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材料测试与研究方法重点一．名词解释相对强度：同一衍射图中各个衍射线的绝对强度的比值。
积分强度：扣除背影强度后衍射峰下的累积强度。
透射电镜的点线分辨率：点分辨率表示电镜所能分辨的两个点之间的最小距离；线分辨率表示电镜所能分辨的两条线之间的最小距离。
拉曼效应：散射光的散射强度中约有1%的光频率与入射光束的频率不同。
除了在入射光频率处有一强的瑞利散射线以外，在他的较高（反斯托克斯线）和较低频率（斯托克斯线）还有比他弱的多的谱线。
化学位移：由于原子所处的化学环境不同，而引起的原子内壳层电子结合能的变化，在谱图上表现为谱线的位移。
Moseley定律：对于一定线性系的某条谱线而言其波长与原子序数平方近似成反比关系。
差热分析：在程序控制温度下，测量物质和参比物的温度差与温度关系的一种方法。
（DTA）差示扫描量热法：把试样和参比物的温度差保持为零时，所需要的能量对时间关系的一种技术。
（DSC）拉曼位移：拉曼散射光与入射光频率之差。
系统消光：把由于Fhkl=0而使衍射线有规律的消失的现象称为系统消光。
x射线衍射方向：是两种相干波的光程差是波长整数倍的方向。
明暗场像：用物镜光栏挡去衍射束，让透射束成像，有衍射的为暗像，无衍射的为明像，这样形成的为明场像；用物镜光栏挡去透射束和其余衍射束，让一束强衍射成像，则无衍射的为暗像，又衍射的为明像，这样形成的为暗场像。
二次电子：在入射电子作用下被轰出并离开样品表面的原子的核外电子。
背散射电子：入射电子与试样相互作用经多次散射后，重新逸出试样表面的电子。
光电效应：当具有一定能量hv的入射光子与样品的原子互相作用时，单个光子把全部能量交换给原子某壳层上一个受束缚的电子，这个电子就获得能量。
如果该能量大于电子的结合能Eb，该电子就将脱离原来受束缚的能级；若还有多余的能量可以使电子克服功函数w，则电子就成为自由电子，并获得一定动能Ek并且hv=Eb+Ek+W。
该过程称为光电效应。
二，简答题1.X射线谱有哪两种类型？其含义是什么？两种类型：连续x射线谱和特征x射线谱。
材料分析(不完全整理) 卜1.名词解释吸收限：um随λ的变化是不连续的，期间被尖锐的突变分开，突变对应的波长为K吸收限.短波限：连续X射线谱在短波方向上有一个波长极限，称为短波限λ。
它是由光子一次碰撞就耗尽能量所产生的X射线.景深(Df)：透镜物平面允许的轴向偏差定义为透镜的景深。
或者说试样超越物平面所允许的厚度。
焦长（Dl)：透镜像平面允许的轴向偏差定义为焦长（深），或者说观察屏或照相底版沿镜轴所允许的移动距离。
差热分析（DTA）：在程序控制温度条件下，测量样品与参比物之间的温度差与温度关系的一种热分析方法。
热重分析：是指在程序温度控制下，测量物质的质量（m）与温度关系的一种技术。
ICTA的命名是Thermogravimetry，我国的标准命名是“热重法”简称“TG”。
明场成像：让投射束通过物镜光阑而把衍射束挡掉得到的图像衬度的方法叫做明场成像暗场成像：将明场成像中物镜光阑的位置移动一下，使其光阑套住hkl斑点而把透射束挡掉就得到图像衬度的方法叫暗场成像置信度：采用一种概率的陈述方法，也就是数理统计中的区间估计法，即估计值与总体参数在一定允许的误差范围以内，其相应的概率有多大，这个相应的概率称作置信度。
检出限：用于表示在适当置信度下，能检测出的待测元素的最小浓度或最小质量。
像衬度：像衬度是图像上不同区域间明暗程度的差别。
透射电镜的像衬度来源于样品对入射电子束的散射。
荧光X射线：由X射线激发所产生的特征X射线称为二次特征X射线或荧光X 射线。
