材料分析方法复习题

材料分析方法复习题

名词解释

分辨率:两物点间距（Δr0）定义为透镜能分辨的最小间距，即透镜分辨率（也称分辨本领）。

明场像：在电子显微镜中，用透明样品的非散射电子以及在物镜孔径角区域内的散射电子的 电子束对样品所形成的像。为直射束成像。

暗场像:在电子显微镜中，仅利用透过样品的散射电子束对样品所形成的像。

景深：景深是指当成像时，像平面不动，在满足成像清晰的前提下，物平面沿轴线前后可移

动的距离 。

焦长：焦长是指物点固定不变（物距不变），在保持成像清晰的条件下，像平面沿透镜轴线

可移动的距离。

像差:在光学系统中，由透镜材料的特性、折射或反射表面的几何形状引起实际像与理想像

的偏差。包括球差、像散、色差。

等厚条纹：在衍称图像上楔形边缘上得到几列明暗相间的条纹，同一条纹上晶体厚道相同，

所以称等厚条纹。

等倾条纹 ：由于样品弹性弯曲变形引起的，在衍称图像上出现的弯曲消光条纹称等倾条纹。

衬度：人眼观察物体感受到的光强度的差异。

质厚衬度： 由于样品质子数不同，所以在荧光屏上明或暗的区域形成质量衬度，而厚度t

不同所以在荧光屏上明或暗的区域形成厚度衬度，统称为质厚衬度。

衍射衬度：由于样品中不同晶体（或同一晶体不同位向）衍射条件不同而造成的衬度差.

双束近似 ：电子束穿过样品时，除透射束以外，只存在一束较强的衍射束（此衍射束的反

射晶面接近布拉格条件，存在偏离矢量 ） 故

柱体近似:所谓柱体近似就是把成像单元缩小到和一个晶胞相当的尺度。

消光距离：ξg 是衍衬理论中一个重要的参数，表示在精确符合布拉格条件时透射波与衍射

波之间能量交换或强度振荡的深度周期。

简答题

1、比较光学显微镜成像和透射电子显微镜成像的异同点。

同：都是要照明束照射样品，通过透镜，然后对组成相都可作形貌分析。

异 ：1）光镜用可见光作照明束，电镜以电子束作照明束。

2）光镜用玻璃透镜，电镜用电磁透镜。

3）光镜对组成相形貌分析，电镜兼有组成相形貌和结构分析。

2、试述薄晶体样品的衍射衬度形成原理，并画出明场像，暗场像，中心暗场像形成示意图。

原理：

薄晶体样品在电子束照射下，严格满足布拉格条件的晶面产生强衍射束，不严格满足布拉格

条件的晶面产生弱衍射束，不满足布拉格条件的晶面不产生衍射束，如果只让透射束通过物

镜光阑成像，则因样品中各晶面或强衍射束或弱衍射束或不衍射，导致透射束强度相应变化，

在荧光屏上形成衬度。

明场像： 中心暗场像：

暗场像：

D T I I I ＋＝0D T I

I I ＋＝0

3、试分别说明复型样品和金属薄膜样品在透射电镜中的形成的图像衬度原理。

4、与x射线衍射对比，（尤其透射电镜中的）电子衍射的特点是什么？

不同点:波长λ短,试样是薄片

1）.倒易点变成倒易杆

2.）不要精确满足布拉格条件

3）.衍射角很小

4）.衍射强度强,暴光时间短

5、画出透射电子显微镜光路示意图，并说明样品图像和衍射图像的成像过程的差别。

示意图P130

1）光镜用可见光作照明束，电镜以电子束作照明束。

2）光镜用玻璃透镜，电镜用电磁透镜。

3）光镜对组成相形貌分析，电镜兼有组成相形貌和结构分析。

6、某样品（立方晶系）的电子衍射图如图。已知仪器的有效相机常数为32.819mm埃，各

衍射直径为：第一个环27.5mm，第二个环33.0mm，第三个环47.0mm，第四个环51.0mm。

计算出各衍射环对应的晶面间距d 值。标定衍射花样并求晶格常数。

7、说明影响光学显微镜和电磁透镜分辨率的关键因素是什么？如何提高电磁透镜的分辨率？

电磁透镜的分辨率受两个因素控制：衍射效应和像差（主要是球差）。孔径半角α对两个因素的影响作用相反。

方法：

8、简述选区电子衍射操作的步骤。 光阑选区衍射：先在明场像上找到感兴趣的微区，将其移到荧光屏中心，再用选区光阑套住微区而将其余部分挡掉。

9、说明透射电镜的工作原理及在材料科学研究中的应用。

工作原理：

电子枪发射的电子束在阳极加速电压作用下加速，经聚光镜会聚成平行电子束照明样品，穿过样品的电子束携带样品本身的结构信息，经物镜、中间镜、投影镜接力聚焦放大，以图像或衍射谱形式显示于荧光屏。

应用：一、复型样品的应用

1、样品的组织形貌分析

2、断口形貌分析

3、第二相的衍射分析

二、晶体薄膜样品的应用

1、晶体缺陷衍衬分析

2、组织观察

M 、B 、P 形貌及内部结构图像

3、衍射分析

选区衍射分析

10、透射电镜中有哪些主要光阑，在什么位置？并作用如何？

1）聚光镜光阑。一般在第二聚光镜的下方。作用是限制照明孔径角。

2）物镜光阑。在物镜的后焦面上。作用是使物镜孔径角减小，能减小像差，得到质量较高的显微图像。另一个作用是在后焦面上套取衍射束的斑点成像，这就是所谓的暗场像。

3）选区光阑。放在物镜的像平面位置。作用是分析样品上的一个微小区域。

11、说明多晶、单晶及非晶电子衍射花样的特征及形成原理？

r r n r n r A

A μ

λααλλ

2.0200076003900,5.1,7570020max 00=?=?=-=?? ＝，－＝对可见光，极限情况：越小，分辨率越高

越大，越大、越小，分辨率越高越小，

12、为什么衍射晶面和透射电子显微镜入射电子束之间的夹角不精确符合布拉格条件时仍能产生衍射？

原因：在进行电子衍射操作时采用薄晶样品，薄样品的倒易阵点会沿着样品厚度方向延伸成杆状，因此，增加了倒易阵点和厄瓦尔德球相交截的机会，结果使略为偏离布格条件的电子束也能发生衍射。

13、制备薄膜样品的基本要求是什么？具体工艺过程如何？双喷减薄和离子减薄各适用于制备什么样品?

基本要求：1.薄膜样品的组织结构必须和大块样品相同，在制备过程中，这些组织结构不发生变化。

2.薄膜样品厚度必须足够薄，只有能被电子束透过，才有可能进行观察和分析。

3.薄膜样品应有一定强度和刚度，在制备，夹持和操作过程中，在一定的机械力作用下不会引起变形或损坏。

4.在样品制备过程中不容许表面产生氧化和腐蚀。氧化和腐蚀会使样品的透明度下降，并造成多种假象。

过程：第一步是从大块试样上切割厚度为0.3—0.5mm厚的薄片。

第二步骤是样品的预先减薄。预先减薄的方法有两种，即机械法和化学法。

第三步骤是最终减薄。最终减薄方法有两种，即双喷减薄和离子减薄。

双喷减薄：金属与部分合金

离子减薄：矿物、陶瓷、

半导体及多相合金