东北大材料现代研究方法重点内容

重点学习内容透射电子显微分析.ppt离子减薄包括了用高能离子或中性原子轰击薄片试样，使试样中原子或分子被溅出试样表面，直到试样有足够大的、对电子束“透明”的薄区。

入射离子束与试样表面的夹角（入射角）是一个重要的控制参量，在其他参量不变的条件下，它决定了等离子体穿透的深度和试样薄化速率。离子入射角越小，试样薄区面积越大，但相应减薄时间增加。通常采用两个阶段减薄。在开始阶段，采用较高的入射角（大于10°），快速减薄；在第二阶段，即接近穿孔时，采用较低的入射角（小于10°），以增加薄区面积。

离子减薄除了可用于各种块状材料薄膜的减薄外，还可以用于纤维和粉末材料的减薄，但需要事先将纤维和粉末镶嵌在环氧树脂中制成薄片。

电解抛光仅适用于导电材料的制备。与离子减薄相比，所用时间要短得多，而且试样不会产生机械损伤，但可能会引起试样表面化学性质的改变。此外，由于电解液都是腐蚀性很强的酸性溶液，在操作过程中要非常小心，需要采取一定的防护措施。

电解抛光所要控制的参量有外加电压、电解液类型、电解液温度、电解液喷射速度、抛光电流等。

好的减薄效果是试样孔洞附近有较大的薄区，并且薄区表面十分光亮。

电解双喷时，一般要进行冷却，常用液氮加酒精的方法来冷却，尤其是钢铁材料，必须冷却，而且最好用液氮。

常用电解抛光溶液成分1乙醇（80ml），冰醋酸(80ml)，高氯酸(15ml)，甘油(10ml)

适用材料：高温合金，耐热钢，铝及其合金。

2正磷酸(480ml)，硫酸(50ml)，铬酐(80g)，水(60ml)适用材料：铝及铝合金

3高氯酸(80ml)，冰醋酸(70ml)

适用材料：钢，硅钢

4高氯酸(10ml)，乙醇(90ml)

适用材料：镍基合金，硅钢，马氏体时效钢

明场与暗场成像当要在透射电镜中获得电子图像时，可以用未散射的透射电子束产生图像，也可以用所有的电子衍射束或者某些电子衍射束成像。选择不同电子束用于成像的方法是在背焦面处插入一个光阑，只有通过该光阑的电子束才可以参与成像。这个光阑就是物镜光阑。用另外的装置来移动物镜光阑，使得只有未散射的透射电子束通过它，其他衍射的电子束被光阑挡掉，由此得到的图像被称为明场像（BF）。或者只有衍射电子束通过物镜光阑，透射电子束被光阑挡掉，称由此得到的图像为暗场像（DF）。通过调节中间镜的电流就可以得到不同放大倍数的明场像和暗场像。

暗场成像有两种方法：偏心暗场像与中心暗场像。

像衬度电子束透过试样所得到的透射电子束的强度及方向均发生了变化，由于试样各部位的组织结构不同，因而透射到荧光屏上的各点强度是不均匀的，这种强度的不均匀分布现象就称为衬度，所获得的电子像称为透射电子衬度像。

其形成的机制有两种：

1.相位衬度

如果透射束与衍射束可以重新组合，从而保持它们的振幅和位相，则可直接得到产生衍射的那些晶面的晶格像，或者一个个原子的晶体结构像。仅适于很薄的晶体试样(≈100Å)。

2.振幅衬度

振幅衬度是由于入射电子通过试样时，与试样内原子发生相互作用而发生振幅的变化，引起反差。振幅衬度主要有质厚衬度和衍射衬度两种：①质厚衬度

由于试样的质量和厚度不同，各部分对入射电子发生相互作用，产生的吸收与散射程度不同，而使得透射电子束的强度分布不同，形成反差，称为质-厚衬度。

②衍射衬度

衍射衬度主要是由于晶体试样满足布拉格反射条件程度差异以及结构振幅不同而形成电子图象反差。它仅属于晶体结构物质，对于非晶体试样是不存在的。

质厚衬度原理由于质厚衬度来源于入射电子与试样物质发生相互作用而引起的吸收与散射。由于试样很薄，吸收很少。衬度主要取决于散射电子（吸收主要取于厚度，也可归于厚度），当散射角大于物镜的孔径角α时,它不能参与成像而相应地变暗.这种电子越多,其像越暗.或者说,散射本领大,透射电子少的部分所形成的像要暗些,反之则亮些。x射线衍射.pptX射线的产生与性质1.X射线产生机制

2.X射线性质(一)连续谱(二)特征谱四.X射线的吸收(一)X射线的衰减规律与吸收系数(二)吸收限的应用布喇格公式表达式及应用如果晶格常数已知，可以用来测定X射线的波长，进行伦琴射线的光谱分析。

