电子显微分析复习提纲

电子显微分析复习提纲

1. 何为电磁透镜？理解并掌握电子在磁场中的运动规律，能够作图说明之。

：把电磁线圈所产生的磁场所构成的透镜成为电磁透镜，电子在磁场中以圆锥螺旋近轴运动聚焦。

2. 电磁透镜的像差有哪些？它们是如何产生的？如何消除和减小？ ：几何像差和色散。几何像差分为球差和像散。

球差：因电磁透镜中心区和边缘区对电子折射能力不同造成的。

减小CS值和减小孔径角a。

像散：由透镜磁场的非旋转对称引起的。主要原因极靴内孔不远，极靴上下轴线错位，极靴材料不均匀，极靴孔污染。措施：消像散器。 色差：入射电子的波长或能量的非单一性造成的。 主要原因：加速电压不稳，电子与样品的非弹性散射 措施：稳定加速电压，样品厚度做薄，减小孔径角。

3. 影响电磁透镜景深和焦长的主要因素是什么？景深和焦长对透射电子显微镜的成像和设计有何影响？

：景深：保持像清晰情况下，允许物平面沿透镜主轴一定的距离。

电磁透镜分辨率和孔径角。

焦长：固定物距和焦距，像平面沿透镜主轴移动时，仍能保持像清晰的距离

范围。分辨率，孔径角，透镜放大倍数。

对设计的影响：景深越大，焦长越长，可以使投射电镜成像更方便，而且电镜设计荧光屏和相机位置非常方便。

对成像的影响：物镜：强励磁短焦距，放大倍数较高。中间镜：焦距很长，放大倍数通过调节励磁电流确定。投影镜：短焦距，强励磁。在用电子显微镜分析图像时，一般物镜和样品的距离是不变的，因此改变物镜放大倍数进行成像时，主要是改变物镜的焦距和像距来满足条件。中间镜像平面和投影镜物平面的距离可以看做是不变的，因此要在荧光屏上得到一张清晰的放大像，必须使物镜的像平面和中间镜的物平面重合，即改变中间镜的焦距和物距。

4. 什么是分辨率，影响透射电子显微镜分辨率的因素是哪些？如何提高电磁透镜的分辨率？

分辨率：两个物点通过透镜成像，在像平面形成两个瑞利斑，如果两个物点相距较远，两个瑞利斑也各自分开；但如果两个物点相互靠近，两个瑞利斑也相互靠近，直至重叠，当两个瑞利斑的中心距等于瑞利斑半径时，此时两个物点的距离为分辨率。

因素：1、衍射效应，只考虑衍射效应，在照明光源和介质一定时，孔径角越大，分辨率越高。2、像差：选择最佳孔径角半径，提高加速电压（减少电子束波长），减小球差系数。

5. 透射电镜主要由几大系统构成? 各系统之间关系如何?掌握每一部分的主要组成构件的功能和作用。

：投射电镜主要由电子光学系统，电源和控制系统，真空系统三部分组成。 关系：电子光学系统是核心，其他两个系统是辅助系统。

电子光学系统：照明系统，样品室，成像系统，观察室和照相系统。 照明系统：电子枪，聚光镜，相应的平移对中、倾斜调节装置组成。主要作用是提供一束亮度高，孔径角小，束流稳定，平行度好的照明源，应满足明场和暗场成像要求。

成像系统：主要由物镜，物镜光阑，选区光阑，中间镜，投影镜构成。 物镜：形成第一幅电子显微图像或衍射花样。物镜光阑：1 提高像衬度 2 减少孔径角，从而减小像差 3 进行暗场成像。选区光阑：对样品进行微区衍射分析。中间镜：1 控制电镜总放大倍数 2 选择成像/衍射模式。投影镜：进一步改变放大倍数；投影镜内孔径很小，使电子束进入投影镜孔径角减小。 真空系统：机械泵，油扩散泵，离子泵，阀门，真空测量仪等组成。 供电系统：供给电子枪的高压部分，供给电磁透镜的低压稳流部分。 真空度不够：高压加不上去，成像衬度变差，极间放电，灯丝迅速氧化，寿命缩短。

