材料分析测试技术期末考试重点知识点归纳

1、1材料分析测试技术复习参考资料（注：所有的标题都是按老师所给的“重点”的标题，）第一章x x射线的性质1.X X射线的本质：X射线属电磁波或电磁辐射，同时具有波动性和粒子性特征，波长较为可 见光短，约与晶体的晶格常数为同一数量级，在10-8cm左右。其波动性表现为以一定的频率和波长在空间传播；粒子性表现为由大量的不连续的粒子流构成。2,X X射线的产生条件：a产生自由电子；b使电子做定向高速运动；c在电子运动的路径上 设置使其突然减速的障碍物。3,对X射线管施加不同的电压， 再用适当的方法去测量由X射线管发出的X射线的波长和强度，便会得到X射线强度与波长的关系曲线，称为X X射线谱。在管电压很

2、低，小于某 一值（Mo阳极X射线管小于20KV）时，曲线变化时连续变化的，称为 连续谱。在各种管 压下的连续谱都存在一个最短的波长值入。，称为短波限，在高速电子打到阳极靶上时，某些电子在一次碰撞中将全部能量一次性转化为一个光量子，这个光量子便具有最高的能量和最短的波长，这波长即为 入0。入o=1.24/Vo4,特征X X射线谱：概念：在连续X射线谱上，当电压继续升高，大于某个临界值时，突然在连续谱的某个波 长处出现强度峰，峰窄而尖锐，改变管电流、管电压，这些谱线只改变强度而峰的位置所对应的波长不变，即波长只与靶的原子序数有关，与电压无关。因这种强度峰的波长反映了物质的原子序数特征、所以叫特征x

3、射线，由特征X射线构成的x射线谱叫特征x射线谱，而产生特征X射线的最低电压叫激发电压。产生：当外来的高速度粒子（电子或光子）的动aE足够大时，可以将壳层中某个电子击出去， 或击到原于系统之外， 或使这个电子填到未满的高能级上。于是在原来位置出现空位，原子的系统能量因此而升高，处于激发态。这种激发态是不稳定的，势必自发地向低能态转化， 使原子系统能量重新降低而趋于稳定。这一转化是由较高能级上的电子向低能级上的空位跃迁的方式完成的，电子由高能级向低能级跃迁的过程中，有能量降低，降低的能量以光量子的形式释放出来形成光子能量，对于原子序数为Z的确定的物质来说，各原子能级的能量是固有的，所以.光子能量是

4、固有的，入也是固有的。即特征X射线波长为一固定值。能量：若为K层向L层跃迁，则能量为：各个系的概念：原于处于激发态后，外层电子使争相向内层跃迁，同时辐射出特征x射线。我们定义把K层电子被击出的过程叫K系激发，随之的电子跃迁所引起的辐射叫K系辐射，同理，把L层电子被击出的过程叫L系激发，随之的电子跃迁所引起的辐射叫L系辐射，依次类推。我们再按电子跃迁时所跨越的能级数目的不同把同一辐射线系分成几类，对跨 越1, 2, 3.个能级所引起的辐射分别标以a、丫等符号。电子由L K , M K跃迁（分 别跨越1、2个能级）所引起的K系辐射定义为K a, K 6谱线；同理，由M L, N L电 子跃迁将辐射

5、出L系的L a , L 6谱线，以此类推还有M线系等。莫赛莱定律：特征X射线谱的频率或波长只取决于阳极靶物质的原子能级结构，而与其它 外界因素无关。2fv= K（Z -a）式中K与朝材物质主量子数有关的常数：屏蔽常数，与电子所在的壳层位置有关。5,5, X X射线的吸收:X射线照射到物体表面之后， 有一部分要通过物质， 一部分要破物质吸收， 强度为I的X射x射线在均匀物质内部通过时， 强度的衰减率与在物质内通过的距离x成比例：一dl/1 =Idx。比例系数 a 称为线吸收系数。二次特征X X射线：当一个能量足够大的光量子入射到物质内部，会产生一个特征X射线，这种由X射线激发所产生的特征X射线称

6、为二次特征X射线，也成为荧光X射线。吸收限：表示产生某物质K系激发所需的最长波长，称为K系特征辐射的激发限，也叫吸 收限。入k=1.24/Uk=hc/eUk。饿歇效应：原子发射的一个电子导致另一个或多个电子（俄歇电子）被发射出来而非 辐射X射线（不能用光电效应解释），使原子、分子成为高阶离子的物理现象，是伴随一个电子能量降低的同时，另一个（或多个）电子能量增高的跃迁过程。吸收限的应用：阳极靶的选择：若K系吸收限为 入k,应选择靶材的K a波长稍稍大第二章X衍射的方向1,相干条件：两相干光满足频率相同、振动方向相同、相位差恒定（即兀的整数倍）或波 程差是波长的整数倍。2, X X衍射和布拉格方程

