材料分析测试 第八章 透射电子显微分析
- 格式:ppt
- 大小:15.73 MB
- 文档页数:121
材料科学研究方法-透射电子显微成像分析透射电子显微镜成象原理与图象解释金相显微镜及扫描电镜均只能观察物质表面的微观形貌,它无法获得物质内部的信息。
而透射电镜由于入射电子透射试样后,将与试样内部原子发生相互作用,从而改变其能量及运动方向。
显然,不同结构有不同的相互作用。
这样,就可以根据透射电子图象所获得的信息来了解试样内部的结构。
由于试样结构和相互作用的复杂性,因此所获得的图象也很复杂。
它不象表面形貌那样直观、易懂。
因此,如何对一张电子图象获得的信息作出正确的解释和判断,不但很重要,也很困难。
必须建立一套相应的理论才能对透射电子象作出正确的解释。
如前所述电子束透过试样所得到的透射电子束的强度及方向均发生了变化,由于试样各部位的组织结构不同,因而透射到荧光屏上的各点强度是不均匀的,这种强度的不均匀分布现象就称为衬度,所获得的电子象称为透射电子衬度象。
衬度(contrast)定义 ?衬度(contrast)定义:两个相临部分的电子束强度差对于光学显微镜,衬度来源是材料各部分反射光的能力不同。
?当电子逸出试样下表面时,由于试样对电子束的作用,使得透射到荧光屏上的强度是不均匀的,这种强度不均匀的电子象称为衬度象。
其形成的机制有两种: 1.相位衬度如果透射束与衍射束可以重新组合,从而保持它们的振幅和位相,则可直接得到产生衍射的那些晶面的晶格象,或者一个个原子的晶体结构象。
仅适于很薄的晶体试样≈100? 。
――高分辨像原子序数衬度 2. 振幅衬度振幅衬度是由于入射电子通过试样时,与试样内原子发生相互作用而发生振幅的变化,引起反差。
振幅衬度主要有质厚衬度和衍射衬度两种:①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,称为质-厚衬度。
第一节质厚衬度原理透过试样不同部位时,散射和透射强度的比例不同质厚衬度来源于入射电子与试样物质发生相互作用而引起的吸收与散射。
第八章扫描电子显微分析
一、选择题
1. 在扫描电子显微镜中,下列二次电子像衬度最亮的区域是()。
A.和电子束垂直的表面;
B. 和电子束成30º的表面;
C. 和电子束成45º的表面;
D. 和电子束成60º的表面。
3. 可以探测表面1nm层厚的样品成分信息的物理信号是()。
A. 背散射电子;
B. 吸收电子;
C. 特征X射线;
D. 俄歇电子。
4. 扫描电子显微镜配备的成分分析附件中最常见的仪器是()。
A. 波谱仪;
B. 能谱仪;
C. 俄歇电子谱仪;
D. 特征电子能量损失谱。
5. 波谱仪与能谱仪相比,能谱仪最大的优点是()。
A. 快速高效;
B. 精度高;
C. 没有机械传动部件;
D. 价格便宜。
二、填空题
1.扫描电子显微镜的放大倍数是的扫描宽度与的扫描宽度的比值。
在
衬度像上颗粒、凸起的棱角是衬度,而裂纹、凹坑则是衬度。
2.分辨率最高的物理信号是为 nm,分辨率最低的物理信号是为
nm以上。
3.扫描电子显微镜可以替代进行材料观察,也可以对进行
分析观察。
三、名词解释
1.背散射电子
2.吸收电子
3.特征X射线
4.波谱仪
5.能谱仪。
电子行业透射电子显微分析1. 引言透射电子显微分析(Transmission Electron Microscopy,TEM)是一种非常重要的材料分析技术,在电子行业中有着广泛的应用。
通过TEM 技术,我们可以观察材料的微观结构,并了解其原子级别的成分和性质。
本文将介绍电子行业中透射电子显微分析的原理、仪器及其在电子行业中的应用。
2. 原理透射电子显微分析的原理是利用电子束与样品相互作用产生的散射信号来观察样品的微观结构。
当入射电子束通过样品时,它们与样品中的原子和结构相互作用,会发生散射、吸收、透射等现象。
通过探测和分析这些散射信号,我们可以获得关于样品的丰富信息。
透射电子显微分析主要包括以下几个方面的原理:2.1 透射电子显微镜(TEM)的工作原理透射电子显微镜是透射电子显微分析的核心设备。
它由电子源、透镜系统、样品台、探测器和图像采集系统等组成。
电子源产生高速电子束,通过透镜系统聚焦到样品上。
样品与电子束相互作用,产生散射或透射信号。
探测器接收并记录这些信号,并通过图像采集系统生成样品的图像。
2.2 晶体学原理透射电子显微分析可以通过对样品中的晶体结构进行观察和分析,获得关于晶体结构的信息。
晶体学原理涉及到晶体的结构、晶胞参数、晶体缺陷等内容。
通过探测电子束的散射模式和衍射图样,可以确定样品的晶体结构和晶胞参数。
