电磁透镜和像差哪些因素会影响扫描电镜的分辨率

材料科学：材料分析测试技术考试卷及答案（最新版） 考试时间：120分钟 考试总分：100分遵守考场纪律，维护知识尊严，杜绝违纪行为，确保考试结果公正。

1、问答题 简述X 射线产生的基本条件。

本题答案： 2、问答题 测角仪在采集衍射图时，如果试样表面转到与入射线成300角，则计数管与入射线所成角度为多少？能产生衍射的晶面，与试样的自由表面是何种几何关系？ 本题答案： 3、单项选择题 洛伦兹因子中，第二几何因子反映的是（ ）A 、晶粒大小对衍射强度的影响 B 、参加衍射晶粒数目对衍射强度的影响 C 、衍射线位置对衍射强度的影响 D 、试样形状对衍射强度的影响 本题答案： 4、问答题 你如何用学过的光谱来分析确定乙炔是否已经聚合成了聚乙炔？ 本题答案： 5、问答题 说明多晶、单晶及厚单晶衍射花样的特征及形成原理。

姓名：________________ 班级：________________ 学号：________________ --------------------密----------------------------------封 ----------------------------------------------线----------------------本题答案：6、问答题什么叫“相干散射”、“非相干散射”、“荧光辐射”、“吸收限”、“俄歇效应”？本题答案：7、问答题你如何用学过的光谱来分析确定乙炔是否已经聚合成为聚乙炔？本题答案：8、问答题球差、像散和色差是怎样造成的？如何减小这些像差？哪些是可消除的像差？本题答案：9、问答题假定需要衍射分析的区域属于未知相，但根据样品的条件可以分析其为可能的几种结构之一，试根据你的理解给出衍射图标定的一般步骤。

本题答案：10、问答题试述X射线衍射单物相定性基本原理及其分析步骤？本题答案：11、单项选择题由于电磁透镜中心区域和边缘区域对电子折射能力不同而造成的像差称为（）A、球差B、像散C、色差D、背散本题答案：12、问答题试总结德拜法衍射花样的背底来源，并提出一些防止和减少背底的措施。

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。

其中电子光学系统是其核心。

其他系统为辅助系统。

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，从而减小像差；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。

什么是消光距离? 影响晶体消光距离的主要物性参数和外界条件是什么? 答：消光距离:由于透射波和衍射波强烈的动力学相互作用结果，使I 0和Ig 在晶体深度方向上发生周期性的振荡，此振荡的深度周期叫消光距离。

影响因素:晶胞体积,结构因子,Bragg 角,电子波长。

时，即只有倒易点阵原点在爱?答：（1）由以下的电子衍射图可见θ2tg L R ⋅=∵ 2θ很小，一般为1~20 ∴ θθsin 22=tg （θθθθθθ2cos cos sin 22cos 2sin 2==tg ）由 λθ=sin 2d 代入上式dl L R λθ=⋅=sin 2即 λL Rd = ， L 为相机裘度 这就是电子衍射的基本公式。

令 k l =λ 一定义为电子衍射相机常数kg dkR ==（2）、在0*附近的低指数倒易阵点附近范围，反射球面十分接近一个平面，且衍射角度非常小 <10，这样反射球与倒易阵点相截是一个二维倒易平面。

这些低指数倒易阵点落在反射球面上，产生相应的衍射束。

因此，电子衍射图是二维倒易截面在平面上的投影。

（3）这是因为实际的样品晶体都有确定的形状和有限的尺寸，因而，它的倒易点不是一个几何意义上的点，而是沿着晶体尺寸较小的方向发生扩展，扩展量为该方向实际尺寸的倒数的2倍。