7、：波在传播过程中，在波程差为波长整数倍的方向发生波的叠加，波的振幅得到最大程 度的加强，称为衍射，对应的方向为衍射方向，而为半整数的方向，波的振幅得到最 大程度的抵消。布拉格方程：2dsin 0 =n入。d为晶面间距， 。为入射束与反射面的夹角，入为X射线的波长，n为衍射级数（其含义是：只有照射到相邻两镜面的光程差是X射线波长的n倍时才产生衍射）。该方程是晶体衍射的理论基础。产生衍射的条件：衍射只产生在波的波长和散射中间距为同一数量级或更小的时候，因为 入d / 2d = sin 0 v 1 , n入必须小于2d。因为产生衍射时的n的最小值为1 ,故 足2d能够被晶体衍射的电磁波的波长必须小于

8、参加反射（衍射）的晶体中最大面间距的二倍，才能得到晶体衍射，即n入2d。衍射方向：衍射方向表达式sin25 - （h2+ i2+矽）4a上式即为晶格常数为a的（hkl晶面对波长为 入的x射线的衍射方向公式；上式表明，衍射方向决定于晶胞的大小与形状。也就是说，通过测定衍射束的方向，可以 测出晶胞的形状和尺寸。至于原子在晶胞内的位置，后面我们将会知道，要通过分析 衍射线的强度才能确定。衍射方法：劳埃法；周转晶体法；粉末法；平面底片照相法第三章X射线衍射强度1.强度的概念：x射线衍射强度，在衍射仪上反映的是衍射峰的高低（或积分强度一一衍射峰轮廓所包围的面积），在照相底片上则反映为黑度。严格地说就是单

9、位时间内通过与衍射方向相垂直的单位面积上的X射线光量子数目，但它的绝对值的测量既3困难又无实际意义，所以，衍射强度往往用同一衍射团中各衍射线强度（积分强度或峰高）的相对比值即相对强度来表示。42,结构因子：因原子在晶体中位置不同或原子种类不同而引起的某些方向上的衍射 线消失的现象称之为“系统消光”。根据系统消光的结果以及通过测定衍射线的强度的变化就可以推断出原子在晶体中的位置；定量表征原于排布以及原子种类对衍射强度影响规律的参数称为结构因子。（1）电子散射：A .相干散射：x射线在电子上产生的波长不变的具有干涉性质的散射，入射线和散 射线的位相差是恒定的，称之为相干散射或叫弹性散射。B.一个电

10、子将x射线散射后，在距电子为R处的强度表示为：式中 j- 经典电子半径2=2.817938 x4 me一入射X射线强度;e-电子电荷；m电子质量；l.yC- 尤速;母-直空介电常数923电场中任一点P与人射X射线文角;K电场中仁一点P到发牛散射的电子的距离=C电子散射特点：（1）散射线强度很弱，约为入射强度的几十分之一；（2）散射_! + （*眼2 ）2j _线强度与到观测点距离的平方成反比；（3）在2 0 = 0处，2一，所以射强度最强，也只有这些波才符合相干散射的条件。在20乒0处散射线的强度Jj减弱，在在2 0 =90。时，因为2=1/2 ,所以在与入射线垂直的方向上减弱得最多，为20

11、= o方向上的一半。在在0 =0，兀时，Ie =1 ,在在0 =1/2兀，3/2兀时，Ie=1/2，这说明一束非偏振的X射线经过电子散射后其散射强度在空间的各个方向上变得不相同了，被偏振化了，偏振化的程度取决于J + （，j2为偏振因子，也叫极化因子。20角。所以称5(3)晶胞散射：晶胞内所有原子相干散射的合成波振幅Ab为:& -电 + +小。)=就j = r?单位晶胞中所有原子散射波叠加的波即为结构因子，用F表示，即：,-，个单胞内所有原子散射的相干散射波振幅必一个电子散射的相干散射波振幅一4对于hkl晶面的结构因子为:3,消光条件：表3 1反射线消光规律布拉菲点阵存在的曹线指数hk

