电子显微学习题.ppt

课程的学习目标和基本要求是在x射线衍射分析部分掌握x射线衍射技术、单物质相定性分析、多晶混合物相定性分析、x射线定量相分析、晶粒大小和晶格应变的测定、宏观残馀应力的测定、多晶组织的测定等。 在电子显微镜分析部分，掌握了几种常用电子显微镜分析仪器的基本概念和原理，熟悉仪器的结构、性能、实验操作方法，了解和基本掌握材料在显微组织结构和成分分析中的应用，掌握样品的制造方法和实验参数的选择，学习各种电子显微镜图像和信息的识别和分析。 了解材料现代电子显微镜分析领域的新技术及其发展动态。 理解成分测试的频谱分析技术。 通过本课程的学习，结合各种相关实验、实践教育，实现以下目标：电子波的特征是什么？ 和可见光的区别是什么？ 尤其是。 同样：波，粒二象性异：波长，电子/光子.2.分析了电磁透镜对电子波的聚焦原理，说明了电磁透镜结构对聚焦能力的影响。 通电的短线圈引起轴对称的不均匀分布磁场，通过洛伦兹力上使用磁场使电子波聚焦成像。 第1章电子光学的基础，第3 .电磁透镜的像差是如何发生的？ 如何消除像差，减少像差？ 球面像差：在磁透镜的中心部和边缘部对电子的折射力不同，以小的开口率成像的像散：电磁透镜的周向磁场非旋转对称吸引，像差消除器(矫正磁场)色差：入射电子的波长和能量的非单一性，消：稳定电源。 4 .影响光学显微镜和电磁透镜分辨率的重要因素是什么？ 如何提高电磁镜头的分辨率呢？ 电磁透镜：由衍射效应和像差决定。 提高：衍射效应，像差。 5 .电磁镜头的景深和焦距主要受什么因素影响？ 说明电磁镜头的景深大、焦点长是什么因素影响的结果？ 假设电磁透镜没有像差和衍射，没有红斑，分辨率极高的话，其景深和焦距如何，电磁透镜的景深Df和焦距DL，分辨率极高，景深和焦距减少(接近0 )，1 .透射式电子显微镜主要由几个系统构成系统之间的关系怎么样？电子光学系统，电源和控制系统，真空系统。 2 .照明系统的作用是什么？ 应该满足什么样的要求？ 亮度高，照明开口角小，平行度好，光束流稳定的明视场和暗视场的拍摄所需的照明光束可以在20-30范围内倾斜。 3 .图像形成系统的主要构成和特征是什么？ 4 .分别说明成像操作和衍射操作时各等级的透镜(像面和物体面)的相对位置关系，描绘光路图。 第2章透射电子显微镜、物镜(强励磁短焦距镜头)、物镜栏、选择范围栏、中间镜(弱励磁的长焦距变倍镜头)、投影镜(短焦距的强励磁镜头)。 5 .样品台的结构和功能应该满足什么样的要求？ 功能：搭载样品，使样品在物镜的针孔内平移、倾斜、旋转，选择区域和方向进行观察分析的要求：为了把样品铜网牢固地保持在样品座上，保持良好的电热接触，样品的移动需要足够的精度，样品对电子束6 .透射电子显微镜有什么主要光圈在哪里？其作用如何？1 )在聚光透镜光圈第二聚光透镜的下方限制照明孔径角。 2 )在物镜光圈的物镜的后焦点面上，减小物镜的开口角，减小像差捕获衍射光束的光点(副焦点)，成像，得到暗视场像。 3 )在选择范围光圈物镜的像平面上，用于选择范围衍射。 7 .如何测量透射电子显微镜的分辨率和倍率？ 电子显微镜的主要参数控制分辨率和倍率吗？ 测定方法：点分辨率： Pt或贵金属蒸发法； 晶格分辨率：以外延生长法制作的方向性单晶薄膜为样品的放大率：衍射光栅复型为标准法、光栅复型喷涂碳微粒的法、光栅条纹像法。透射电子显微镜的倍率根据样品平面的高度、加速电压、透镜电流而变化。 8 .点分辨率和格子分辨率有什么不同？ 为什么同一电子显微镜的这两个分辨率有多高？1 )点分辨率：用透射电子显微镜清晰的两个独立粒子的间隙或中心距离。 在非相干照明条件下，点分辨率是幅度对比度。 2 )晶格条纹图像：通过样品的透射光束和衍射光束之间存在相位差，它们之间由于力学干涉，在相平面上形成了能反映晶面间距的大小和晶面方向的条纹图像，即晶格条纹图像。 格子分辨率和点分辨率不同，点分辨率是实际分辨率，格子分辨率的格子条纹图像是基于相位差的干涉条纹，实际上是晶面间隔的比例图像。 晶格分辨率高。 分析电子衍射和x射线衍射的差异吗？ 同：以满足(或几乎满足)布拉格方程式作为发生衍射的必要条件衍射图案与几何学特征也相似。 差异：电子波的波长比x射线短得多，衍射角小电子衍射采用了薄结晶样品的逆易晶格点沿样品的厚度方向延伸成棒状，增加了逆易晶格点和werld球交叉的机会，使稍偏离布拉格条件的电子束也能衍射电子波的波长短原子对电子的散射能力远远高于对x射线的散射能力，所以电子束的强度大。 第3章电子衍射，2 .逆易光栅与正光栅的关系如何？逆易光栅与结晶的电子衍射光斑的对应关系是？ 3 .用爱德华图法证明布拉格定律。 逆易晶格与正晶格的关系：正逆晶格的别名基向量点乘以0，同名基向量点乘以1逆简易向量ghkl垂直于正晶格中的对应的(h，k，l )晶面，或平行于其法线Nhkl的逆易晶格的点表示正晶格的晶面。 