第一章3 电子显微镜技术
第三节电子显微镜技术
Electron microscopy
3.1电镜发展历史
1924 年，法国物理学家Broglie 提出了“电子与
光一样，具有波动性“的假说。
1926年德国科学家Busch
1926 年，德国科学家Busch 发现了带电粒子在电
场或磁场中偏转聚焦的现象，类似于光线通过透镜可被聚焦样。由此奠定了电子显微镜的理论基础。可被聚焦一样由此奠定了电子显微镜的理论基础
德国人Ruska 在1938 年成功研制了世界上第一
台真正的电子显微镜，放大倍数为1200 倍。
1939Siemens公司生产了第一台商用的 1939 年，德国Siemens 公司生产了第台商用的透射电镜，分辨率为10nm 。
前高射镜辨率
目前，超高压透射电镜的分辨率可达0.005nm 。
3.2 电镜的电子光学基础
32
电子波的波长
式中：
h为普朗克常数，m为电子的质
为普朗克常数
量；e为电子所带的电荷，V为
加速电压
电子透镜
?静电浸没电镜(electrostatic immersion lens):静电透镜仅用于使电子枪中的阴极发射出的电子会聚成很细的电子束，而不用来成像。
?磁透镜：由一对圆柱形的线圈外面包有铁壳组成的。通电流的圆柱形线圈产生旋转对称的磁场空的通电流的圆柱形线圈产生旋转对称的磁场空
间并对电子束有会聚成像的性质。
通电的短线圈使电子做如图4所示的圆锥螺旋近轴运动。一束平行于主轴的入射电子通过电磁透镜将最终会聚于轴线上一点（即焦点）。
带有极靴的磁透镜
(a)结构图(b)磁力线在极靴中行进路线
带有极靴的电磁透镜可使有效磁场集中在沿透镜轴
向几毫米的范围内
向毫的范内
?磁透镜与光学透镜的比较
物距L 1、象距L 2、焦距f 三者之间满足下述关系式:
光学透镜的焦距f 是不能改变的，要满足成像条件，必须同L L 。
时改变1和2磁透镜的焦距可以通过改变线圈中通过电流的大小来调节。采用磁透镜成像时以在固定的情改变采用磁透镜成像时，可以在固定L 1的情况下，改变f 和L 2来满足成像条件；也可以保持L 2不变，改变f 和L 1来满足成像条件
条件。
?磁透镜像差及分辨率
即使忽略了电子的衍射效应对成像的影响，电磁透镜也不能把个理想的物点聚焦成个理想的像点。
能把一个理想的物点聚焦成一个理想的像点。
电磁透镜的像差分为几何像差和色差两类。几何像差是因为电磁透镜几何形状上的缺陷造成的，主要有球差和像散；
色差是电子波的波长或能量发生一定幅度的改变引起的。
球差：用小孔径角成像可减小。
像散使用消像散器
像散：使用消像散器。
色差：稳定加速电压、薄样品。
电磁透镜的分辨本领：由衍射效应和球面像差来决定。
磁透镜的孔径半角般在1010rad之间。
磁透镜的孔径半角一般在-2~10-3
?磁透镜的景深和焦长
与光学透镜相比，电磁透镜具有分辨率高、景深大和焦长大等特点
透镜的景深是指当像平面固
定时（像距不变），在能维
持物象像清晰的条件下允许
物平面（样品）沿透镜主轴
移动的最大距离，用D f表示。
可保证样品整个厚度范围内各
个结构细节都清晰可见。
透镜的焦长是指固定样品的条件下
（物距不变），像平面沿透镜主轴移
动时仍能保证物象清晰的距离范围，
表示
用焦长D L 表示。如果1102d 2000倍则
△r 0=1nm ，α=10-2rad ，M =2000倍，则D L =80cm
电磁透镜的这特点给电子显微
电磁透镜的这一特点给电子显微图象的记录带来了极大的方便。
只要在荧光屏上图象是聚焦清晰
的，那么在荧光屏上或下十几厘
米的地方放置照相底片，所拍摄放照片所拍摄
的图象也将是清晰的。
3.3 电镜的类型
透射式电子显微镜：常用于观察那些用普通显微镜所不能分辨的细微物质结构；
扫描式电子显微镜：主要用于观察固体表面的形貌，也能与X射线衍射仪或电子能谱仪相结合，
线
构成电子微探针，用于物质成分分析；
反射式电子显微镜：用于反射电子表面的研究； 发射式电子显微镜：用于发射电子表面的研究。
3.4.1 透射电镜技术（Transmission Electron 341Transmission Electron Microscope）
以波长极短的电子作为光源，