*试分析下属工件选择一样恰当的的仪器分析方法1.某结构件残余应力的测定--XRD（X射线衍射）2.测定某件金属的熔点或比热容 --DTA（差热分析/DSC（差示扫描量热分析）3.首饰中所含元素的无损检--EPMA（电子探针）/EDS（能谱仪）/WDS（波谱仪）4.测定某种废水中的微量元素含量—AAS（原子吸收光谱）/AES（原子发射光谱）5.测定纳米粉末的晶形及晶粒度的大小-- XRD（X射线衍射）材料端口形貌观察—SEM（扫描电子显微镜）/TEM复型（透射电镜复型）7.区别TiAl3、TI3AL-- XRD（X射线衍射）8.分析材料的热稳定性—TG（热重分析）9有机物材料的鉴别—FTIR（红外光谱分析）1.晶粒度的测定用XRD2.有机物FTIR3.热重分析TG4. 扫描电镜的微观组成：5. 二次电子6. X 射线衍射仪的核心部件：测角仪第一章1.伦琴把引起奇异现象的未知射线称作X 射线2.特征X 射线谱实验规律①激发电压Uk ＞ UL ＞ ……. ②同系各谱线存在 λ k β ＜ λ k α ③ 特征谱线位置（波长）仅与靶材(Z)有关，而与U 无关。
电镜复习材料第一章概述1、电子显微镜的发展德国人Ruska 1938年制造出一台真正实用的电子显微镜，其分辨率为10nm ，比光镜提高了20倍。
由于Ruska 在电子显微镜方面作出的巨大贡献，他被誉为电子显微镜之父。
2、电子显微镜发展的理论基础Broglie 的粒子波动性理论Busch 的电磁场对电子具有会聚作用的理论3、电子显微镜的类型（知道，了解）透射电子显微镜（transmission electron microscope ，TEM ）扫描电子显微镜（scanning electron microscope ，SEM ）扫描透射电镜（scanning electron microscope, STEM ）分析电子显微镜（analysis electron microscope, AEM ）高压电子显微镜（high voltage electron, HVEM ）扫描隧道显微镜（scanning tunneling microscope ，STM ）原子力显微镜（atomic force microscope ，AFM ）第二章电子显微镜的基本理论1、分辨率和有效放大倍数的关系M 有=δ人眼/δ仪 2、影响分辨率的因素Λ为照明光的波长；a 为孔径角的一半，n 为透镜和样品之间介质的折射率。
其中n 。
Sina 称为数值孔径。
3、电子束的特性：电子束是由带负电荷的电子组成的一种阴极射线流，高速运动的电子也具有粒子性和波动性。
电子束的波动性和可折射性是构成电镜的理论基础。
4、电子波的波长和加速电压、分辨率的关系加速电压越高，电子波的波长越短。
电子波的波长越高，分辨率越高。
5、电子束与样品的相互作用：电子束轰击样品时，与样品物质原子及核外电子发生弹性或非弹性散射作用，产生带有样品信息的各种电子讯号。
电子束与样品的相互作用是电子在样品中运动、扩散、激发以及能量传递的复杂的物理过程。
电子束和样品相互作用后产生的各种信息：透射电子（TE ）、二次电子（SE ）、背散射电子（BE ）、俄歇电子（AE ）、 X 射线等电子信号透射电子：根据透射电子所带的样品信息转换成图像二次电子：可以反映样品表面的形貌，是扫描电镜成像的基础背散射电子：可以反映样品的表面形貌和成分的差异。
材料研究方法重点第四章电子显微分析这一章节是出题很多的一个章节电子显微分析主要由三部分组成4.2 透射电镜 4.3 扫描电镜 4.4 电子探针仪4.1引言中重要的内容有两个知识点.一个是分辨本领的定义以及光学显微镜分辨本领的极限,这个知识点过去就考过.另外一个知识点是透射电镜分辨本领的影响因素.理解此处内容要注意图4.2 历年真题有：9. 为何电子显微分析可以获得较光学显微分析高得多的分辨率。
这道题比较容易解答。
答案就在4.1的第一页。
4.2 透射电镜(TEM)TEM有两个知识点必须掌握（一）射电镜样品制备原理（4.2.3）（二）射电镜的三个衬度1.质厚衬度（4.2.4）质厚衬度的内容都应该熟记于心，尤其是图4.19质厚衬度形成原理，应能完整画出。
2.衍射衬度（4.2.6）衍射衬度远离需要掌握。
图4.24衍射效应光路原理也很重要。
