《前言电子显微镜》PPT课件.ppt

材 料 电 子 显 微 学 Electron Microscopy in Materials 1 本课程适用于材料科学、物理学、化学工程、机械工 程等学科的本科生。本课程讲述电子显微镜及其在材 料科学中的应用，主要包括电子显微学的主要原理， 电子衍射结构分析，电子衍衬图象解释，以及电子显 微分析技术的最新进展。 课 程 简 介 2 基 本 要 求 通过本课程的学习，初步掌握分析电子显微 学的主要原理，电子衍射结构分析，电子衍 衬图象解释，了解电子显微分析技术的最新 进展，能够正确地运用电子显微学基本原理 开展有关材料微结构与性能关系的研究。 3 参参 考考 书书 目目 电子显微图像分析原理与应用, 黄孝瑛 等, 宇航出 版社，1987年。 薄晶体电子显微学, 赫什 等著, 刘安生 等译, 吴自勤 等校, 科学出版社, 1992年。 透射电子显微学进展，叶恒强， 王元明主编，科 学出版社，2003年 金属电子显微分析，陈世朴，王永瑞，机械工业 出版社，1985年 电子衍射物理教程 王蓉著 冶金工业出版社（2002 ） 4 学 习 内 容 前言-电镜的发展历史简介 电子光学基础与电子透镜 电子显微镜的主要结构与成像 试样制备 衍射花样分析 电镜显微图像解释 X射线显微分析和俄歇能谱分析 5 前 言 6 肉眼 7 荷兰的眼镜商詹森（Zaccharias Janssen） Janssen和他的显微镜世界上最早的一台显微镜 显微镜的发展历史 16世纪 8 复合式显微镜 9 Marcello Malpighi通过显微镜为血液循环理论提供了 证据 Robert Hook改进了显微镜，并发现了细胞 显微镜的发展历史 17世纪 Robert Hooke和他的显微镜 10 Hooke观察到的软木片的细胞结构Hooke显微镜下的跳蚤 11 荷兰人安东尼冯列文虎克（Anthony Von Leeuwenhoek) 列文虎克的显微镜 显微镜的发展历史 17世纪 12 现代的光学显微镜 显微镜的发展历史 1819世纪 13 光学显微镜的缺陷 在光学显微镜的完善和发展过程 中，人们发现：不管如何完善光 学显微镜的透镜和结构，其放大 倍数和分辨率总是被限定在1000 多倍和几百纳米的水平，不可能 再有新的突破。 14 15 光学显微镜的分辨本领 透镜的分辨本领 =/2 光学显微镜 =r0= 0.61/nsina 16 透镜能分辨的两点间的最小距离， 即分辨本领主要取决于照明波长。 半波长是光学玻璃透镜分辨本领的 理论极限。 要提高显微镜的分辨本领，关键 是要有短波长的照明源。必须寻 找一种波长短，且能使之聚焦成 像的新型的照明源，才有可能突 破光学显微镜分辨本领和放大倍 数的理论极限。 17 显微镜的发展历史 20世纪 两个发现 法国科学家德.布罗意（De Broglie） 50kv加速电压下，电子的波长大约为0.05 18 显微镜的发展历史 20世纪 两个发现 德国科学家加博尔和布施 短焦距、有会聚能力的线圈对电子能起透 镜的作用，就如同普通的可见光通过光 学透镜被折射聚焦一样。 19 显微镜的发展历史 20世纪 鲁斯卡（Ruska）的早期工作 第一件工作：系统的研究单个磁场（磁 透镜）的光学行为。 第二件工作：一个磁透镜形成的电子像 有没有可能被第二个磁透镜再进一步的 放大。 20 显微镜的发展历史 20世纪 鲁斯卡（Ruska）的早期工作 1933年，鲁斯卡（Ruska）和克诺尔（ Knoll）共同设计成功了一台电子光学装 置。 1933年底，建成了一台真正的电子显微 镜。 21 其他人的工作 显微镜的发展历史 20世纪 v1933年底，Marton(马顿) v1935年，Drest(德里斯特)和 Mueller(米勒) v1935年，Knoll（克诺尔） 22 第一台实用电子显微镜 1938年，鲁斯卡（Ruska）成功研制 出了世界上第一台真正实用的透射 电子显微镜。分辨本领可达100， 比光学显微镜提高了20倍。 显微镜的发展历史 20世纪 23 1939年，德国Siemens-Halske(西门子- 哈尔斯科)公司以这台电子显微镜为 样机生产了世界上第一批（约40台 ）商品电子显微镜。并在战后运到 了其他国家。 人类从光学显微镜的时代进入了电 子显微镜的时代。 显微镜的发展历史 20世纪 24 1952年，英国工程师Charles Oatley制造出了第一台扫描电子显 微镜（SEM）。 显微镜的发展历史 20世纪 25 1983年，IBM公司苏黎世实验室的两位科学家 Gerd Binnig（宾尼希）和Heinrich Rohrer（罗雷 尔）发明了扫描隧道显微镜（STM）。 显微镜的发展历史 20世纪 扫描隧道显微镜下的由单个原子构成的“IBM”字 样 扫描隧道显微镜下的由单个原子排成的环 26 Ernst Ruska，Gerd Binnig和Heinrich Rohrer（从 左至右）分别因为发明电子显微镜和扫描隧道 显微镜而分享1986年的诺贝尔物理学奖。 显微镜的发展历史 20世纪 27 第一个阶段：30年代到50年代 第二个阶段：50年代到60年代 第三个阶段：60年代到70年代 第四个阶段：70年代至今