12、l不存在的漕统指数hJd筒单全 部栈 有底心h+k偶数E 奇致体心(H)弱数(hkt1)奇数而心a同性数m异址数注 ： 原 子 在 晶 胞 中 的 排 列 位 置 的 变 化 ， 可 以 使 原 来 可 以 产 生 衍 射 的 衍 射 线 消 失 ， 这 种现象称为系统消光。4,测量方法：最常用的方法为粉末法：（2）原子散射：Ia=f（平方）*Ie ,6 I。茶佶)脾言1顼嘛式中 e人射X射线强度人一人射X射线波长；/?与试样的观测距离;V晶体被照射的体积；K-单位晶胞体积*P- 多重性因子：|曰-品胞衍射强度(结构因数)，包括了原子散射因素;A3)- 吸收因子；，一湘温度因孑；弑0)0)二L

13、tLt片角因子SIHSIH COSPCOSP(一)粉末法中影响x衍射强度的因子有：结构因子、角因子(包括洛仑兹因子和极化因子)、多重性因子、吸收因子、温度因子。(1)结构因子：F与晶胞结构有关，即与hkl有关。(2)多重性因子：P表示等同晶面个数对衍射强度的影响。(3)洛伦兹因子：以)=旦笋当sinCOSP(4)温度因子:泪唐因子.一动髭响时的径射强J_A_眇 新及因于-无热振动理想情况下的衍射强度-J -巳以式中h为绝对零度时的原子散射因子匚M_ 也I )1茹式中普朗克常数；ma- 原子的质量Ik玻耳兹曼常数；&一一以热力学温度表示的特征温度平均值iX特征温度与试样的热力学温度之比，

14、即x -心德拜函数，必+ 土,具体数值见附录7;7e半衍封角；A入射X射线波长七(5)吸收因子：与试样形状有关，即与试样的吸收系数和试样直径有关。(二)衍射强度公式的适用条件(1)晶粒必须随机取向(2)晶体是不完整的，粉末试样应尽可能地粉碎，从而消除或减小衰减作用。第四章多晶体分析方法1 ,衍射花样的指数化(基本方法、概念)八泌-2/7湍（1） 先根据衍射花样由式或（背反射）计算出0（用角度表示）；如=7X7?（2）将立方晶系的面间距公式_代入布拉格公式得2sin2& =7（ A2+ 好 +户）4/sin2 sin2S|工Q Q 、（3）计算出，再用1（式中下角标1表示第1条衍射线条）

15、，这sir?Oi:sin2O2:flin23-=N；妈：N3：样就得到一组系列，即：- 土e 为整数）（4）把hkl按“十十*由小到大排列，并根据系统消光条件就可以得到将晶sir?。体结构的特征间接反应到的连比系列中来（5）用测量、计算得到的系列N的比值来跟附录表中各种晶体结构的比，从而可以确定晶体结构类型的推断出各衍射线条的干涉指数。2,相机的分辨率：N的比值来对8华二卷=一2&湖T八K-.= _ 2R,_也 -=-2R -v 1一sii?6t ,22d2-( nA)2V - 2d)影响因素：（1）相机半径R越大，分辨率越高；（2）。角越大，分辨率越高；（3）X射线的波长越长，分辨率

16、越高；（4）面间距越大，分辨率越高。2.点阵常数的精确测量9误差：“，当。接近于90时，误差最小，故当选取高0角的衍射线。误差分系统误差和偶然误差，偶然误差不可排除，只能降低。（1）德拜法中系统误差的来源：a,相机半径误差b,底片收缩误差:相机误差和底片收缩误差类似，可连写成：普二（警-萼）（马- ）加？“（可选取接近90。的。角、采用反装片法和不对称装片法来减小） = - cotOAQ =一cos28aRc,试样偏心误差：d,吸收误差：（难以精确计算）e, x射线折射误差：经折射后校正的布拉格方程应写为：nA = 2（1 - ）sin3smod观察 祜校正（1 -一4勇）,sm廿由此可知：对

17、立方晶系，其点阵常数的折射校正公式可近似表达为：。校王=。观察（1 + $）（2）德拜法中系统误差校正方法：a,采用精密实验技术方法；b,应用数学处理方法。3,衍射仪优点：速度快、强度相对精确、信息量大、精度高、分析简单、试样制备简单。方法：连续扫描测量方法；阶梯扫描测量法。实验参数选择：狭缝光阑的选择；时间常数的确定；扫描速度的选择。（注：点阵常数的精确测量、衍射仪这两部分本人实在没看懂老师会考什么玩意儿， 仅供参考。）第五章：x衍射的物相分析1,基本原理：每种结晶物质都有自己特定的晶体结构参数，如点阵类型、品胞大小、原子数目和原子在晶胞中的位置等。X射线在某种晶体上的衍射必然反映出带有晶体