单晶电子衍射花样的标定有哪几种方法？图1是某低碳钢基体铁素体相的电子衍射花样，请以尝试—校核法为例，说明进行该电子衍射花样标定的过程与步骤。

材料现代分析复习题一、填空题1、影响透射电镜分辨率的因素主要有：衍射效应和电镜的像差（球差、像散、色差）等。

2、透射电子显微镜的照明系统由电子枪、聚光镜和相应的平移对中、倾斜调节装置组成。

它的作用是提供一束亮度高、照明孔经角小、平行度好、束流稳定的照明源。

它应满足明场和暗场成像需求。

3、透射电子显微镜的成像系统主要是由物镜、中间镜和投影镜组成。

4、当X射线管电压超过临界电压就可以产生特征谱X射线和连续谱X射线。

5、X射线与物质相互作用可以产生散射、入射、透射、吸收6、经过厚度为H的物质后，X射线的强度为I H=I0exp(-μH)。

7、X射线的本质既是高频率不可见《光》,也是电磁波，具有波粒二象性。

8、短波长的X射线称硬X射线，常用于衍射分析；长波长的X射线称软X射线，常用于荧光分析。

9、德拜相机有两种，直径分别是57.3 和Φ114.6 mm。

测量θ角时，底片上每毫米对应 2 º和1º。

10、衍射仪的核心是测角仪圆，它由试样台、辐射源和探测器共同组成。

11、可以用作X射线探测器的有正比计数器、闪烁计数器和SiLi半导体探测器等12、影响衍射仪实验结果的参数有狭缝宽度、扫描速度和时间常数等。

13、X 射线物相分析包括定性分析和定量分析，而定性分析更常用更广泛。

14、第一类应力导致X 射线衍射线峰线偏移（衍射线条位移）；第二类应力导致衍射线峰线宽化(线条变宽)；第三类应力导致衍射线衍射强度降低。

15、X 射线物相定量分析方法有内标法、外标法、无标样法等。

16、TEM 中的透镜有两种，分别是磁透镜和电透镜。

17、TEM 中的三个可动光栏分别是第二聚光镜光栏位于第二聚光镜焦点上，物镜光栏位于物镜的背焦面上，选区光栏位于。

18、TEM 成像系统由物镜、中间镜和投影镜与样品室构成组成。

19、TEM 的主要组成部分是照明系统、成像系统和观察记录系统；辅助部分由真空系统、循环冷却系统和控制系统组成。

材料现代分析方法试题2（参考答案）一、基本概念题（共10题，每题5分）1．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？答：实验中选择X射线管的原则是为避免或减少产生荧光辐射，应当避免使用比样品中主元素的原子序数大2~6（尤其是2）的材料作靶材的X射线管。

选择滤波片的原则是X射线分析中，在X射线管与样品之间一个滤波片，以滤掉Kβ线。

滤波片的材料依靶的材料而定，一般采用比靶材的原子序数小1或2的材料。

分析以铁为主的样品，应该选用Co或Fe靶的X射线管，它们的分别相应选择Fe和Mn为滤波片。

2．下面是某立方晶系物质的几个晶面，试将它们的面间距从大到小按次序重新排列：（12），（100），（200），（11），（121），（111），（10），（220），（130），（030），（21），（110）。

答：它们的面间距从大到小按次序是：（100）、（110）、（111）、（200）、（10）、（121）、（220）、（21）、（030）、（130）、（11）、（12）。

3．衍射线在空间的方位取决于什么？而衍射线的强度又取决于什么？答：衍射线在空间的方位主要取决于晶体的面网间距，或者晶胞的大小。

衍射线的强度主要取决于晶体中原子的种类和它们在晶胞中的相对位置。

4．罗伦兹因数是表示什么对衍射强度的影响？其表达式是综合了哪几方面考虑而得出的？答：罗仑兹因数是三种几何因子对衍射强度的影响，第一种几何因子表示衍射的晶粒大小对衍射强度的影响，罗仑兹第二种几何因子表示晶粒数目对衍射强度的影响，罗仑兹第三种几何因子表示衍射线位置对衍射强度的影响。

5．磁透镜的像差是怎样产生的? 如何来消除和减少像差?答：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.6．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。

