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微观结构对磁性材料性能的作用一、微观结构简介微观结构是指材料在微观尺度下的组织结构和形态特征。
对于磁性材料而言，其微观结构包括原子排列、晶体结构、晶粒尺寸、晶界、相组成以及缺陷等多个方面。
这些微观结构特征对磁性材料的性能有着至关重要的影响。
原子排列方式决定了磁性材料中磁矩的相互作用方式。
在一些磁性材料中，原子按照特定的晶格结构排列，使得相邻原子的磁矩能够相互耦合，从而产生宏观的磁性。
例如，在铁磁性材料中，原子的排列方式使得相邻原子的磁矩趋于平行排列，这种平行排列的磁矩在宏观上表现为较强的磁性。
不同的原子排列方式会导致不同的磁相互作用，进而影响磁性材料的磁性强度、居里温度等性能指标。
晶体结构也是影响磁性材料性能的重要因素。
常见的磁性材料具有多种晶体结构，如体心立方结构、面心立方结构、密排六方结构等。
不同的晶体结构具有不同的对称性和原子堆积方式，这会影响电子的能带结构和磁矩的分布。
例如，在体心立方结构的铁磁性材料中，电子的能带结构使得在某些能量范围内电子的自旋态具有较高的占据概率，从而增强了材料的磁性。
晶体结构还会影响磁性材料的各向异性，即磁性在不同方向上的差异。
某些晶体结构可能导致磁性材料在特定方向上具有更强的磁性，这种各向异性对于磁性材料在一些特定应用中的性能表现至关重要。
晶粒尺寸和晶界对磁性材料的性能同样有着不可忽视的作用。
晶粒是晶体材料中的小颗粒，其尺寸大小会影响磁性材料的许多性能。
较小的晶粒尺寸通常会导致材料的磁性增强。
这是因为较小的晶粒具有较大的比表面积，使得晶界面积相对较大。
晶界处的原子排列较为混乱，会对磁矩的排列产生影响。
一方面，晶界可以阻碍磁畴壁的移动，从而提高材料的矫顽力，即抵抗磁性反转的能力。
另一方面，晶界处的原子结构变化也可能会影响材料的磁化过程，使得材料更容易被磁化或者具有更高的饱和磁化强度。
然而，晶粒尺寸过小也可能会带来一些不利影响，比如会增加材料的内应力，导致材料的机械性能下降，进而影响其在实际应用中的可靠性。
材料结构分析习题解析材料结构分析习题解析⼀、名词解释：球差:由于电⼦透镜中⼼区域和边缘区域对电⼦会聚能⼒不同⽽使得与光轴夹⾓不同的光线交于光轴不同位置，在像平⾯上形成⼀个圆形的弥散斑。
⾊差：是电⼦能量不同，从⽽波长不⼀造成的景深：在保持像清晰的前提下，试样在物平⾯上下沿镜轴可移动的距离或者说试样超过物平⾯所允许的厚度焦深：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分辨率：指所能分辨开来的物⾯上两点间的最⼩距离明场成像：只让中⼼透射束穿过物镜光栏形成的衍衬像称为明场镜。
暗场成像：只让某⼀衍射束通过物镜光栏形成的衍衬像称为暗场像。
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。
消光距离：电⼦束强度由极⼤到极⼩再到极⼤完成⼀个周期变化沿⼊射束⽅向所经历的距离菊池花样：平⾏⼊射束经单晶⾮弹性散射失去很少的能量随后⼜与⼀组反射⾯满⾜布拉格定律发⽣弹性散射产⽣的由亮暗平⾏线对组成的⼀种花样。
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。
双光束条件：电⼦束穿过样品后，除透射束外，只有⼀族晶⾯严格符合布拉格条件，其他⼤⼤偏离布拉格条件，结果衍射花样除了透射斑外，只有⼀个衍射斑强度较⼤，其他衍射斑强度基本忽略，这种情况为双光束条件电⼦背散射衍射：在扫描电⼦显微镜中，利⽤⾮弹性散射的背散射电⼦与晶体衍射后，在样品的背⾯得到的菊池衍射结果⼆次电⼦：⼊射电⼦轰击试样，试样表层5~50A深度内原⼦的外层电⼦受激发⽽发射出来的电⼦背散射电⼦：⼊射电⼦在试样内经过⼀次或⼏次⼤⾓度弹性散射或⾮弹性散射后离开试样表⾯的电⼦，具有较⾼的能量，可从试样较深部位射出。
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：四⼤系统:电⼦光学系统,真空系统,供电控制系统,附加仪器系统。
透射电子显微技术在材料位错研究中的进展摘要：晶体中位错的透射电子显微分析是研究晶体形变微观机制的关键手段。
利用透射电子显微镜可直接观察到材料结构中的位错，因而TEM在材料的位错的研究中得到了广泛的应用。
本文主要综述了透射电子显微分析在研究材料位错中的最新进展。
关键词：TEM；位错；显微分析1、透射电子显微镜研究位错的基本方法材料的性能组织都是敏感的。
组织本身又取决于化学成分、热处理及加工过程。
因此，要了解材料的特性，并便于设计新材料或改进原有材料，需要以尽可能高的分辨能力描述材料的成分和显微组织特性。
这种描述要求运用显微镜、衍射及摄谱技术等先进而精密的分析方法。
正是在这一方面，电子显微镜由于具备进行物理分析及化学分析所需要的各种功能而被认为是一种极好的仪器。
其中位错是晶体材料最常见的一种内部微观缺陷，即原子的局部不规则排列（晶体学缺陷）。
从几何角度看，位错属于一种线缺陷，可视为晶体中已滑移部分与未滑移部分的分界线，其存在对材料的物理性能，尤其是力学性能，具有极大的影响。
刃位错和螺位错是主要的两种位错类型。
然而实际晶体中存在的位错往往是混合型位错，即兼具刃型和螺型位错的特征。
利用透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）可直接观察到材料微结构中的位错。
TEM观察的第一步是将金属样品加工成电子束可以穿过的薄膜。
在没有位错存在的区域，电子通过等间距规则排列的各晶面时将可能发生衍射，其衍射角、晶面间距及电子波长之间满足布拉格定律（Bragg's law）。