18、持征的特定的衍射花样（衍射位置。、衍射强度I）。根据衍射线条的位置经过一定的处理便可 以确定物相是什么，这0邳=放表现-族真实S +泌星4R4R4RS10就是定性分析。由于不同的物质各具有自己特定的原子种类、原子排列方式和点阵参数，进而呈 现出特定的衍射花样；多相物质的衍射花样互不于扰，相互独立，只是机械地叠加； 衍射花样可以表明物相中元素的化学结合态。这样，定性分析原理就十分简单，只要 把晶体（几万种）全部进行衍射或照相，再将衍射花样存档，实验时，只要把试样的衍 射花样与标准的衍射花样相对比、从中选出相同者就可以确定了。定性分析实质上是 信息（花样）的采集处理和查找核对标准花样两件事情。步骤

19、：获得衍射花样一与标准花样校对。2,衍射卡片及检索方法：（1）衍射卡片的关键信息：d系列值；三强线；物相化学式及英文名称；矿物学通用名称或有机结构 式；实验条件；卡片序号；晶体学数据；物相的物理性质；试样来源、制 备方式及化学分析数据；各栏中的“Ref.”均指该栏中的数据来源。（2）检索方法：1数值索引：数值索引有两种，哈氏无机数值索引和芬克无机数值索引。当不知所测 物质为何物时，用该索引较为方便。哈氏索引中将每一种物质的数据在索引中占一行，依次为8条强线的晶面间距及其相对强度（用数字表示）、化学式、卡片序号、显微检索序号。芬克无机数值索引与哈氏索引相类似，所不同的是以8条线的晶面间距值循环排

20、列，每种物质在索引中可出现8次.另外芬克夭机数值索引不出现化学式，而是在相当于哈氏索引的化学式的位置以化学名称（英文）出现。2戴维无机字母索引：该索引以英文名称字母顺序排列。索引中每种物质也占一行， 依次列为物质的英文名称、化学式、三强线晶面间距、卡片序号和显微检索序号。3,物相定性分析方法：基本程序：获得衍射图样；测量衍射线条的位置（2。）；计算晶面间距d；确定强度（照相法用目测，衍射仪时可以直接读出）准确性的确定：制备试样时，必须使择优取向减至最小；晶粒要细小；注意相对强度 随入射线波长不同而有所变化；必须选取合适的辐射，使荧光舒服降至最低，且能得 到适当数目的衍射线条。（1）单向物质的定

21、性分析：当已经求出d和I/I1后，物相鉴定大致可分为如下几个程序。（1）根据待测相的衍射数据，得出三条强线的晶面间距值di, d2 , d3（最好还应当适当地估计它们的误差）。 根据dl值（或d2, d3），在数值索引中检索适当d组，找出与dl、d2、d3值复合较好的一些卡片。（3）把待测相的三条强线的d值和I / II值与这些卡片上各物质的三强线d值和I / I1值相比较，淘汰一些不相符的卡片，最后获得与实验数据一一吻合的卡片，卡片上所示物质即为待测相.鉴定工作便告完成。（2）复相物质的定性分析：当持测试样为复相混合物时，其分析原理与单项物质定 性分析相同，只是需要反复尝试，分析过程自然会复

22、杂一些。114,定性分析的难点：晶体存在择优取向时会使某根线条的强度异常强或弱；强度异常还会来自表面氧化物、硫化物的影响等；粉末衍射卡片资料来源不一,而且并不是 所有资料都经过核对，因此存在不少错误；多相混合物的衍射线条有可能有重叠现象；当混合物中某相的含量很少，或该相各晶而反射能力很弱时，可能难于显示该相的衍射线条，因而不能断言某相绝对不存在。5,定量分析基本原理和基本方法：原理：根据衍射线条的位置和强度确定物相相对含量的多少。j二* （I为吸收系数，W为两相物质中a相的质量百分比；p为密度，K1为未知常数）方法：（1）外标法：用内标法获得待测相含量，是把多相混合物中待测相的某根衍 射线强度

23、与该相纯物质的相同指数衍射线强度相比较而进行的。/ 阮令）（人）。-圈（性国）+的Pa P&P/3.、一、（Ia为待测物强度，（Ia）0为标准样品强度）（2）内标法：外标法的试样是在待测试样中掺入一定含量的标准物质的混合物，把 试样中待测相的某根衍射线条强度与掺入试样中含量已知的标准物质的某根衍射线 条强度相比较，从而获得待测相含量。外标法仅限于粉末试样。W 1$ = Ks/ WA12(3)直接比较法：用直接比较法测定多相混合物中的某相含量时，是以试样中另Zoe4m,2c432?tr当其他碳化物含量不可忽略时：Cy + GCy% =100 -Cc7,定量分析中实际分析时的难点及注意事项

