【2017年整理】纳米科技导论-2-检测技术-修改稿.ppt

Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.;一、透射电子显微镜(transmission electron miroscope， TEM） 在材料科学研究领域，透射电镜主要可用于材料微区的组织形貌观察、晶体缺陷分析和晶体结构测定。 电子与物质相互作用 ; 光学显微镜： 人的眼睛的分辨本领0.1毫米。 光学显微镜，可以看到象细菌、细胞那样小的物体，极限分辨本领是0.2微米。 显微镜的分辨本领公式(阿贝公式)为： d=0.61?/(N?sin?)， N?sin?是透镜的孔径数。其最大值为1.3。光镜采用的可见光的波长为400~760 nm。 观察更微小的物体必须利用波长更短的波作为光源。 X射线能不能用作光源？？？衍射;荧光显微镜可以获得高的分辨率;; TEM的观察 透射电镜（TEM）的???像过程 从加热到高温的钨丝发射电子，在高电压作用下以极快的速度射出，聚光镜将电子聚成很细的电子束，射在试样上； 电子束透过试样后进入物镜，由物镜、中间镜成像在投影镜的物平面上，这是中间像； 然后再由投影镜将中间像放大，投影到荧光屏上，形成最终像。 ;1、 TEM的分辨率 分辨率是透射电镜的最主要性能指标，它表征电镜显示亚显微组织、结构细节的能力。 在电子图像上能分辨开的相邻两点在试样上的距离称为电子显微镜的分辨本领，或称点分辨本领，亦称点分辨率。一般用重金属粒子测。 A—常数；?—照明电子束波长；Cs—透镜球差系数。 ?r0的典型值约为0.25~0.3 nm，高分辨条件下，?r0可达约0.15 nm。;线分辨率—表示电镜所能分辨的两条线之间的最小距离，又称晶格分辨率。 透射电镜的放大倍数是指电子图像对于所观察试样区的线性放大率。 V2O5;2 衬 度 衬度：是指试样不同部位由于对入射电子作用不同，经成象放大系统后，在显示装置上(图像)显示的强度差异。 在透射电镜中，电子的加速电压很高，采用的试样很薄，所接受的是透过的电子信号。 电子束在穿越试样的过程中，与试样物质发生相互作用，穿过试样后带有试样特征的信息。因此主要考虑电子的散射、干涉和衍射等作用。;人的眼睛不能直接感受电子信息，需要将其转变成眼睛敏感的图像。图像上明、暗(或黑、白)的差异称为图像的衬度，或者称为图像的反差。 不能直接以彩色显示。 由于穿过试样各点后电子波的相位差情况不同，在像平面上电子波发生干涉形成的合成波色不同，形成图像上的衬度。 因此，衬度原理是分析电镜图像的基础。 ;a) 明场成像 b) 中心暗场成像 ;a) 明场成像 b) 中心暗场成像 ;3. 高分辨TEM 高分辨TEM是观察材料微观结构的方法。不仅可以获得晶包排列的信息，还可以确定晶胞中原子的位置。 200 KV的TEM点分辨率为0.2 nm，1000 KV的TEM点分辨率为0.1 nm。 可以直接观察原子像。 ;A: 非晶态FeCuNbSiB合金 B:热处理后微晶的晶格条纹像;4. 电子衍射 当一电子束照射在单晶体薄膜上时，透射束穿过薄膜到达感光相纸上形成中间亮斑；衍射束则偏离透射束形成有规则的衍射斑点。 对于多晶体而言，由于晶粒数目极大且晶面位向在空间任意分布，多晶体的倒易点阵在相纸上的投影将成为一个个同心圆。 电子衍射结果实际上是得到了被测晶体的倒易点阵花样，对它们进行倒易变换从理论上讲就可知道其正点阵的情况―电子衍射花样的标定。;与X射线衍射类似，遵循布拉格定律: 波长为λ的电子束照射到晶体上，当电子束的入射方向与晶面距离为d的一组晶面之间的夹角θ满足关系式: 时，就在与入射束成2θ的方向上产生衍射束，式中n为整数。 在电子衍射中，一般只考虑一级衍射。可以计算获得各衍射环所对应的晶面间距。由此分析晶体结构或点阵类型，可以和X射线衍射分析的数据对照。;电子衍射与X射线的衍射相比的优点： 1）电子衍射能在同一试样上将形貌观察与结构分析结合起来。 2）物质对电子散射主要是核散射，因此散射强，约为X射线一万倍，曝光时间短。 摄取电子衍射花样的时间只需几秒钟，而X射线衍射则需几分钟到数小时。 3）衍射角很小，一般为1-2度。;不足之处： 电子衍射强度有时几乎与透射束相当，以致两者产生交互作用，使电子衍射花样，特别是强度分析变得复杂，不能象X射