材料分析测试技术_部分课后答案_1.docx

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1、材料分析测试技术_部分课后答案材料分析测试技术_部分课后答案-标准化文件发布号：9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII衍射仪9-1、电子波有何特征？与可见光有何异同答：电子波特征：电子波属于物质波。电子波的波长取决于电子运动的速度和质量，=hmv若电子速度较低，则它的质量和静止质量类似；若电子速度具有极高，则必须经过相对论校正。电子波和光波异同：不同：不能通过玻璃透镜会聚成像。但是轴对称的非均匀电场和磁场则能够让电子束折射，进而产生电子束的会聚与发散，到达成像的目的。电子波的波长较短，其波长取决于电子运动的速度和质量，电子波的波长要比可见光小5个数量级。另外

2、，可见光为电磁波。一样：电子波与可见光都具有波粒二象性。9-2、分析电磁透镜对电子波的聚焦原理，讲明电磁透镜的构造对聚焦能力的影响。聚焦原理：电子在磁场中运动，当电子运动方向与磁感应强度方向不平行时，将产生一个与运动方向垂直的力洛仑兹力使电子运动方向发生偏转。在一个电磁线圈中，当电子沿线圈轴线运动时，电子运动方向与磁感应强度方向一致，电子不受力，以直线运动通过线圈；当电子运动偏离轴线时，电子受磁场力的作用，运动方向发生偏转，最后会聚在轴线上的一点。电子运动的轨迹是一个圆锥螺旋曲线。右图短线圈磁场中的电子运动显示了电磁透镜聚焦成像的基本原理：构造的影响：1增加极靴后的磁线圈内的磁场强度能够有效地

3、集中在狭缝周围几毫米的范围内；2电磁透镜中为了加强磁感应强度，通常将线圈置于一个由软磁材料纯铁或低碳钢制成的具有内环形间隙的壳子里，此时线圈的磁力线都集中在壳内，磁感应强度得以加强。狭缝的间隙越小，磁场强度越强，对电子的折射能力越大。3改变激磁电流能够方便地改变电磁透镜的焦距9-3、电磁透镜的像差是如何产生的，怎样消除和减少像差像差有几何像差球差、像散等和色差球差是由于电磁透镜的中心区域和边沿区域对电子的会聚能力不同而造成的；为了减少由于球差的存在而引起的散焦斑，能够通过减小球差系数和缩小成像时的孔径半角来实现像散是由透镜磁场的非旋转对称而引起的；透镜磁场不对称，可能是由于极靴内孔不圆、上下极

4、靴的轴线错位、制作极靴的材料材质不均匀以及极靴孔周围局部污染等原因导致的。像散可通过引入一个强度和方向都能够调节的矫正电磁消像散器来矫正色差是由于入射电子波长或能量不同造成的；使用薄试样和小孔径光阑将散射角大的非弹性散射电子挡掉，可以以采取稳定加速电压的方法来有效减小色差。9-4、讲明影响光学显微镜和电磁透镜分辨率的关键因素是什么怎样提高电磁透镜分辨率光学显微镜的分辨本领取决于照明光源的波长；球差是限制电磁透镜分辨本领r变的主要因素；孔径半角减小，球差减小，但从衍射效应来看，减小使0大，分辨本领下降，关键是电磁透镜确定电磁透镜的最佳孔径半角，使衍射效应Airy斑和球差散焦斑尺寸大小相等，表明两

5、者对透镜分辨本领影响效果一样。9-5、电磁透镜景深和焦长主要受哪些因素影响讲明电磁透镜的景深大、焦长长，是什么因素影响的结果假设电磁透镜没有像差，也没有衍射Airy斑，即分辨率极高，此时它的景深和焦长怎样？景深受分辨本领和孔径半角的影响焦长受分辨本领、放大倍数和孔径半角的影响电磁透镜景深大、焦长长，是孔径半角影响的结果分辨率极高，景深和焦长将减小趋于010-1透射电镜主要有几大系统构成？各系统之间关系怎样？答：透射电镜由电子光学系统、电源与控制系统及真空系统三部分组成。其中电子光学系统通常称镜筒，是透射电镜的核心，它分为三部分，即照明系统、成像系统和观察记录系统。10-2照明系统的作用是什么它