即ghkl=1/dhkl； 仅在立方晶格中，逆易矢量ghkl与对应指数的结晶方位hkl平行。 逆易光栅和电子衍射光栅的对应关系：衍射光栅是具有与结晶对应的逆易光栅的断面排列在出阵点的像。 4 .画出FCC和bcc晶体的反晶格，表示基本矢量a * * *、b*c*。 5 .几个零层的逆易截面和晶体带定理？ 说明同一结晶带中的各结晶面及其逆易矢量和结晶带轴的关系。 经过原点O*后，导出0层逆易断面(uvw)*uvw.6 .体心立方和金刚石立方结晶的消光规则。 结构消光； 结构因子Fhkl； 体心格子： H K L=奇数，Fhkl=0； 面心点：Fhkl=0； 密集地排列六方晶格： H 2K=3n，L=奇数时，FHKL=0。 7 .为什么对称入射(B/uvw时，只有反光栅原点在埃瓦尔德球面上，能得到中心光点以外的一系列衍射光点？ 衍射棒(8.举例说明用选区衍射的方法决定新相的习惯面、母相和新相的位置关系的方法。 9 .说明多晶、单晶和非晶衍射图形的特征和形成原理。 多晶衍射图案：半径不同的同心圆。 单晶衍射图案：某个特征的平行四边形平行运动的图案。 非晶衍射图案：扩散的中心斑点。 10 .导出电子衍射的基本公式，说明其物理意义，叙述倒光栅和电子衍射图的关系及其原因。 (比较与x射线衍射的异同点。 ) 11 .单晶电子衍射图形的标定有什么方法？ 第四章晶体薄膜的衍射对比图像分析，薄膜样品的制作的基本要求是什么？具体的工艺怎么样？双喷射薄化和离子薄化分别适合制作什么样品？ 样品要求：样品对电子束必须透明，观察区域厚度通常为100-200nm，可以真实地反映所分析材料的实际特征。 薄膜样品的要求：组织结构对于必须与块体相同的电子束必须透明，在制造、夹持、操作中不会引起变形或破损的制造过程中不允许表面氧化或腐蚀。 工艺：切片样品变薄变薄。2 .什么是衍射对比度？ 衍射对比度质量和厚度对比度3 .绘画说明衍射成像的原理，说明明场像、暗场像和中心暗场像有什么区别。 4 .什么是消光距离？ 影响结晶消光距离的主要物性参数和外界条件是什么？ 5 .衍射运动学的基本假设及其意义是什么？如何能满足基本的前提条件？ 假设：双光束近似柱类似，忽略样品对电子束的吸收和多重散射，不考虑衍射束和透射束之间的相互作用。 实验条件：样品取向采用衍射晶面必须处于充分偏离布拉格条件的位置(接近2光束衍射条件)的充分薄的样品。 6 .理想晶体衍射运动学基本方程在解释衍射图像中的应用示例。 等厚条纹，等倾斜条纹。 利用非理想晶体衍射运动学的基本方程式，说明层错和位错的对比度形成原理。 附加相位因子8 .什么是看不到缺陷的标准？ 如何用看不见的标准来确定位错的布里内尔矢量？ 即使进行两个衍射操作g1和g2，在成像时也看不到位错的情况下，b应该在与g1和g2对应的晶面上，方向b=g1g2，可以利用晶面的法则求出b的指数。 对于b的大小，取该方向的最小网格向量。 (9.说明双晶和重排的对比度特性，分别用对比度形成原理进行说明。 (10 .在观察钢中基质和析出相的组织形态的同时，分析其结晶结构和共格界面的位置关系，如何制作样品？ 用什么样的电子显微镜操作方式和顺序进行具体的分析？ ) 11 .动力学理论和运动学有什么区别？ 为什么运动学理论是动力学在一定条件下的特例？ 根据晶内入射光束与衍射光束、衍射光束的相互作用，分为运动学理论和动力学理论。 第5章扫描电子显微镜、电子束入射到固体样品表面时，会激发什么样的信号？ 有什么特征和用途？ 扫描电子显微镜的分辨率受什么因素影响？ 用不同的信号拍摄时，分辨率有什么不同？ 所谓扫描型电子显微镜的分辨率，是用什么样的信号成像时的分辨率？检测电子束点的大小、信号类型，检测部位的原子编号，是不同的信号分辨率的大小关系。 3 .扫描电子显微镜的成像原理和透射电子显微镜的区别是？ 电视和光学显微镜。 4 .二次电子像和后向散射电子像在显示表面形态的对比度时有什么差异？ 原理分辨率对比度。 IIIISIIISIIAIT=I0的特征和测量方法说明了后向散射电子图像和吸收电子图像的原子编号对比度的形成原理。 )后向散射电子像和吸收电子像的对比度正相反； z。 6 .电子束入射重元素和轻元素时，其作用体积有什么不同？ 各个信号的分辨率有什么样的特征？ 半球和水滴7.(二次电子像的景深大，样品凹陷的底部清晰可见，为什么图像的立体感很强？ 8.(后向散射电子衍射取向对比度的原理和后向散射电子衍射技术在材料研究中的应用。 )电子探针和扫描电子显微镜有什么区别？ 电子探针如何与扫描电子显微镜和透射电子显微镜合作进行组织结构和微区的化学成分的同位素分析？ 电子探针的原理、用途。 光谱计和光谱计。 分光计和分光计有什么优点和缺点？优点和缺点3.(直行式分光计和旋