4.2.6.2衍射衬度光路分析作为阅读内容就可以了，这方面内容的理论性太强了，同济大学的考题很难把这方面的内容涉及到。
3.位相衬度（4.5.2）位相衬度非考纲内容中，但掌握它就基本上掌握了透射电镜的基本原理，它是三个基本衬度利于对透镜的进一步了解。
4.2.5透射电镜的电子衍射为透射电镜中的另一重点内容。
TEM中的电子衍射能够给出晶体样品内部结构信息，可以确定某一微区的点阵类型，点阵常数和晶向关系等晶体学类型。
使 TEM即可以观察晶体样品微区组织形态，又可对其进行原位晶体结构分析。
.2.5.2TEM电子衍射的特点也可能出上一道比较TEM与电子衍射的特点与XRD电子衍射的特点的题目。
这里去年出题了，题目是：详述电子衍射和X射线衍射的异同点这道题是研究生复习题中的原题。
下面是一个好消息：4.2.5.3简单电子衍射花样的分析，4.2.5.4多晶衍射花样的分析这些内容作为阅读内容就行了。
这方面的内容不会直接出：给出图4.27的衍射花样花样，让分析它属于那种晶系？这样的题。
但是要知道的是：除了XRD这个确定物相的手段外，还要知道TEM电子衍射这个手段。
1.透射电镜中有哪些主要光阑? 分别安装在什么位置? 其作用如何?答：主要有三种光阑：①聚光镜光阑。
在双聚光镜系统中,该光阑装在第二聚光镜下方。
作用:限制照明孔径角。
②物镜光阑。
安装在物镜后焦面。
作用: 提高像衬度；减小孔径角从而减像差；进行暗场成像。
③选区光阑:放在物镜的像平面位置。
作用: 对样品进行微区衍射分析。
2.决定X 射线强度的关系式是试说明式中各参数的物理意义?3.比较物相定量分析的外标法、内标法、K 值法、直接比较法和全谱拟合法的优缺点？答：外标法就是待测物相的纯物质作为标样以不同的质量比例另外进行标定，并作曲线图。
外标法适合于特定两相混合物的定量分析，尤其是同质多相（同素异构体）混合物的定量分析。
内标法是在待测试样中掺入一定量试样中没有的纯物质作为标准进行定量分析，其目的是为了消除基体效应。
内标法最大的特点是通过加入内标来消除基体效应的影响，它的原理简单，容易理解。
但它也是要作标准曲线，在实践起来有一定的困难。
K 值法是内标法延伸。
K 值法同样要在样品中加入标准物质作为内标，人们经常也称之为清洗剂。
K 值法不作标准曲线，而是选用刚玉Al O 作为标准物质，直接比较法通过将待测相与试样中存在的另一个相的衍射峰进行对比，求得其含量的。
直接法好处在于它不要纯物质作标准曲线，也不要标准物质，它适合于金属样品的定量测量。
4磁透镜的像差是怎样产生的? 如何来消除和减少像差?像差分为球差,像散,色差.球差是磁透镜中心区和边沿区对电子的折射能力不同引起的.增大透镜的激磁电流可减小球差.像散是由于电磁透镜的周向磁场不非旋转对称引起的.可以通过引入一强度和方位都可以调节的矫正磁场来进行补偿.色差是电子波的波长或能量发生一定幅度的改变而造成的.稳定加速电压和透镜电流可减小色差5别从原理、衍射特点及应用方面比较X 射线衍射和透射电镜中的电子衍射在材料结构分析中的异同点。
原理: X射线照射晶体，电子受迫振动产生相干散射；同一原子内各电子散射波相互干涉形成原子散射波；晶体内原子呈周期排列，因而各原子散射波间也存在固定的位相关系而产生干涉作用，在某些方向上发生相长干涉，即形成衍射。
Ｘ射线：波长很短的电磁X射线的本质是什么？答：X射线是一种电磁波，有明显的波粒二象性。
特征Ｘ射线：是具有特定波长的X射线，也称单色X射线。
连续Ｘ射线：是具有连续变化波长的X射线，也称多色X射线。
荧光Ｘ射线：当入射的X射线光量子的能量足够大时，可以将原子内层电子击出，被打掉了内层的受激原子将发生外层电子向内层跃迁的过程，同时辐射出波长严格一定的特征X射线x射线的定义性质连续X射线和特征X射线的产生X射线是一种波长很短的电磁波X射线能使气体电离，使照相底片感光，能穿过不透明的物体，还能使荧光物质发出荧光。
呈直线传播，在电场和磁场中不发生偏转；当穿过物体时仅部分被散射。
