无机材料测试技术08 扫描电子显微镜ppt课件.ppt

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1、第二篇电子显微分析技术1绪论用电子光学仪器研究物质组织、结构、成份的技术称为电子显微术。材料的性能往往取决于它的微观结构及成分分布。因此，为了研究新的材料或改善传统材料，必须以尽可能高的分辨能力观测和分析材料在制备、加工及使用条件下（包括相变过程中，外加应力及各种环境因素作用下等）微观结构和微区成分的变化，并进而揭示材料成分—工艺—微观结构—性能之间关系的规律，建立和发展材料科学的基本理论。改炒菜式为合理设计。2主要内容扫描电子显微分析透射电子显微分析电子探针显微分析3扫描式电子显微镜(scanningelectronm

2、icroscope，SEM)：1964年，第一部商售SEM问世，目前已被广泛的使用。SEM以较高的分辨率（3.5nm）和很大的景深可以清晰地显示粗糙样品的表面形貌，并以多种方式给出微区成份等信息，可用来观察断口表面微观形态，分析研究断裂的原因和机理，以及其它方面的应用。4透射电子显微镜（TEM）具有原子尺度的分辨能力，同时提供物理分析和化学分析所需全部功能的仪器。特别是选区电子衍射技术的应用，使得微区形貌与微区晶体结构分析结合起来，再配以能谱或波谱进行微区成份分析，得到全面的信息。5电子探针（EPMA）是在扫描电镜的基础

3、上配上波谱仪或能谱仪的显微分析仪器，它可以对微米数量级侧向和深度范围内的材料微区进行相当灵敏和精确的化学成份分析，基本上解决了鉴定元素分布不均匀的困难。6电子显微分析在材料学中的应用①晶相、玻璃相、气相的存在与分布；②晶粒大小、形状、位置；③气孔的尺寸、形式、位置；④显微缺陷、微裂纹、晶体缺陷；⑤晶界及其所在处的杂质；⑥微区的成分分析。7第八章电子光学基础光学显微镜和电子显微镜的基本光学原理是相似的，它们之间的区别仅在于所使用的照明源和聚焦成像的方法不同，前者是可见光照明，用玻璃透镜聚焦成像，后者用电子束照明，用一定形状

4、的静电场或磁场聚焦成像。8§8-1光学显微镜的局限性§8-2电子的波动性及波长§8-3电子在电磁场中的运动和电子透镜§8-4电子透镜缺陷和分辨率§8-5电磁透镜的景深和焦深第八章电子光学基础91、一个世纪以来人们一直用光学显微镜来揭示材料的微观结构，但光学显微镜的分辨能力有限的。§8-1光学显微镜的局限性2、最小分辨距离计算公式：d指物镜能够分开两个点之间的最短距离，称为物镜的分辨本领或分辨能力；λ为入射光的波长；n为透镜周围介质的折射率,α为物镜的半孔径角。nα称为数值孔径，用N·A表示10由于光的衍射，使得由物平面内

5、的点O1、O2在象平面形成一B1、B2圆斑（Airy斑）。若O1、O2靠得太近，过分重叠，图象就模糊不清。O1O2dLB2B1Md强度D图（a）点O1、O2形成两个Airy斑；图（b）是强度分布。（a）（b）11图（c）两个Airy斑明显可分辨出。图(d)两个Airy斑刚好可分辨出。图(e)两个Airy斑分辨不出。I0.81I121对于可见光的波长在390~770nm之间2N·A值均小于1，最大只能达到1.5~1.6光学显微镜其最大的分辨能力为0.2μm增大N·A值是有限的，解决的办法是减小波长λ13高能辐射区γ射线能量

6、最高，来源于核能级跃迁χ射线来自内层电子能级的跃迁光学光谱区紫外光来自原子和分子外层电子能级的跃迁可见光红外光来自分子振动和转动能级的跃迁波谱区微波来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁无线电波来自原子核自旋能级的跃迁电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列，称~。γ射线→X射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波波长长14利用紫外线　　　强烈地吸收X射线　　　　　没有办法使其聚焦1.对于光学显微镜，N.A的值均小于1，油浸透镜也只有1.5—1.6，而可见光的波长有限，因此，光学显微镜的分辨本领不能再次提高。2.提高透镜的分辨本

7、领：增大数值孔径是困难的和有限的，唯有寻找比可见光波长更短的光线才能解决这个问题。15比可见光波长更短的有：1）紫外线——会被物体强烈的吸收；2）X射线——无法使其会聚；3）电子波根据德布罗意物质波的假设，即电子具有微粒性，也具有波动性。电子波§8-2电子的波动性及波长16h——Plank常数，m——v——电子速度显然，v越大，越小，电子的速度与其加速电压（V伏特）有关即而则埃即若被150伏的电压加速的电子，波长为1埃。若加速电压很高，就应进行相对论修正。17一、电子在静电场中的运动和静电透镜电子是带负电粒子，电子波在静

8、电场或磁场中运动，与光波在不同折射率的介质中传播比较，具有相似的光学性质.1．静电场与电子光学折射定律静电场—相对于观察者为静止的，不随时间变化的电场。均匀电场的三个特点：(P83)电子光学折射定律：Sinθ/Sinγ=（V2/V1）1/2=λ1/λ2§8-3电子在电磁场中的运动和电子透镜18平行板电极电场电场对电