材料分析測(cè)試技術(shù)部分課后答案

1、衍射儀衍射儀91、電子波有何特征？與可見光有何異同電子波有何特征？與可見光有何異同？答：電子波特征：電子波屬于物質(zhì)波。電子波的波長(zhǎng)取決于電子運(yùn)動(dòng)的速度和質(zhì)量，=hmv?若電子速度較低，則它的質(zhì)量和靜止質(zhì)量相似；若電子速度具有極高，則必須經(jīng)過相對(duì)論校正。電子波和光波異同：不同：不能通過玻璃透鏡會(huì)聚成像。但是軸對(duì)稱的非均勻電場(chǎng)和磁場(chǎng)則可以讓電子束折射，從而產(chǎn)生電子束的會(huì)聚與發(fā)散，達(dá)到成像的目的。電子波的波長(zhǎng)較短，其波長(zhǎng)取決于電子運(yùn)動(dòng)的速度和

2、質(zhì)量，電子波的波長(zhǎng)要比可見光小5個(gè)數(shù)量級(jí)。另外，可見光為電磁波。相同：電子波與可見光都具有波粒二象性。92、分析電磁透鏡對(duì)電子波的聚焦原理，說明電磁透鏡的結(jié)構(gòu)對(duì)聚焦能力的影響。分析電磁透鏡對(duì)電子波的聚焦原理，說明電磁透鏡的結(jié)構(gòu)對(duì)聚焦能力的影響。聚焦原理聚焦原理：電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電子運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不平行時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)與運(yùn)動(dòng)方向垂直的力（洛侖茲力）使電子運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。在一個(gè)電磁線圈中，當(dāng)電子沿線圈軸線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電子運(yùn)動(dòng)方向與

3、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一致，電子不受力，以直線運(yùn)動(dòng)通過線圈；當(dāng)電子運(yùn)動(dòng)偏離軸線時(shí)，電子受磁場(chǎng)力的作用，運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，最后會(huì)聚在軸線上的一點(diǎn)。電子運(yùn)動(dòng)的軌跡是一個(gè)圓錐螺旋曲線。右圖短線圈磁場(chǎng)中的電子運(yùn)動(dòng)顯示了電磁透鏡聚焦成像的基本原理：結(jié)構(gòu)的影響：結(jié)構(gòu)的影響：1）增加極靴后的磁線圈內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度可以有效地集中在狹縫周圍幾毫米的范圍內(nèi)；2）電磁透鏡中為了增強(qiáng)磁感應(yīng)強(qiáng)度，通常將線圈置于一個(gè)由軟磁材料（純鐵或低碳鋼）制成的具有內(nèi)環(huán)形間隙的殼子里，此時(shí)

4、線圈的磁力線都集中在殼內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度得以加強(qiáng)。狹縫的間隙越小，磁場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng)，對(duì)電子的折射能力越大。3）改變激磁電流可以方便地改變電磁透鏡的焦距93、電磁透鏡的像差是怎樣產(chǎn)生的，如何消除和減少像差電磁透鏡的像差是怎樣產(chǎn)生的，如何消除和減少像差？像差有幾何像差（球差、像散等）和色差球差是由于電磁透鏡的中心區(qū)域和邊沿區(qū)域?qū)﹄娮拥臅?huì)聚能力不同而造成的；為了減少由于球差的存在而引起的散焦斑，可以通過減小球差系數(shù)和縮小成像時(shí)的孔徑半角來實(shí)現(xiàn)像散是由

5、透鏡磁場(chǎng)的非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱而引起的；透鏡磁場(chǎng)不對(duì)稱，可能是由于極靴內(nèi)孔不圓、上下極靴的軸線錯(cuò)位、制作極靴的材料材質(zhì)不均勻以及極靴孔周圍局部污染等原因?qū)е碌?。像散可通過引入一個(gè)強(qiáng)度和方向都可以調(diào)節(jié)的矯正電磁消像散器來矯正色差是由于入射電子波長(zhǎng)（或能量）不同造成的；使用薄試樣和小孔徑光闌將散射角大的非彈性散射電子擋掉，也可以采取穩(wěn)定加速電壓的方法來有效減小色差。9494、說明影響光學(xué)顯微鏡和電磁透鏡分辨率的關(guān)鍵因素是什么？如何提高電磁透鏡分辨、說