对动物有机体能产生巨大的生理上的影响，能杀伤生物细胞。
连续X射线根据经典物理学的理论，一个带负电荷的电子作加速运动时，电子周围的电磁场将发生急剧变化，此时必然要产生一个电磁波，或至少一个电磁脉冲。
由于极大数量的电子射到阳极上的时间和条件不可能相同，因而得到的电磁波将具有连续的各种波长，形成连续X射线谱。
特征X射线处于激发状态的原子有自发回到稳定状态的倾向，此时外层电子将填充内层空位，相应伴随着原子能量的降低。
原子从高能态变成低能态时，多出的能量以X射线形式辐射出来。
因物质一定，原子结构一定，两特定能级间的能量差一定，故辐射出的特征X射波长一定。
4 简述材料研究X射线试验方法在材料研究中的主要应用精确测定晶体的点阵常数物相分析宏观应力测定测定单晶体位相测定多晶的织够问题．X 射线衍射分析，在无机非金属材料研究中有哪些应用？（8分）答：1. 物相分析：定性、定量2. 结构分析：a、b、c、α、β、γ、d3. 单晶分析：对称性、晶面取向—晶体加工、籽晶加工4. 测定相图、固溶度5. 测定晶粒大小、应力、应变等情况X射线衍射的几何条件是d、θ、λ必须满足什么公式？写出数学表达式，并说明d、θ、λ的意义。
（5分）答：. X射线衍射的几何条件是d、θ、λ必须满足布拉格公式。
电镜知识点电镜是一种具有高分辨率的显微镜，能够观察到微观尺度下的物质结构和特征。
它在科学研究、医学诊断和工业生产等领域起着重要作用。
本文将逐步介绍电镜的原理、类型和应用。
1.原理电镜利用电子束取代了光线束，以实现更高的分辨率。
电子束具有较短的波长，使得电镜能够观察到更小的物体和更细微的结构。
电子束通过透镜系统进行聚焦和放大，然后与物体相互作用，形成显微图像。
2.类型电镜主要分为两种类型：透射电镜和扫描电镜。
2.1 透射电镜透射电镜通过物体的透明部分传递电子束，形成投影图像。
它能够观察到物体的内部结构和成分。
透射电镜常用于研究生物样品、材料和纳米颗粒等。
2.2 扫描电镜扫描电镜通过扫描物体表面的电子反射，形成显微图像。
它能够观察到物体的表面形貌和微观结构。
扫描电镜常用于研究材料表面、昆虫结构和微电子器件等。
3.应用电镜在多个领域有广泛的应用。
3.1 生物科学电镜被广泛应用于生物科学领域，用于观察细胞结构、病毒、蛋白质和细菌等微生物。
它可以帮助科学家研究生物体的组织结构、功能和相互作用。
3.2 材料科学电镜在材料科学研究中发挥着重要作用。
它可以观察到材料的晶体结构、界面、缺陷和纳米颗粒等。
这对于改进材料的性能和开发新材料具有重要意义。
3.3 医学诊断电镜在医学诊断中也有应用。
它可以帮助医生观察和诊断病理标本中的细胞结构和病变情况，从而提供准确的诊断和治疗方案。
3.4 工业生产电镜在工业生产中被广泛使用。
它可以用于质量控制、产品检测和故障分析等方面。
通过观察材料的微观结构和表面形貌，可以提高产品质量和生产效率。
总结：电镜是一种重要的科学工具，能够观察到微观尺度下的物质结构和特征。
透射电镜和扫描电镜是常用的电镜类型。
电镜在生物科学、材料科学、医学诊断和工业生产等领域有广泛的应用。
通过电镜的使用，我们可以深入了解微观世界，推动科学研究和技术发展的进步。
电子衍射及透射电镜、扫描电镜和电子探针分析复习提纲透射电镜分析部分：4.TEM的主要结构，按从上到下列出主要部件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、第一聚光镜、第二聚光镜、聚光镜光阑、样品台、物镜光阑、物镜、选区光阑、中间镜、投影镜、双目光学显微镜、观察窗口、荧光屏、照相室。
5. TEM和光学显微镜有何不同？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.几何像差和色差产生原因，消除办法。
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的规律而造成的。