24、：(1)择优取向；(2)碳化物干扰；(3)个相的某根衍射线条作为标准线条作比较的, 又适用于块状多晶试样。6,残余奥氏体的测量：(1)(2)而不必掺入外来标准物质。适用于粉末,获取淬火钢的衍射图:按衍射强度公式，令则:)七冲亲崩)(ef奥氏体强度用角标丫表示，马氏体用a表示:两式相除得2尹RMCy%+ C7= I孩IT消光效应；(4)局部吸收(微吸收)效应。13第六章 宏观应力测试1.有几类残余应力：第一类应力：宏观应力，作用在物体较大范围，众多晶粒范围内平衡着的应力，由加 工、热处理等引起；第二类应力：微观应力，作用在晶粒、亚晶粒内部，由晶格发生弹性变形、温度等所 引起；第三类应力：超微观应

25、力，作用在位错线附近、析出相附近、晶界附近、复合材料界 面等，由于不同种类的原子移动、扩散、原子重新排列使晶格畸变所造成。2.对衍射线的影响：对位置的影响、对强度的影响、对形态的影响：(如下图)第一个图代表没应力；第二个图代表宏观应力的影响；第三个代表微观应力的影响。3.测试的基本原理和方法：(1)单轴应力测定原理：在拉应力的6Y作用下，试样沿y方向产生变形。假设某晶粒中的(hkl)晶面正好与拉伸方向相垂直，其无应力状态下的晶面间距为do ,在应力p y作用下do扩张为dn若能测得该晶面间距的扩张量 d= dn do .则应变y= d/do,根据弹性力学原理，应力为E = E p玄Z方向和y方

26、向的可根据：计算；d- - doE 办、(2)平面应力测定原理：(见书98-99页) 山幻- E卫顶(2%)叩=(1 +小却4 I召- 2(十仍顺180弟静欧)；(3)测试方法：衍射仪法；应力仪法。第七章，晶体的极射赤面投影1,球面投影：球面投影是将晶体多面体或空间点阵中的晶向和晶面投影到球面上的 一种投影方法。将晶体置于一个投影球的球心处，并假设投影球的直径很大，与其相 比晶体的尺寸可以忽略不计，这样可以认为被14投影放入晶面都通过球中心。极点：法线与投影面的交点。极距：从N极沿子午线大圆向赤道方向至某一纬线间的弧线叫做极距。纬度：从赤道沿子午线大圆向N或S极方向至某一纬线间的弧度叫纬度。2

27、,极射投影赤面投影、性质、应用：极射面投影：是将球面投影再投影到赤道平面上去的一种投影方法。步骤是：首先作出晶面和晶向德球面投影得到相应的极点，然后再以S或N极为投影方向，将极点向赤道平面上投影。极式网：以赤道平面为投影面所得到的极射赤面投影网称为极式网。吴里夫网：是俄国晶体学家吴里夫提出，是将纬线投影到过NS轴平面上的投影方法。晶体转动：所谓晶体转动，均是指已知转动轴方向，要求测出转动一定角度后晶体的新位向，分为三种情况：极点围绕中心轴转动、极点围绕位于投影面上的一个轴转动、极点围绕与投影面相倾斜的轴转动。3,晶带的极射赤面投影：4,标准投影图：如果将晶体中的重要晶面作出标准的极射赤面投影图

28、，那么晶体结 构中难以现实的晶体取向关系、晶带关系、晶面夹角关系都可以一目了然。在作晶体 的极射赤面投影时，通常选择对称性明显的指数晶面作投影图，将晶体中各个晶面的 极点都投影到所选择的投影面上去，这样构成的极射赤面投影图称为标准投影图，也 叫极图。第九章，电子光学基础1 .电磁透镜的像差与分辨率本领分辨率：分辨本领是指成像物体（试样）上能分辨出来的两个物点间的最小距离，即分辨率。光学显微镜的分辨本领为 r0 * 1/2入。电磁透镜的分辨率由衍射效应 和球面像差来决定。像差：像差分成两类，即 几何像差和色差 。几何像差是因为透镜磁场几何形状上的缺 陷而造成的。几何像差主要指球差和像散。色差是由