6、应知足什么要求照明系统的作用是提供一束亮度高、照明孔径角小、平行度好、束流稳定的照明源。为知足明场和暗场成像需要，照明束可在23度范围内倾斜。10-3成像系统的主要构成及其特点是什么？成像系统主要是由物镜、中间镜和投影镜组成。物镜是用来构成第一副高分辨率电子显微图像或电子衍射花样的透镜。透射电子显微镜分辨本领的高低主要取决于物镜，通常采用强激磁、短焦距的物镜，使像差减小，提高物镜的分辨本领。中间镜是一个弱激磁的长焦距变倍透镜，可在020倍范围调解。当放大倍数大于1时，用来放大物镜像；当放大倍数小于1时，用来缩小物镜像。假如把中间镜的物平面和物镜的像平面重合，则在荧光屏上得到一幅放大像，这就是电

7、子显微镜中的成像操作；假如把中间镜的物平面和物镜的背焦面重合，则在荧光屏上得到一幅电子衍射花样，这就是透射电子显微镜中的电子衍射操作。投影镜是一个短焦距的强磁透镜，用来把经中间镜放大或缩小的像或电子衍射花样进一步放大，并投影到荧光屏上。由于成像电子束进入投影镜时孔径角很小约10-5rad，因而其景深、焦长都很大。10-4.分别讲明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，并画出光路图。答：成像操作时中间镜是以物镜的像作为物成像，然后由投影镜进一步放大投到荧光屏上，即中间镜的物平面与物镜的像平面重合；衍射操作是以物镜的背焦点作为物成像，然后由投影镜进一步放大投到荧光屏上，即中

8、间镜的物平面与物镜的背焦面重合。10-5样品台的构造与功能怎样它应知足哪些要求答：样品台的作用是承载样品，并使样品能作平移、倾斜、旋转，以选择感兴趣的样品区域或位向进行观察分析。透射电镜的样品台是放置在物镜的上下极靴之间，由于这里的空间很小，所以透射电镜的样品台很小，通常是直径3mm的薄片。侧插式倾斜装置。要求非常严格。首先必须使样品台牢固地夹持在样品座中并保持良好的热，电接触，减小因电子散射引起的热或电荷堆积而产生样品的损伤或图像漂移。平移是任何样品的最基本的动作，通常在2个互相垂直方向上样品平移最大值为1mm，以确保样品上大部分区域都能观察到，样品平移机构要有足够的机械密度，无效行程应尽可

9、能小。在照相暴光期间样品图像漂移量应小于相应情况下的显微镜的分辨率。10-6透射电镜中有哪些主要光阑，在什么位置其作用怎样透射电镜中有聚光镜光阑、物镜光阑、选区光阑三类主要光阑。1聚光镜光阑第二聚光镜下方，限制照明孔径角。2物镜光阑衬度光阑常安顿在物镜的后焦面上，作用是减小物镜孔径角，以减小像差，获得衬度较大的、质量较高的显微图像；在物镜的后焦面上套取衍射束的斑点副焦点成像获得暗场像。3选区光阑场限光阑或视场光阑常安顿在物镜的像平面上。主要作用：用于选区衍射，也就是选择样品上的一个微小的区域进行晶体构造分析，限制电子束只能通过光阑孔限定的微区成像。10-7怎样测定透射电镜的分辨率与放大倍数电镜

10、的哪些主要参数控制着分辨率与放大倍数1点分辨率测定方法Pt或贵金属蒸发法。将Pt或贵金属真空加热蒸发到支持膜火棉胶、碳膜上可得到粒径0.5-1nm、间距0.2-1nm的粒子。高倍下拍摄粒子像再光学放大5倍从照片上找粒子间最小间距除以总放大倍数即为相应的点分辨率。2晶格分辨率测定方法利用外延生长方法制得的定向单晶薄膜做标样拍摄晶格像。3放大倍数的标定方法用衍射光栅复型为标样在一定条件下加速电压、透镜电流拍摄标样的放大像然后从底片上测量光栅条纹像间距并与实际光栅条纹间距相比即为该条件下的放大倍数。4透射电镜的放大倍数随样品平面高度、加速电压、透镜电流而变化。108点分辨率和晶格分辨率有何不同同一电镜的这两种分辨率哪个高为什么？