而在位错存在的区域附近，晶格发生了畸变，因此衍射强度亦将随之变化，于是位错附近区域所成的像便会与周围区域形成衬度反差，这就是用TEM观察位错的基本原理，因上述原因造成的衬度差称为衍射衬度。
这种衬度对晶体结构和取向十分敏感，当试样中某处含有晶体缺陷时，意味着该处相对于周围完整晶体发生了微小的取向变化，导致了缺陷处和周围完整晶体具有不同的衍射条件，将缺陷显示出来。
XRD：X-ray diffractionEM（电子显微镜）:electron microscopeTEM :transmission electron microscopeSEM :scanning electron microscopeWDS :wavelength -dispersive spectrometerEDS :energy-dispersive spectrometer电子探针显微分析（EPMA）：electron probe micro-analysis扫描透射电子显微镜（STEM）:scanning transmission electron microscope Mosaic structure 亚结构第一章X射线的性质X-ray tube X射线管target 靶Focal spot 焦点Characteristic X-ray 特征X射线Auger 俄歇Filter 滤波片第二章X射线的方向unit cell单胞Amorphous非晶Lattice constant（parameter )晶格常数cubic立方Tetragonal正方hexagonal 六方Incident angle入射角o Angle of diffraction衍射角bragg’s law 布拉格定律rder of reflection 反射级数Reflection 反射Laue equation劳埃方程powder method 粉末法Rotating-crystal method 周转晶体法第三章X射线的衍射强度Structure factor 结构因子system extinction系统消光polarization factor 极化因子atomic scattering factor原子散射因子第四章多晶体分析方法diffractometer 衍射仪proportional counter正比计数器Geiger counter 盖革计数器scintillation counter 闪烁计数器lithium-drifted silicon detector 锂漂移硅检测器第五章X射线物相分析PDF : powder diffraction file ASTM :美国材料实验协会哈氏索引（Hanawalt），芬克索引（Fink Index）和戴维字母索引（Alphabetical Index）Preferred orientation 织构（择优取向）第六章宏观应力测定residual stress（残余应力）stress of the first kind（第一类应力）tertiary stress (第三应力) stress of the second kind （第二类应力）第七章电子光学基础resolution ratio（distinguishability)分辨率electromagnetic lens电磁透镜pole piece 极靴aberration像差spherical aberration球面像差Diffraction aperture 选区光阑objective aperture 物镜光阑condenser lens aperture聚光镜光阑Astigmatic像散chromatic aberration 色差depth-of-field（field depth，scene depth）景深focal length焦长第八章透射电子显微镜aperture 光阑Object glass (objective )物镜Beam tilt 电子束倾斜beam shift 电子束移动第九章复型技术replication 复型mass thickness contrast质厚衬度Inelastic scattering 非弹性散射第十章电子衍射Normal lattice and reverse lattice正点阵和倒易点阵Ewald Sphere爱瓦尔德球Excitation error 偏移矢量Plane of a zone 晶带面Crystallographic axis 晶轴zone axis 晶带轴Reciprocal lattice expansion 倒易点阵扩展Kinematically forbidden reflection 结构消光camera length 相机常数Electron diffraction (pattern ) 电子衍射花样Twin 孪晶kikuchi lines 菊池线第十一章晶体薄膜衍射成像分析Thin foil 薄膜diffraction contrast 衍射衬度diffraction bright field 明场Dark field 暗场extinction distance消光距离contrast衍射衬度偏离矢量equal thickness fringes等厚条纹equal inclination fringes等倾条纹stacking fault 层错Dislocation 位错edge dislocation 刃位错Screw dislocation 螺位错Invisibility criterion 不可见判据第十二章扫描电子显微镜Secondary electron 二次电子Backscattered electron 背散射电子auger electron 俄歇电子Cathodoluminescence 阴极荧光beam scan 电子束扫描。