29、于电子被的波长或能量发生一定 幅度的改变而造成的。球差：球面像差。是由于电磁透镜的中心区域和边缘区域对电子的折射能力不符合预定的规律造成的像散：是由透镜磁场的非旋转对称而引起的色差：是由于入射电子波长（或能量）的非单一性所造成的景深：我们把透镜物平面允许的铀向偏差定义为透镜的景深，用Df来表示。焦长：把透镜像平面允许的轴向偏差定义为透镜的焦长，用DL表示。2.电磁透镜电磁透镜：透射电子显微镜中用磁场来使电子波聚焦成像的装置是电磁透镜。第十章，投射电子显微镜1.成像基本原理：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。它由电子光学系

30、统、电源与控制系统及真空系统三部分组成 。电子光学系统通常称镜筒，是透射电子显微镜的核心，它的光路 原理与透射光学显微镜15十分相似，它分为三部分，即照明系统、成像系统和观察记录 系统。由电子枪发射出来的电子束，在真空通道中沿着镜体光轴穿越聚光镜，通过聚光 镜将之会聚成一束尖细、明亮而又均匀的光斑，照射在样品室内的样品上；透过样品 后的电子束携带有样品内部的结构信息，样品内致密处透过的电子量少，稀疏处透过 的电子量多；经过物镜的会聚调焦和初级放大后，电子束进入下级的中间透镜和第1、第2投影镜进行综合放大成像，最终被放大了的电子影像投射在观察室内的荧光屏板 上；荧光屏将电子影像转化为可见光影像以

31、供使用者观察。2.光阑，位置、作用：在透射电子显微镜中有三种主要光阑，它们是聚光镜光阑、物镜光阑和选区光阑。（一）聚光镜光阑：聚光镜光阑的作用是限制照明孔径角。在双聚光镜系统中，光阑 常装在第二聚光镜的下方。（二）物镜光阑：又称为衬度光阑.通常它被安放在物镜的后焦面上。电子束通过薄膜样品后会产生散射和衍射。散射角（或衍射角）较大的电子被光阑挡住，不能继续进入镜简成像，从而就会在像平面上形成具有一定衬度的图像。光闹孔越小，被挡去的 电子越多，图像的衬度就越大，这就是物镜光闹又叫做衬度光闹的原因。加入物镜光 阑使物镜孔径角减小，能减小像差，得到质量较高的显微图像。物镜光阑的另一个主 要作用是在后焦

32、面上套取衍射束的斑点（即副焦点） 成像， 这就是所谓暗场像。利用明暗场显微照片的对照分析，可以方便地进行物相鉴定和缺陷分析。（三）选区光阑：又称场限光阑或视场光阑。选区光阑一般都放在物镜的像平面位置。使电子束只能通过光阑孔限定的微区，以分析样品上的一个微小区域。第十一章复型技术质厚衬度原理：非晶样品透射电子显微图像衬度是由于样品不同微区间存在的原子序 数或厚度的差异而形成的，即质量厚度衬度（质量厚度定义为试样下表面单位面积以 上柱体中的质量），也叫质厚衬度。质厚衬度适用于对复型膜试样电子图象作出解释。 质量厚度数值较大的，对电子的吸收散射作用强，使电子散射到光栏以外的要多，对 应较暗的衬度。质

33、量厚度数值小的，对应较亮的衬度。质厚衬度原理成像原理：衬度是指在荧光屏或照相底片上.眼睛能观察到的光强度或感光度的差别。电子显微镜图像的衬度取决于投射到荧光屏或照相底片上不同区域的 电子强度差别。对于非晶体样品来说，入射电子透强（或样品原子序数越大或密度越大） ,被散射到物镜光阑外的电子就越多，面通过物镜光阑参与成像的电子强度也就越低。第十二章 电子衍射1.倒易点阵：晶体的电子衍射（包括x射线单晶衍射）结果得到的是一系列规则排列的 斑点。这些斑点虽然与晶体点阵结构有一定对应关系，但又不是晶体某晶面上原子排 列的直观影像。人们在长期实验中发现，晶体点阵结构与其电子衍射斑点之间可以通 过另外一个假

34、想的点阵很好地联系起来.这就是倒易点阵。倒易点阵是与正点阵相对 应的量纲为长度倒数的一个三维空间（倒易空间）点阵。2.电子衍射的基本公式：如图：16于是有:广E因为跄=古?*对故R 二疝七顼密（10-】2）因为心观所以式（10-J2）还可与成R 二也二庭（10-13）这就是电子衍射基本公式式中K 二廨称为电子衍射的相机常效，而L称为相机长度白3.电子衍射：电子衍射的原理和x射线衍射相似，是以满足（或基本满足）布拉格方程作为产生衍射的 必要条件。两种衍射技术所得到的衍射花样在几何特征上也大致相似。4.单晶衍射的指数标点17拆定单品电子衍射花样的白的是确定零层倒易截面上各的H矢量端点 （倒易阵点）

