材料分析检测技术

1 第二篇 电 子 显 微 分 析 电子显微分析是基于电子束（波）与材料的相互作用而建立的各种材料现代分析方法。电子显微分析方法以材料微观形貌、结构与成分分析为基本目的。从分析原理（技术基础）来看，各种电子显微分析方法中的一些方法也可归于光谱分析（如电子探针）、能谱分析（如电子激发俄歇能谱）和衍射分析（如电子衍射）等方法范畴。电子显微分析主要介绍透射电子显微分析、扫描电子显微分析及电子探针分析这些基本的、得到广泛应用的分析方法。 第七章 透射电子显微分析 电子光学基础 1.电子波有何特征？与可见光有何异同？ 答：电子波具有粒子性和波动性波粒二象性，电子显微镜中常用的加速电压为 100—200kv，电子波长为 0.00370 —0.00251nm ，大约是可见光（390~760nm ）的十万分之一。 3.电磁透镜的像差是怎样产生的，如何来消除和减少像差？ 答：<1>像差分为两类：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。几何主要指球差和像散。 •色差是由于电子波的波长或能量发生一定幅度的改变而造成的。 <2>第一，采取稳定加速电压的方法可有效地减小色差。第二，单一能量或波长的电子束照射样品物质时，将与样品原子的核外电子发生非弹性散射。一般来说，样品越厚，电子能量损失或波长变化幅度越大，色差散焦斑越大，透镜像分辩率越差。所以应尽可能减小样品厚度，以利于提高透镜像的分辩率。 （球差：球差即球面像差，是由电磁透镜磁场中，近轴区域对电子束的折射能力与远轴区域不同而产生的。球差除了影响分辨本领外，还会引起图像畸变。像散：是由透镜磁场非旋转对称引起的一种像差。像散散焦斑与焦距差Δ fA 成正比，透镜磁场非旋转对称性越明显，焦距差越大，散焦斑越大，透镜的分辨率越差。像散可以用机械、静电或电磁式消像散器适当地加以补偿矫正。） 4.说明影响光学显微镜和电磁透镜分辨率的关键因素是什么？如何提高电磁透镜的分辨率？ 答：1.影响光学显微镜分辨本领主要取决于照明波长和光差介质，因此式Δ r0= 0.61λ /nsinα 故若要提高光学显微镜的分辨本领，关键是要有短波长的照明源。 2．电磁透镜的分辨本领取决于透镜的衍射效应和像差所产生埃利斑和散焦斑尺寸的大小 （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。） （限制电磁透镜分辨本领的主要因素是球差Δ rs 。因为电磁透镜总是会聚的透镜，至今还没找到一种矫正球差行之有效...