第一章复习题：1.什么是轴对称场？为什么电子只有在轴对称场中才被聚焦成像？所谓轴对称场，是指在这种场中，电位的分布对系统的主光轴具有旋转对称性。

非旋转对称磁场在不同方向上对电子的汇聚能力不同，因此不能将所有电子汇聚在轴上的同一点，会发生象散。

2.磁透镜的象散是怎样形成的？如何加以矫正？像散是由于透镜磁场的非旋转对称而引起的。

极靴内孔不圆、上下极靴的轴线错位、制作极靴的材料材质不均匀以及极靴孔周围局部污染等原因，都会使电磁透镜的磁场产生椭圆度。

透镜磁场的这种非旋转对称，使它在不同方向上的聚焦能力出现差别，结果使物点P通过透镜后不能在像平面上聚焦成一点。

像散可通过消像散器补偿。

3.什么是透镜畸变？为什么电子显微镜进行低倍率观察时会产生畸变？如何矫正？透镜的畸变是由球差引起的，像的放大倍数将随离轴径向距离的加大而增加或减小。

当透镜作为投影镜时，特别在低放大倍数时更为突出。

因为此时在物面上被照射的面积有相当大的尺寸，球差的存在使透镜对边缘区域的聚焦能力比中心部分大。

反映在像平面上，即像的放大倍数将随离轴径向距离的加大而增加或减小。

可以通过电子线路校正：使用强励磁，使球差系数Cs显著下降；在不破坏真空的情况下，根据放大率选择不同内径的透镜极靴；使用两个投影镜，使其畸变相反，以消除。

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。

扫描电镜的分辨率问题
廖乾初
【期刊名称】《电子显微学报》
【年(卷),期】1993(000)002
【摘要】本文系统地探讨了扫描电镜的理论分辨率,实际显微观察的分辨率,以及对商品扫描电镜的分辨率测量和验收等问题。

一、扫描电镜的理论分辨率扫描电镜的成象特点是利用入射电子与物质相互作用所产生的信息来成象,故扫描电镜的理论分辨率主要由电子束斑的直径来决定,电子束斑的直径愈小,相应扫描电镜可能达到的分辨率也愈高。

但电子束斑的直径受着如下两个因素的影响:1.扫描电镜的物镜存在着象差;
【总页数】1页(P170)
【作者】廖乾初
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TN16
【相关文献】
1.S-530扫描电镜分辨率下降维修一例 [J], 常嗣和
2.页岩储层矿物的高分辨率扫描电镜和能谱仪分析 [J], 卢萍;程涌;张金梁;聂琪;文义明
3.新型扫描电镜分辨率的蒙特卡罗模拟 [J], 蒋昌忠
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材料分析测试技术部分课后答案太原理工大学材料物理0901 除夕月1-1 计算0.071nm(MoKα)和0.154nm(CuKα)的X-射线的振动频率和能量。

ν=c/λ=3*108/(0.071*10-9)=4.23*1018S-1E=hν=6.63*10-34*4.23*1018=2.8*10-15 Jν=c/λ=3*108/(0. 154*10-9)=1.95*1018S-1E=hν=6.63*10-34*2.8*1018=1.29*10-15 J1-2 计算当管电压为50kV时，电子在与靶碰撞时的速度与动能以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大动能.E=eV=1.602*10-19*50*103=8.01*10-15 Jλ=1.24/50=0.0248 nm E=8.01*10-15 J(全部转化为光子的能量)V=(2eV/m)1/2=(2*8.01*10-15/9.1*10-31)1/2=1.32*108m/s1-3分析下列荧光辐射产生的可能性，为什么？（1）用CuKαX射线激发CuKα荧光辐射；（2）用CuKβX射线激发CuKα荧光辐射；（3）用CuKαX射线激发CuLα荧光辐射。

答：根据经典原子模型，原子内的电子分布在一系列量子化的壳层上，在稳定状态下，每个壳层有一定数量的电子，他们有一定的能量。

最内层能量最低，向外能量依次增加。

根据能量关系，M、K层之间的能量差大于L、K成之间的能量差，K、L层之间的能量差大于M、L层能量差。

由于释放的特征谱线的能量等于壳层间的能量差，所以Kß的能量大于Ka 的能量，Ka能量大于La的能量。

因此在不考虑能量损失的情况下：CuKa能激发CuKa荧光辐射；（能量相同）CuKß能激发CuKa荧光辐射；（Kß>Ka）CuKa能激发CuLa荧光辐射；（Ka>la）1-4 以铅为吸收体，利用MoKα、RhKα、AgKαX射线画图，用图解法证明式（1-16）的正确性。