减小球差可以通过减小CS值和缩小孔径角来实现。
色差是由于入射电子波长（或能量）的非单一性造成的。
采取稳定加速电压的方法可以有效的减小色差；适当调配透镜极性；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？制样方法：化学减薄、电解双喷、竭力、超薄切片、粉碎研磨、聚焦离子束、机械减薄、离子减薄；TEM样品类型：块状，用于普通微结构研究；平面，用于薄膜和表面附近微结构研究；横截面样面，均匀薄膜和界面的微结构研究；小块粉末，粉末，纤维，纳米量级的材料。
二级复型法：研究金属材料的微观形态；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；金属薄膜试样：电子束透明的金属薄膜，直接进行形态观察和晶体结构分析；粉末试样：分散粉末法，胶粉混合法思考题：1.一电子管，由灯丝发出电子，一负偏压加在栅极收集电子，之后由阳极加速，回答由灯丝到栅极、由栅极到阳极电子的折向及受力方向？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？高分辨电镜要比普通电镜的放大倍数高。
材料研究⽅法复习资料材料研究⽅法复习1．X射线的本质是什么？是谁⾸先发现了X射线，谁揭⽰了X射线的本质？本质是⼀种波长很短的电磁波，其波长介于0.01-1000A。
1895年由德国物理学家伦琴⾸先发现了X射线，1912年由德国物理学家laue揭⽰了X射线本质。
2．试计算波长0.071nm（Mo-Kα）和0.154A（Cu-Kα）的X射线束，其频率和每个量⼦的能量？E=hν=hc/λ3．试述连续X射线谱与特征X射线谱产⽣的机理连续X射线谱:从阴极发出的电⼦经⾼压加速到达阳极靶材时，由于单位时间内到达的电⼦数⽬极⼤，⽽且达到靶材的时间和条件各不相同，并且⼤多数电⼦要经过多次碰撞，能量逐步损失掉，因⽽出现连续变化的波长谱。
特征X射线谱: 从阴极发出的电⼦在⾼压加速后，如果电⼦的能量⾜够⼤⽽将阳极靶原⼦中内层电⼦击出留下空位，原⼦中其他层电⼦就会跃迁以填补该空位，同时将多余的能量以X射线光⼦的形式释放出来，结果得到具有固定能量，频率或固定波长的特征X射线。
4. 连续X射线谱强度随管电压、管电流和阳极材料原⼦序数的变化规律？发⽣管中的总光⼦数(即连续X射线的强度)与:1 阳极原⼦数Z成正⽐;2 与灯丝电流i成正⽐;3 与电压V⼆次⽅成正⽐:I 正⽐于i Z V2可见，连续X射线的总能量随管电流、阳极靶原⼦序数和管电压的增加⽽增⼤5. Kα线和Kβ线相⽐，谁的波长短？谁的强度⾼？Kβ线⽐Kα线的波长短，强度弱6．实验中选择X射线管以及滤波⽚的原则是什么？已知⼀个以Fe为主要成分的样品，试选择合适的X射线管和合适的滤波⽚？实验中选择X射线管要避免样品强烈吸收⼊射X射线产⽣荧光幅射，对分析结果产⽣⼲扰。
必须根据所测样品的化学成分选⽤不同靶材的X射线管。
其选择原则是：Z靶≤Z样品+1应当避免使⽤⽐样品中的主元素的原⼦序数⼤2－6（尤其是2）的材料作靶材。
滤波⽚材料选择规律是：Z靶＜40时：Z滤＝Z靶－1Z靶＞40时：Z滤＝Z靶－2例如: 铁为主的样品，选⽤Co或Fe靶,不选⽤Ni或Cu靶；对应滤波⽚选择Mn7. X射线与物质的如何相互作⽤的，产⽣那些物理现象？X射线与物质的作⽤是通过X射线光⼦与物质的电⼦相互碰撞⽽实现的。
电镜部分重点复习内容：
1．根据衍射分辨率的公式，并给出各参数物理意义？分别说明提高光学显微镜和透射电子显微镜的方法和途径？
答： 衍射分辨率的公式为：α
λsin 61.00n r ≈∆，其中λ为入射光的波长；n 为样品与物镜之间介质的折射率；α为孔径半角。
对于具体某一光学显微镜来说：其λ不能改变，故提高其分辨率可以增大n 和α的值。
对于具体某一透射电子显微镜来说：其n 值不能改变，故提高其分辨率可以减小λ以及增大α值，不过α值的改变量很小。
2．解释景深和焦长，并说明电磁透镜景深和焦长主要受哪些因素影响?