6、明影響光學(xué)顯微鏡和電磁透鏡分辨率的關(guān)鍵因素是什么？如何提高電磁透鏡分辨率？率？光學(xué)顯微鏡的分辨本領(lǐng)取決于照明光源的波長(zhǎng)；球差是限制電磁透鏡分辨本領(lǐng)的主要因素；孔徑半角α減小，球差減小，但從衍射效應(yīng)來看，α減小使變大，分辨本領(lǐng)下0r?105105樣品臺(tái)的結(jié)構(gòu)與功能如何？它應(yīng)滿足哪些要求？樣品臺(tái)的結(jié)構(gòu)與功能如何？它應(yīng)滿足哪些要求？答：樣品臺(tái)的作用是承載樣品，并使樣品能作平移、傾斜、旋轉(zhuǎn)，以選擇感興趣的樣品區(qū)域或位向進(jìn)行觀察分析。透射電鏡的樣

7、品臺(tái)是放置在物鏡的上下極靴之間，由于這里的空間很小，所以透射電鏡的樣品臺(tái)很小，通常是直徑3mm的薄片。側(cè)插式傾斜裝置。要求非常嚴(yán)格。首先必須使樣品臺(tái)牢固地夾持在樣品座中并保持良好的熱，電接觸，減小因電子散射引起的熱或電荷堆積而產(chǎn)生樣品的損傷或圖像漂移。平移是任何樣品的最基本的動(dòng)作，通常在2個(gè)相互垂直方向上樣品平移最大值為1mm，以確保樣品上大部分區(qū)域都能觀察到，樣品平移機(jī)構(gòu)要有足夠的機(jī)械密度，無效行程應(yīng)盡可能小。在照相暴光期間樣品圖像漂

8、移量應(yīng)小于相應(yīng)情況下的顯微鏡的分辨率。106透射電鏡中有哪些主要光闌，在什么位置？其作用如何？透射電鏡中有哪些主要光闌，在什么位置？其作用如何？透射電鏡中有聚光鏡光闌、物鏡光闌、選區(qū)光闌三類主要光闌。1）聚光鏡光闌）聚光鏡光闌——第二聚光鏡下方，限制照明孔徑角。2）物鏡光闌（襯度光闌））物鏡光闌（襯度光闌）——常安放在物鏡的后焦面上，作用是①減小物鏡孔徑角，以減小像差，獲得襯度較大的、質(zhì)量較高的顯微圖像；②在物鏡的后焦面上套取衍射束的斑

9、點(diǎn)（副焦點(diǎn)）成像——獲得暗場(chǎng)像。3）選區(qū)光闌（場(chǎng)限光闌或視場(chǎng)光闌））選區(qū)光闌（場(chǎng)限光闌或視場(chǎng)光闌）——常安放在物鏡的像平面上。主要作用：主要作用：用于選區(qū)衍射，也就是選擇樣品上的一個(gè)微小的區(qū)域進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)分析，限制電子束只能通過光闌孔限定的微區(qū)成像。107如何測(cè)定透射電鏡的分辨率與放大倍數(shù)如何測(cè)定透射電鏡的分辨率與放大倍數(shù)電鏡的哪些主要參數(shù)控制著分辨率與放大倍電鏡的哪些主要參數(shù)控制著分辨率與放大倍數(shù)1點(diǎn)分辨率測(cè)定方法Pt或貴金屬蒸

10、發(fā)法。將Pt或貴金屬真空加熱蒸發(fā)到支持膜火棉膠、碳膜上可得到粒徑0.51nm、間距0.21nm的粒子。高倍下拍攝粒子像再光學(xué)放大5倍從照片上找粒子間最小間距除以總放大倍數(shù)即為相應(yīng)的點(diǎn)分辨率。2晶格分辨率測(cè)定方法利用外延生長(zhǎng)方法制得的定向單晶薄膜做標(biāo)樣拍攝晶格像。3放大倍數(shù)的標(biāo)定方法用衍射光柵復(fù)型為標(biāo)樣在一定條件下加速電壓、透鏡電流拍攝標(biāo)樣的放大像然后從底片上測(cè)量光柵條紋像間距并與實(shí)際光柵條紋間距相