无机非金属氧化物材料的应用20110909.ppt

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1、无机非金属氧化物材料的应用于世泳CollegeofChemistry&ChemicalEngineeringInnerMongoliaUniversity第二章材料研究方法材料所有性能都是其内部因素在一定外界因素作用下的综合反映。材料的内部因素物质的组成物质的结构材料研究方法材料研究方法材料研究方法材料研究方法材料研究方法材料研究方法材料研究方法材料研究方法材料研究方法光学显微分析的发展1590年，第一台显微镜是由荷兰密得尔堡一个眼镜店的老板詹森和他的父亲罕斯发明的。光学显微镜扫描电子显微镜透射电子显微镜光学显微分析60年代中期扫描电子显微镜

2、(SEM)的出现，使人类观察微小物质的能力有了质的飞跃。相对于光学显微镜，SEM在分辨率、景深及微分析等方面具有巨大优越性，因而发展迅速，应用广泛。随着科学技术的发展，使SEM的性能不断提高，使用的范围也逐渐扩大。扫描电镜主要用于观察材料表面的微细形貌、断口及内部组织，并对材料表面微区成分进行定性和定量分析。扫描电子显微镜(SEM)技术JEOL扫描电子显微镜扫描电子显微镜（scanningelectronmicroscope，SEM）于20世纪60年代问世，用来观察标本的表面结构。其工作原理是用一束极细的电子束扫描样品，在样品表面激发出次级电子

3、，次级电子的多少与电子束入射角有关，也就是说与样品的表面结构有关，次级电子由探测体收集，并在那里被闪烁器转变为光信号，再经光电倍增管和放大器转变为电信号来控制荧光屏上电子束的强度，显示出与电子束同步的扫描图像。图像为立体形象，反映了标本的表面结构。为了使标本表面发射出次级电子，标本在固定、脱水后，要喷涂上一层重金属微粒，重金属在电子束的轰击下发出次级电子信号。WangZL图支状ZnO纳米结构的扫描电镜图定向排列透射电子显微镜(TEM)技术透射电子显微镜(TEM)的特点在于它是利用透过样品的电子束来成像，这一点有别于扫描电子显微镜(Scannin

4、gElectronMicroscope，SEM)。电子波的波长大大小于可见光的波长(100kV的电子波的波长为0.0037nm，而紫光的波长为400nm)，根据光学理论，可以预期电子显微镜的分辨本领应大大优于光学显微镜。事实上，现代电子显微镜的分辨本领已经可达0.1nm。透射电子显微镜是由电子光学系统、真空系统和电子学系统三大部分组成。电子光学系统是放大成像的核心部分，其光路原理与透射型的光学显微镜很类似。TEM是一种多功能仪器，它不仅能提供纳米晶的形貌图和原子分辨率的点阵图像(高分辨透射电镜图,HRTEM)，而且能在1nm甚至更高的空间分辨率

5、下给出化学信息，可以直接辨别单纳米晶的化学成分。另外，还可采集纳米晶的选区电子衍射谱(selectedareaelectrondiffraction,SAED)，从而获得局部晶体结构信息。ZengHC图(a)CoO纳米棒的透射电镜照片和(b)选区电子衍射原子力显微镜(AtomicForceMicroscopy)是由IBM公司的Binnig与史丹佛大学的Quate于一九八五年所发明的，其目的是为了使非导体也可以采用扫描探针显微镜（SPM）进行观测.原子力显微镜（AFM）是利用原子之间的范德华力（VanDerWaalsForce）作用来呈现样品的表

6、面特性。图、原子力显微镜(AFM)系统结构在原子力显微镜（AtomicForceMicroscopy，AFM）的系统中，可分成三个部分：力检测部分、位置检测部分、反馈系统。原子力显微镜的硬件架构：力检测部分：在原子力显微镜（AFM）的系统中，所要检测的力是原子与原子之间的范德华力。图原子与原子之间的交互作用力因为彼此之间的距离的不同而有所不同，其之间的能量表示也会不同。原子力显微镜的基本原理是：将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另一端有一微小的针尖，针尖与样品表面轻轻接触，由于针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力，通过在扫描时控

7、制这种力的恒定，带有针尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力的等位面而在垂直于样品的表面方向起伏运动。利用光学检测法或隧道电流检测法，可测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，从而可以获得样品表面形貌的信息。如图所示，二极管激光器（LaserDiode）发出的激光束经过光学系统聚焦在微悬臂（Cantilever）背面，并从微悬臂背面反射到由光电二极管构成的光斑位置检测器（Detector）。在样品扫描时，由于样品表面的原子与微悬臂探针尖端的原子间的相互作用力，微悬臂将随样品表面形貌而弯曲起伏，反射光束也将随之偏移，因而，通过光电二极管检测光斑

8、位置的变化，就能获得被测样品表面形貌的信息。图氧化锌纳米线的纳米发电机发电机理图[73](A)在氧化铝衬底上生长的氧化锌纳米线的扫描电子显微镜图像；(