨灯丝电子枪:发射效率较低，直径大
六硼化镧阴极发射率比较高，有效发射截面小（直径约为20 um），亮度和电子束直径等性能都比钨阴极好。
场发射电子枪利用靠近曲率半径很小的阴极尖端附近的强电场，使阴极尖端发射电子
在样品表面可以获得3-5nm的电子束斑
12.扫描电镜图像的衬度有哪几种？这几种衬度是如何形成的？
扫描电镜图像的衬度有二次电子形貌衬度、背散射电子形貌衬度和成分衬度。
二次电子形貌衬度的形成：由于二次电子的信息主要来自试样表面层5-10nm的深度范围，所以表面形貌特征对二次电子的发射系数（也称发射率）有很大影响。在试样表面凸凹不平的部位，入射电子束的作用所产生的二次电子的信号的强度要比在试样表面其他平坦的部分产生的信号强度大，因而形成表面形貌衬度。
背散射电子形貌衬度的形成：同二次电子一样，样品表面的形貌也影响着背散射电子的产率，在α角较大（尖角）处，背散射电子的产率高，在α角较小（平坦）处，背散射电子的产率低，但其分辨率远比二次电子低。
背散射电子成分衬度的形成：如果试样表面存在不均匀的元素分布，则平均原子序数较大的区域将产生强的被散射电子信号，因而在被散射电子像上显示出较亮的衬度；反之平均原子序数较小的区域在被散射电子像上是暗区。
13.扫描电镜试样有什么要求及如何制备？