材料分析高分辨电子显微学.

电子显微学考试第一章复习题：1.什么是轴对称场？为什么电子只在轴对称场中聚焦和成像？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会聚电子的能力是不同的。

因此，所有电子不能在轴上的同一点上会聚，就会出现象散。

2.磁透镜的像散是如何形成的？如何纠正？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。

像散消除器可以补偿像散。

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，图像的放大率会随着离轴径向距离的增加而增大或减小。

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。

电子电路可以对其进行校正：在强激励下，球差系数CS显著降低；在不破坏真空的情况下，根据放大倍数选择不同内径的透镜杆靴；两个投影镜用于消除失真。

4.TEM的主要结构自上而下列出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、第一冷凝器、第二冷凝器、冷凝器光圈、样品台、物镜光圈、物镜、选择光圈、中间透镜、投影透镜、双目光学显微镜、观察窗、荧光屏和摄像室。

5.透射电镜和光学显微镜的区别是什么？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。

电⼦显微分析复习提纲学习资料电⼦显微分析复习提纲1.何为电磁透镜？理解并掌握电⼦在磁场中的运动规律，能够作图说明之。

：把电磁线圈所产⽣的磁场所构成的透镜成为电磁透镜，电⼦在磁场中以圆锥螺旋近轴运动聚焦。

2.电磁透镜的像差有哪些？它们是如何产⽣的？如何消除和减⼩？：⼏何像差和⾊散。

⼏何像差分为球差和像散。

球差：因电磁透镜中⼼区和边缘区对电⼦折射能⼒不同造成的。

减⼩CS值和减⼩孔径⾓a。

像散：由透镜磁场的⾮旋转对称引起的。

主要原因极靴内孔不远，极靴上下轴线错位，极靴材料不均匀，极靴孔污染。

措施：消像散器。

⾊差：⼊射电⼦的波长或能量的⾮单⼀性造成的。

主要原因：加速电压不稳，电⼦与样品的⾮弹性散射措施：稳定加速电压，样品厚度做薄，减⼩孔径⾓。

3.影响电磁透镜景深和焦长的主要因素是什么？景深和焦长对透射电⼦显微镜的成像和设计有何影响？：景深：保持像清晰情况下，允许物平⾯沿透镜主轴⼀定的距离。

电磁透镜分辨率和孔径⾓。

焦长：固定物距和焦距，像平⾯沿透镜主轴移动时，仍能保持像清晰的距离范围。

分辨率，孔径⾓，透镜放⼤倍数。

对设计的影响：景深越⼤，焦长越长，可以使投射电镜成像更⽅便，⽽且电镜设计荧光屏和相机位置⾮常⽅便。

对成像的影响：物镜：强励磁短焦距，放⼤倍数较⾼。

中间镜：焦距很长，放⼤倍数通过调节励磁电流确定。

投影镜：短焦距，强励磁。

在⽤电⼦显微镜分析图像时，⼀般物镜和样品的距离是不变的，因此改变物镜放⼤倍数进⾏成像时，主要是改变物镜的焦距和像距来满⾜条件。

中间镜像平⾯和投影镜物平⾯的距离可以看做是不变的，因此要在荧光屏上得到⼀张清晰的放⼤像，必须使物镜的像平⾯和中间镜的物平⾯重合，即改变中间镜的焦距和物距。

4.什么是分辨率，影响透射电⼦显微镜分辨率的因素是哪些？如何提⾼电磁透镜的分辨率？分辨率：两个物点通过透镜成像，在像平⾯形成两个瑞利斑，如果两个物点相距较远，两个瑞利斑也各⾃分开；但如果两个物点相互靠近，两个瑞利斑也相互靠近，直⾄重叠，当两个瑞利斑的中⼼距等于瑞利斑半径时，此时两个物点的距离为分辨率。

材料分析方法有哪些材料分析是通过对材料进行实验和测试，以获取其物理、化学、力学等性质信息的过程。

在材料科学和工程领域，常用的材料分析方法有以下几种：1. 光学显微镜：利用光学原理观察材料的形貌和组织结构。

可以通过改变倍数和焦距来调整观察尺度，从宏观到微观尺度获得不同的信息。

2. 扫描电子显微镜（SEM）：通过对材料表面扫描电子束的反射和散射得到显微图像。

SEM不仅可以获得高分辨率的表面形貌信息，还可以进行能谱分析，获取元素的分布和化学组成。

3. 透射电子显微镜（TEM）：基于电子束穿透材料并与材料相互作用的原理，可以获得高分辨率的材料内部结构和纳米尺度特征。

通过对电子的散射和衍射进行分析，可以提供关于晶体结构、化学成分和晶体缺陷的信息。

4. X射线衍射（XRD）：通过测量材料对入射X射线的衍射角度和强度，可以确定材料的晶体结构、晶格常数和晶体缺陷。

XRD还可以用于确定晶体的相对含量、定量分析和表面膜的晶体结构等。

5. 质谱法：将材料分子或原子中的成分分离、离子化和检测，然后通过质谱仪对离子进行分析和测量，以确定材料的化学成分和分子结构。

6. 热分析法：包括差示扫描量热法（DSC）、热重分析法（TGA）和热膨胀分析法（TMA）等。

通过对材料在不同温度和时间条件下的重量、热量和尺寸变化进行测量和分析，可以确定材料的热性能、热分解行为和热膨胀系数。

7. 磁性测试：通过对材料在外加磁场下的磁化行为进行测量和分析，可以确定材料的磁化强度、磁滞回线和磁相图等。

8. 电化学测试：通过对材料在电化学条件下的电流、电压和电荷等性质进行测量和分析，可以确定材料的电导率、电极反应和电化学性能等。

除了上述常用的分析方法，还有一些特殊的分析方法，如红外光谱法（IR）、核磁共振谱法（NMR）、电子自旋共振谱法（ESR）等，可以根据不同的实验需求进行选择和应用。