2.3 电子束与样品的相互作用当电子束与样品相互作用时,会发生散射、吸收和透射等现象。
散射过程中,电子束与样品中的原子或晶体结构相互作用,会改变其传播方向和速度,从而产生散射信号。
吸收过程中,电子束被样品中的原子或结构吸收或散射,导致电子束的衰减。
透射过程中,电子束可以透过样品而不发生散射或吸收。
根据不同的散射和吸收方式,可以获得样品不同的信息。
3. 仪器透射电子显微分析需要使用透射电子显微镜和其他相关设备来进行实验和观察。
这些仪器具有高分辨率、高稳定性和高探测灵敏度等特点,为透射电子显微分析提供了必要的工具。
实验三. 透射电子显微分析学时:2 要求:必做 类型:设计 类别:专业基础一、实验目的1. 了解透射电子显微镜的结构和工作原理2. 了解透射电子显微镜样品制备的方法。
3. 了解透射电镜的分析方法。
二、实验原理透射电子显微镜是以波长极短的电子束作为照明源,用电磁透镜聚焦成像的一种高分辨本领、高放大倍数的电子光学仪器。
图1 利用光学透镜表示电子显微像成像过程的光路图三、实验仪器设备及流程 本实验用仪器为日本电子公司生产的JEM-2010 UHRTEM 高分辨电镜。
仪器性能指标:加速电压200KV ,线分辨率1.43Å,点分辨率1.9Å。
它由电子光学系统、电源与控制系统及真空系统三部分组成。
电子光学系统是透射电子显微镜的核心,它分为三部分,照明系统、成像系统和观察记录系统。
(1) 照明系统照明系统由电子枪、聚光镜和相应的平移对中、倾斜调节装置组成。
其作用是提供一束亮度高、照明孔径角小、平行度好、束流稳定的照明源。
电子枪是透射电子显微镜的电子源,常用的是热阴极三极电子枪。
本机用的是六硼化镧电子枪。
聚光镜用来会聚电子枪射出的电子束,以最小的损失照明样品,调节照明强度、孔径角、和束斑大小。
一般采用双聚光镜系统(2)成像系统成像系统主要是由物镜、中间镜和投影镜组成。
物镜是用来形成第一幅高分辨率电子显微图像或电子衍射花样的透镜。
透射电子显微镜分辨本领的高低主要取决于物镜。
物镜的分辨本领主要决定于极靴的形状和加工精度。
物镜的后焦面上安放的是物镜光阑。
中间镜是一个弱激磁的长焦距变倍透镜。
如果把中间镜的物平面和物镜的像平面重合,则在荧光屏上得到一幅放大像,这就是电子成像操作;如果把中间镜的物平面和物镜的后焦面重合,则在荧光屏上得到一幅电子衍射花样,这就是电子衍射操作。
投影镜的作用是把经中间镜放大(或缩小)的像(或电子衍射花样)进一步放大,并投影到荧光屏上。
目前,高性能的透射电子显微镜大都采用5级透镜放大,即中间镜和投影镜有两级,分第一中间镜和第二中间镜,第一投影镜和第二投影镜。
材料物理专业《材料分析测试⽅法A》作业材料物理专业《材料分析测试⽅法A 》作业第⼀章电磁辐射与材料结构⼀、教材习题1-1 计算下列电磁辐射的有关参数:(1)波数为3030cm -1的芳烃红外吸收峰的波长(µm );(2)5m 波长射频辐射的频率(MHz );(3)588.995nm 钠线相应的光⼦能量(eV )。
1-3 某原⼦的⼀个光谱项为45F J ,试⽤能级⽰意图表⽰其光谱⽀项与塞曼能级。
1-5 下列原⼦核中,哪些核没有⾃旋⾓动量?12C 6、19F 9、31P 15、16O 8、1H 1、14N 7。
1-8 分别在简单⽴⽅晶胞和⾯⼼⽴⽅晶胞中标明(001)、(002)和(003)⾯,并据此回答:⼲涉指数表⽰的晶⾯上是否⼀定有原⼦分布?为什么?1-9 已知某点阵∣a ∣=3?,∣b ∣=2?,γ = 60?,c ∥a ×b ,试⽤图解法求r *110与r *210。
1-10 下列哪些晶⾯属于]111[晶带?)331(),011(),101(),211(),231(),132(),111(。
⼆、补充习题1、试求加速电压为1、10、100kV 时,电⼦的波长各是多少?考虑相对论修正后⼜各是多少?第⼆章电磁辐射与材料的相互作⽤⼀、教材习题2-2 下列各光⼦能量(eV )各在何种电磁波谱域内?各与何种跃迁所需能量相适应?1.2×106~1.2×102、6.2~1.7、0.5~0.02、2×10-2~4×10-7。
2-3 下列哪种跃迁不能产⽣?31S 0—31P 1、31S 0—31D 2、33P 2—33D 3、43S 1—43P 1。
2-5 分⼦能级跃迁有哪些类型?紫外、可见光谱与红外光谱相⽐,各有何特点? 2-6 以Mg K α(λ=9.89?)辐射为激发源,由谱仪(功函数4eV )测得某元素(固体样品)X 射线光电⼦动能为981.5eV ,求此元素的电⼦结合能。