2.如果X射线的波长已知，可以用来测定晶体的晶格常数，进行晶体的结构分析。X射线衍射物相分析

物相分析是为了确定待测样品的结构状态，同时也确定了物质的种类。

定量分析--多相共存时，组成相含量是多少。相是材料中各元素作用形成的具有同一聚集状态、同一结构和性质的均匀组成部分，分为化合物和固溶体两类。物相分析，是指确定材料由哪些相组成和确定各组成相的含量。根据晶体对X射线的衍射特征—衍射线的方向及强度来鉴定结晶物质的物相的方法，就是X射线物相分析方法。粉末晶体X射线物相定性分析是根据晶体对X射线的衍射特征即衍射线的方向及强度来达到鉴定结晶物质的。

原因：

1）每一种结晶物质都有各自独特的化学组成和晶体结构，不会存在两种结晶物质的晶胞大小、质点种类和质点在晶胞中的排列方式完全一致的物质;2）结晶物质有自己独特的衍射花样。（d、θ和I）;

3）多种结晶状物质混合或共生，它们的衍射花样也只是简单叠加，互不干扰，相互独立。（混合物物相分析）每一种结晶物质都有其特定的结构参数，包括点阵类型、晶胞大小、晶胞形状、晶胞中原子种类及位置等。与结构有关的信息都会在衍射花样中得到体现，首先表现在衍射线条数目、位置及其强度上，如同指纹，反应每种物质的特征。

物相分析根据衍射线条位置（一定，2角就一定，它决定于结构的点阵面的d值）和强度确定物相。X射线衍射分析样品制备在使用X射线衍射仪进行分析时，样品制备会对衍射结果产生显著的影响。通常制成平板状样品，衍射仪均附有表面平整光滑的玻璃或铝质的样品板，板上开有窗孔或不穿透的凹槽，样品放入其中进行测定。

1.粉晶样品的制备

(1)将被测试样品在玛瑙研钵中研成10μm左右的细粉；

(2)将适量研好的细粉填入凹槽，并用平整的玻璃板将其压紧；

(3)将槽外或高出样品中板面的多余粉末刮去，重新将样品压平，使样品表面与样品板面平整光滑。若是使用带有窗孔的样品板，则把样板放在一表面平整光滑的玻璃板上，将粉末填入窗孔，捣实压紧即可。样品测试时，应使贴玻璃板的一面对着入射X射线。

2。特殊样品的制备

对于金属、陶瓷、玻璃等一些不易研成粉末的样品，可先将其锯成窗孔大小，磨平一面，再用橡皮泥或石蜡将其固定在窗孔内。对于片状、纤维状或薄膜样品也可取窗孔大小直接嵌固在窗孔内。但固定在窗孔内的样品其平整表面必须与样品板平齐，并对着入射X射线。

物相分析原理：

将实验测定的衍射花样与已知标准物质的衍射花样比较，从而判定未知物相。

混合试样物相的X射线衍射花样是各个单独物相衍射花样的简单迭加，根据这一原理，就有可能把混合物物相的各个物相分析出来。物相定性分析示例多相物质分析与示例多相物质相分析的方法是按单一物相分析的基本步骤逐个确定其组成相。多相物质的衍射花样是其各组成相衍射花样的简单叠加，这就带来了多相物质分析(与单相物质相比)的困难:检索用的三强线不一定属于同一相，而且还可能发生一个相的某线条与另一相的某线条重叠的现象。因此，多相物质定性分析时，需要将衍射线条轮番搭配、反复尝试，比较复杂。

物相定性分析所应注意问题

（1）一般在对试样分析前，应尽可能详细地了解样品的来源、化学成分、工艺状况，仔细观察其外形、颜色等性质，为其物相分析的检索工作提供线索。

（2）尽可能地根据试样的各种性能，在许可的条件下将其分离成单一物相后进行衍射分析。（3）由于试样为多物相化合物，为尽可能地避免衍射线的重叠，应提高粉末照相或衍射仪的分辨率。

（4）对于数据d值，由于检索主要利用该数据，因此处理时精度要求高，而且在检索时，只允许小数点后第二位才能出现偏差。这是因为面间距d是由晶体结构决定的，它不因实验条件变化而有变化，即使在固溶体系列中d值的微细变化也只在精确测量时才能确定。然而I/I0的值却会随实验条件的不同而发生较大的变化，如随不同靶材、不同衍射方法或不同衍射条件等发生变化。（5）特别要重视低角度区域的衍射实验数据，因为在低角度区域，衍射所对应d值较大的晶面，不同晶体差别较大，衍射线相互重叠机会较小。

（6）在进行多物相混合试样检验时，应耐心细致进行检索，