6. 透射电镜中有哪些主要光阑? 分别安装在什么位置? 其作用如何? 聚光镜光阑，物镜光阑，选区光阑

聚光镜光阑：装在第二聚光镜下方。限制孔径角。

物镜光阑：装在物镜背焦面。1 提高像衬度 2 减小孔径角从而减小像差 3 进行暗场成像。

选区光阑：装在物镜像平面。对样品进行微区衍射分析。

7. 说明透射电子显微镜成像系统的主要构成、安装位置、特点及其作用。(注意：此处物镜光阑和选区光阑也包括在成像系统中)

：1、物镜：样品下方。短焦距，强励磁透镜。形成第一幅电子显微图像或衍射花样。

2、物镜光阑：物镜背焦面。A 提高像衬度 B 减小孔径角从而减少像差 C 进行暗场成像。

3、选区光阑：物镜像平面。 进行微区衍射分析。

4、中间镜：选区光阑下方。A 控制电镜总放大倍数 B 成像/衍射模式转换。 5、投影镜：中间镜下方。进一步放大中间镜的像。减小孔径角。

8. 在透射电镜中，衍射模式和成像模式是如何转换的？掌握成像操作与衍射操作时各级透镜（像平面与物平面）之间的相对位置关系，能够画出光路图。 ：如果把中间镜物平面和物镜像平面重合，就是成像。如果把中间镜物平面和物镜背焦面重合，就是衍射。

试样等于物镜物平面，中间镜物平面等于物镜像平面/中间镜物平面等于物镜

背焦面，中间镜像平面等于投影镜物平面荧光板等于投影镜像平面。

9. 掌握点分辨率和晶格分辨率的定义。 都是表征透射电子显微镜放大本领的参数。

点分辨率的测定与透镜的总放大倍数有关，是将铂、铂－铱或铂－钯等金属或合金，用真空蒸发的方法可以得到粒度为5～10?、间距为2～10 ?的粒子，将其均匀地分布在火胶棉（或碳）支持膜上，在高放大倍数下拍摄这些粒子的像，然后经光学放大（5倍左右），从照片上找出粒子间最小间距，除以总放大倍数得到；而晶格分辨率的测定要求制作标样（采用外延生长的方法制得的定向单晶薄膜）并拍摄其晶格像，由已知的样品晶面间距得到具体的衍射晶面，这种方法是条纹干涉像，不是真正的点分辨率。

10. 薄膜样品的基本要求是什么? 具体工艺过程如何? 双喷减薄与离子减薄各适用于制备什么样品? 1 组织结构和大块样品相同；

2 必须足够薄。

3 应有一定的强度和刚度。 4 不容许表面产生氧化和腐蚀。

工艺：1 初减薄——制备厚度为100-200纳米的薄片，切去直径3mm的圆片（线切割；慢速锯）。2 预减薄——从圆片的一侧或两侧将圆片的中心区域减薄至数纳米（研磨，凹坑仪；化学腐蚀）3终减薄——（双喷电子抛光；离子减薄）

离子减薄： 1）不导电的陶瓷样品 2）要求质量高的金属样品 3）不宜双喷电解的金属与合金样品

双喷电解减薄： 1）不易于腐蚀的裂纹端试样 2）非粉末冶金试样 3）组织中各相电解性能相差不大的材料 4）不易于脆断、不能清洗的试样 11. 何为倒易矢量，其有何特点？一个晶带的倒易图象是什么？能够利用倒易矢量的基本性质和晶带定律绘出体心立方点阵(211)*倒易面、面心立方点阵(311)* 、 (321)*倒易面。

：倒易原点指向任意倒易阵点的矢量，称为倒易矢量，记为r* = ha* + kb* + Lc*。特点：倒易矢量两个基本性质：a. r*hkl 垂直于正点阵中(hkl)面；b. |r*hkl| = 1/dhkl

12. 何为晶带定理和零层倒易截面? 说明同一晶带中各晶面及其倒易矢量与晶带轴之间的关系。能够根据晶带定律绘制二维倒易平面。

:由同晶带的晶面构成的倒易面用(uvw)*表示，且因为过原点O*，则称为零层倒易截面(uvw)*。

同一晶带中，晶带轴平行于各晶面。各晶面倒易矢量垂直于晶带轴。 13. 掌握爱瓦尔德球的画法。可以用爱瓦尔德团解法证明布拉格定律

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/74jd.html