35、 的 指数，定出零层倒勒截面的法向（即骷情轴岫）,并晚定样品的点阵类型、物相及位同日一、单晶体电子衍射花样的标定程序（一）已知相机常教和样品晶体结构（l）Mft*近中心斑点的儿个折射斑点至中心斑点距离板心.电（如图10-叭根据衍射单本公式 s 拔土求出相应的a品面间出；由，击，心e（3）因为品体站构是已知的*福一 /值即为该晶体某-晶面族的品面间距、故可很据定出相 应的品面族指敬阮.即由小查thlMSJ,由由 查出h2k2l2,依此类推Q（4）浏定各衍封斑点之间的夹怕斜（5）决定离开中心斑点Kidftr射斑点的指数。若出最近，则相应斑点的指教应为I机化W而族中的一个I对于三个指数中有两个相等的

36、晶面族（例如就有24种标法:两个指数相等另-#数为零的品面族（例如1110（）有口种标法；三个指数相等的晶面族（如11111）有8种标法；两个指数为害的命囱族有6种标法,因此，第一个斑点的指数可以是 等价品俪中的任意个（6）决定第一个斑点地招散。第二个流点的指数不能任透，因为它和第 个斑点闾的 夹角必须符合夹角公式“对立方晶系来说，两者的夹角可用式（10-15）求得在决定第-个比点指数时，应注行所谓尝试校核，即只有恤 M代人夹角公式后求 出的角司实蒯的一致时，（为届“）指数才是正确的，否则必须重新凳试#应该指出的是 |%姻上|品面鼠可供选择的特定（加肱白）值往往不止一个，因此第二个斑点的指效也

37、带有 一定的任意性。CO一旦决定了两个斑点，那末其它理点可以根据矢屋运算求得旧由图10-19,码+& =用，即A| + 2=M 虹 + 虹二月h +门=h3）根据晶带定理求零暗倒易截而法绒的方向，即晶带轴的指数.为了简化运算可用COS# -h | + kl(2Vuf+ it?+(10-15)(10-16)18u vw |*1 |上J A |加 | 上| ! /|I XXX I竖线内的指数交叉相乘后相减得出uvw,即u = Zj -kJ1v = hl h *（ L0-17）w= A | 2 -（二）相机常数未知、晶体结构已知时衍射花样的标定L测量数个斑点的R值（靠近中心斑点，但不在同一直

38、箕上），用附录16校核各低指 数品面间距&值之间的比值，方法如下：面间距相同.故同一晶面族中唇#好扫4hf = M/V值作为一个代表晶血族的整数指数。F知d- - d，tXr * * R? oc ,、cc N若把测得的R3值平方，则卅：府顼如=用：必:的；U0】8）从结构消光原理来看,体心立方点阵h + k + 偶数时才有析射产生，因此它的N值只有2,4,6,面心立方点阵h、Z 为全奇或全偶肘才有衍射产生，故其N值为3,4,8, UJ2-因此.只要把测量的各个丑值平方，并整理成式（10-18）,从式中用值递增规律 来播证晶体的点薄类型，带与某一燮点的朋值对应的押值使是晶体的晶面族指数，

39、例如N = 即为1100汗=3为111/=4为1200等如果晶体不是立方点阵，则品面族指数的比值另有规律。（I）四方晶体已知d=一 =好 W八斯1 AJ+A:I2故了wy+F令州三砂+尸根据消光条件，四方晶体“。的晶面族（即j柘0|晶血族）有用：屑；用;二MX-M2：制3：=1 ：2：4：5：8；9：J0：B：16：17：18：-*立方晶体中同一晶面族中各晶面的间距相等例如11231中（123）面间距和（32】）的19（2）六方晶体已知d = -_1_/ 4 3七AA* 尸）F3/+?20I 4(hl+hkk2) P广3 - /+/令/ +做+时二P,穴方晶体。的i城01而族有厝：感；岛： ,

40、二户广已：七：二1：3：4：7：9：12：13：16：】9：为：2.重复本小节(一)中第(4)-(8)条(三) 未却品体结构，相机常救已知时衍射花样的标定(1)浏定低指数斑点的Ktfic应在几个不同的方位摄版电子指射花样，保证能测出 最前面的八个R值口(2)根据R,计算出各个/值(3)查&STM斥片和各d值榔相符的物相即为待测的品体口因为电于显敞镜的精度 所限，很可能出现几张卡片上d值均和溺定的值相近,此时应根据待测船体的其它资 料例如化学成分等来排除不可能出现的制相匚21（四）标准花样对照法这是一种简单易行而乂常用的方法U即将实际观察、记录到的衍射花样直接与标准 花样对比，号出斑点的