答：
景深定义：当像平面固定时(像距不变),能维持物像清晰的范围内, 允许物平面(样品)沿透镜主轴移动的最大距离Df 。
焦长定义：固定样品的条件下（物距不变），象平面沿透镜主轴移动时仍能保持物像清晰的距离范围，用DL 表示。
景深ααr r D f ∆∆≈=0
02tan 2，因此影响景深的因素是电磁透镜的分辨率
r ∆0和孔径半角α。
焦长M r D L 202α∆=，因此影响焦长的因素是电磁
透镜的分辨率r ∆0，放大倍数M 以及孔径半角α。
3．解释电子显微镜的像差有哪些，如何减少像差？
包括球差、像散以及色差。
答：
减小球差可以通过减小球差系数C S和电磁透镜的孔径半角 。
消除像散的方法是可以安装消像散器。
减小色差的方法是可以通过稳定加速电压和透射电流来减弱。
4．AFM的工作模式及各自优缺点？
答：
三种操作模式
1.接触模式；
针尖与样品表面距离小（＜1nm），利用原子间的极微弱的排斥力（10e-8～10e-6N );
可获得高解析度图像;
样品变形，针尖受损;
不适合表面软的材料.
2.非接触模式;
针尖距样品表面5nm—20nm
不损伤样品表面和针尖，可测试表面柔软样品;
分辨率低;
误判的现象
3.轻敲模式.
探针在Z轴维持固定频率振动，当振动到谷底时与样品表面接触; 分辨率几乎与接触模式相同;
对样品和针尖破坏小。
5．原子力显微镜、透射电子显微镜和扫描电子显微镜的分辨率各是多少？加速电压为100KV和200KV时电子束的波长各是多少？答：
种类原子力显微镜透射电子显微
镜扫描电子显微镜
分辨率原子级(0.1nm) 点分辨
(0.3~0.5nm)
晶格分辨
(0.1~0.2nm) 6~10nm （FESEM1nm）
电压波长100KV 0.00370nm
200KV 0.00251nm
德布罗意公式：
6．简述原子力显微镜的工作原理、优缺点以及在材料研究中的应用？
答：
工作原理：将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另一端有一微小的针尖，针尖与样品表面轻轻接触，由于针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力，通过在扫描时控制这种力的恒定，带有针尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力的等位面而在垂直于样品的表面方向起伏运动。
利用光学检测法或隧道电流检测法，可测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，从而可以获得样品表面形貌的信息。
优点：AFM提供真正的三维表面图。
同时，AFM不需要对样品的任何特殊处理，如镀铜或碳，这种处理对样品会造成不可逆转的伤害。
第三，电子显微镜需要运行在高真空条件下，原子力显微镜在常压下甚至在液体环境下都可以良好工作。
这样可以用来研究生物宏观分子，甚至活的生物组织。
缺点：成像范围太小,速度慢，受探头的影响太大
应用：材料三维形貌的观察，粉体材料的分析，纳米材料的分析（纳米粒子的粒径、形貌、分散和团聚状况），成分分析。
7．简要说明高能电子束与样品相互作用产生的主要信号、信号产生的机理及其可反映的样品结构信息是什么？
答：
样品在电子束的轰击下，会产生如图所示的各种信号
a.背散射电子
背散射电子是入射电子进入试样后，被表层固体样品中的原子核或核外电子反弹回来的电子，它包括弹射散射和非弹性散射电子。
有的电子经一次散射就逸出表面，有点电子经过多次散射才反射出来。
特征：
1)弹性背散射电子远比非弹性背散射电子所占的份额多；
2)能量高，例如弹性背散射，能量达数千至数万ev ；
3)背散射电子束来自样品表面几百nm深度范围；
4)其产额随原子序数增大而增多；
5)用作形貌分析、成分分析（原子序数衬度）以及结构分析（通道花样）。
b.二次电子