41、指数并确定晶带轴的方向。所谓标准化样就是各种晶体点阵主要 晶带的倒易枝面.它可以根据晶带定理和相应品体点阵的消光规律绘出（见附录11L个较熟练的电镜工作者，对常见晶体的主要晶带标准衍射花样是熟悉的因此，在观察样 品时,T衍射斑点出现（特别是当样品的材料已知时），基本以判断是哪个晶带的衍射 斑点匚应注意的是，在摄取桁射斑点图像时，应尽量将斑点调得对称,即通过倾转使斑点 的强度对稼均匀。中心斑点的强度与周围邻近的琳点相差无几，以致难以分辨中心斑点, 这时表明晶带她与也子束平行，这样的衍射斑点特别是在晶休结构未知时更便于和标椎 花样比较，再有在系列倾转摄取不同晶布斑点、时,应采用同相机长故，以便对比

42、。现代 的电情相机常数在操作时都能自动给出（显示你上所述，采用标准花样对比法可以收 到事半功倩的效果二、钢中典型组成相的衍射花样标定（一）马氏体衍射花样标定图10.20为】8Cr2Ni4WA钢经900Y油淬后在。透射电愤F摄得的选区电子衍射花样示意图；该o*&钢淬火后的昆微组织是由板条马氏体和在板条间。.分布的薄膜状残余奥氏体组成衍射花样中有两.套斑点，如图10 21所示.套是马氏体斑点.另 o*一套是奥氏体斑点。育先标定马氏体斑点，具体步。了骤如下：o测定Rigg,其长度分别为10.2 mm,E,2mm和14.4 mnh应注意/?值的数值依下角。马氏体的布射斑点.奥氏体的桁射斑点标数

43、值增大而增大。量得R】和如之间的夹角为90,佑和用之间的夹角为45。（2）已知上述数据后可通过几种方法对斑点进ISCTZNNWA9001油牌状态的电子衍射花样示意图22行标定第一种方法是按本节一、（一）中的尝试校核标出名个斑点第二种方法是查派法,用普及M和&之间的夹角。查附录】4沉即可得出晶带仙技 1为001 Jo相对于的晶面是3如|）,其指数为（110）,与R?相对应的晶面（临蜘处），其指数为（Tio）o（3）已知右效枷机常数M三2.05 mm-nin,可求得ILO=由1口 =普=吾捋=0-201 nmA1 1U-乙图 10-21 电子衍射花岸标定马氏体基体的电子衍射花祥标定：【h）

44、踞余臾氏体的电子衍射花样标定这和铁素体相应的面间距2.02A相近。另一血间距=尊= 0.142 nm 他14.4此数值和铁素体d网=1.43人相近，由110和ilO两个3点的指数标出怕对应的指 数应是020,而铁素体中（】10）面和（020）面的夹角正好是45%根绛实测值和理论值之间 相互吻合，验证了此套斑点来自基体马氏体的001晶带釉。应该指出的是FL铁素体和马氏体点阵常数是有差别的，但因板条马氏体含C量 低，正方度很小，其差另1在10-里。项nun数量级，电子衍射的精度不高，因而不能加以 区别。第三种方法是和标准电子衍射花样核对，立即可以得到各斑点的指数和晶带轴的方 向，这对于立方点阵的晶

45、体来说是最常用的方法之一，见附录1U（二）残余奥氏体电子衍射花样的标定图l0-21（b）为电子衍射花样中的另一套衍射莪点，量得佑=10.0mm,的=10.0mm.心M6.8皿A和治之间的夹角饥为泌,的和&之间的夹角&为35%根据苜和6|=7（?查附录14得其晶带轴方向应为0Ho与&和心对应的壕点指 数分别为iff和i】L用矢屋加法求得相当于馅的第三个斑点应用沽射基本公式对洵 间距进行校校:如=如二专跌二0.205 iirn（2.05A）,此数值和奥氏体|LH面间距的理论8口aV23值2.07A相近“始二-段一。.122皿（,22心,此数值和冕氏体也2面间距的理论值L26A相近（奥氏体的含C最不同，其晶格参救会有变化）弓根据夹角公式计算111）（022）面夹角应是35,2S,和实测值（拧）相近，由此证明了这套茹点来自钢中残余奥氏体相“（三）渗碳体电子衍