二次电子是入射电子在单电子激发过程被入射电子轰击出来的试样电子，二次电子的能量很低，一般小于50eV,它只能从很薄的试样表层内激发出来，表层深度小于10nm，更深的二次电子由于能量小而无力逸出表面。
其中90%来自于外层价电子。
特征：
1)二次电子能量较低。
一般不超过50 ev，大部分几ev；
2)来自表层5—10nm深度范围；
3）图像无阴影效应；
4)对样品表面化状态十分敏感，因此能有效地反映样品表面的形貌；5）SE的产额δ≒K/cosθ,K为常数，θ为入射电子束与试样表面法线之间的夹角，θ角越大，产额越高，所以对试样表面状态非常敏感；SE的产额还与加速电压、试样组成等有关。
6)其产额与原子序数间没有明显的依赖关系。
因此，不能进行成分分析。
c.吸收电子
有一部分电子进入试样后，经过多次散射，能量耗尽，被试样吸收，这些电子称为吸收电子。
试样吸收电子之前是电中性的，吸收电子后带上负电荷。
特征：
1）吸收电子信号调制成图像，其衬度恰好和SE或BE信号调制图像衬度相反
2）与背散射电子的衬度互补。
入射电子束射入一个多元素样品中时，因Se产额与原子序数无关，则背散射电子较多的部位（Z较大）其吸收电子的数量就减少，反之亦然；
3）吸收电子能产生原子序数衬度，即可用来进行定性的微区成分分析。
d.透射电子
对于薄试样(一般小于100nm)，入射电子可透过试样。
如果在试样的
下方放一个接收器，便可接收到透射电子，这些电子带有所穿过的样品信息，成像后可以得到样品的内部结构信息。
e.特征X射线
如果入射电子激发试样原子的内层电子，是原子处于激发态或离子态，它有恢复到低能基态的趋势。
其中一种方式是外层电子跃迁到内层的电子空位，同时以X射线的形式释放出来。
这种X射线称为特征X射线。
原子的内层电子受到激发后，在能级跃迁过程中直接释放的具有特征能量和特征波长的一种电磁波辐射。
当冲向阳极靶的电子具有足够能量将内层电子击出成为自由电子(二次电子)，这时原子就处于高能的不稳定状态，必然自发的向稳态过渡。
当K层出现空位，原子处于K激发态，若L层电子跃迁到K层，原子转变到L激发态，其能量差以X射线光量子的形式辐射出来，这就是特征X射线。
Ⅰ.L层→K层的跃迁发射Kα谱线
Ⅱ.若M层电子向K层空位补充，则产生辐射波长更短的Kβ谱线f.俄歇电子
如果原子内层电子在能级跃过程中释放出来的能量ΔE并不以X射
线的形式发射出去，而是用这部分能量把空位层的另一个电子发射出去（或空位层的外层电子发射出去），这一个被电离的电子称为俄歇电子。
特征：
1）各元素的俄歇电子能量值很低，50～1500ev ；
2）来自样品表面1—2nm范围。
其平均自由程很小（＜1 nm ），较深区域产生的俄歇电子向表面运动时必然会因碰撞损失能量而失去特征值的特点。
因此，只有在距表面1nm左右范围内逸出的俄歇电子才具有特征能量。
因此它适合做表面分析。
8．比较二次电子和背散射电子的异同及主要用途？
答：
背散射电子是被样品中的原子核反弹回来的一部分入射电子，包括弹性散射和非弹性散射，弹性散射的电子远比非弹性散射的数量多。
弹性散射电子来自样品表层几百纳米的深度范围，由于它的产额随样品原子序数增大而增多，所以不仅可以用来分析形貌，,还可以用来分析成分。
二次电子在入射电子束的作用下,被轰击出来并离开样品表面的原子核外电子。
它的能量比较小，一般只有在表层5-10纳米的深度范围才能发射出来,所以它对样品的表面十分敏感，能有效的显示样品表面形貌。
但二次电子的产额与原子序数无关，就不能用于成分分析。
背散射电子和二次电子的区别：
背散射电子来源于入射电子，分为弹性散射和非弹性背散射电子，弹性散射电子的能量等于入射电子的能量，非弹性散射背散射电子能量小于入射电子；背散射电子数量与材料元素种类有关。
主要发生在离试样表面300nm区域。
二次电子来源于试样表面，是入射电子击打出来的，不是来源于入射
电子。
能量较低，二次电子发射的数量与材料的形貌有关。