用镜聚焦成像种高
用电磁透镜聚焦成像的一种高
分辨本领、高放大倍数的电子
光学仪器。它的光路与光学显
微镜相仿。
11.透射电镜工作原理
2第一聚光镜
2.透射式电子显微镜镜筒
第二聚光镜镜筒顶部是电子枪，电子由钨
丝热阴极发射出，通过第一，
丝热阴极发射出，通过第，
第二两个聚光镜使电子束聚焦。
电子束通过样品后由物镜成像
于中间镜上，再通过中间镜和
物镜投影镜逐级放大，成像于荧光
屏。
第一中间镜
第二中间镜
投影镜
照明系统
电子枪是发射电子的照明光源，它实际上是一个由阴极、栅极和阳极组成的静电透镜。
双聚光镜的原理图
电子枪
成像系统
物镜是最关键的透镜，用来形成样品的第一次放大象。物镜是一个强激磁、短焦距(f=1-3mm )的物镜，放大倍数较高，一般为100-300倍。
中间镜是个弱激磁、长焦距的变倍透镜作用有：是一个弱激磁、长焦距的变倍透镜。作用有：
(a) 高倍放大(b)电子衍射
是个短焦的强激磁透镜的景深和焦长都非投影镜是一个短焦距的强激磁透镜，它的景深和焦长都非常大。它的作用是把经中间镜放大（或缩小）的象（或电子衍射花样）进一步放大，并投影到荧光屏上。
观察和记录系统
包括荧光屏和照相装置。
33. 图像效果
图像细节的对比度是由样品
的原子对电子束的散射形成的。
样品较薄或密度较低的部
分，电子束散射较少，这
样就有较多的电子通过物
镜光栏，参与成像，在图
像中显得较亮。
样品中较厚或较密的部分，在图像中则显得较暗。
Plant cell by TEM
检测技术第1章练习
第一章检测技术的基本概念思考题与习题 1.单项选择题 1）某压力仪表厂生产的压力表满度相对误差均控制在0.4%~0.6%，该压力表的准确度等级应定为_____级，另一家仪器厂需要购买压力表，希望压力表的满度相对误差小于0.9%，应购买_____的压力表。 A. 0 .2 B. 0 .5 C. 1 .0 D. 1.5 2）某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现均缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是_____。 A.绝对误差 B.示值相对误差 C.满度相对误差 D.准确度等级 3）在选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的_____左右为宜。 A.3倍 B.10倍 C.1.5倍 D.0.75倍 4）用万用表交流电压档(频率上限仅为5kHz)测量频率高达500kHz、10V左右的高频电压，发现示值还不到2V，该误差属于_____。用该表直流电压档测量5号干电池电压，发现每次示值均为1.8V，该误差属于_____。 A.系统误差 B.粗大误差 C.随机误差 D.动态误差 5）重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了_____。 A.提高准确度 B.加速其衰老 C.测试其各项性能指标 D.提高可靠性 2.各举出两个非电量电测的例子来说明 1）静态测量；2）动态测量； 3）直接测量；4）间接测量； 5）接触式测量；6）非接触式测量； 7）在线测量；8）离线测量。 3.有一温度计，它的测量范围为0～200℃，准确度为0.5级，试求： 1）该表可能出现的最大绝对误差为_____。 A. 1℃ B. 0.5℃ C. 10℃ D. 200℃ 2）当示值为20℃时的示值相对误差为_____，100℃时的示值相对误差为_____。 A. 1℃ B. 5％ C. 1％ D. 10％ 4.欲测240V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于0.6%，问：若选用量程为250V电压表，其准确度应选_____级。若选用量程为300V，其准确度应选_____级，若选用量程为500V的电压表，其准确度应选_____级。 A. 0.25 B. 0.5 C. 0.2 D.1.0 1
TEM-透射电镜习题答案及总结
电子背散射衍射：当入射电子束在晶体样品中产生散射时，在晶体内向空间所有方向发射散射电子波。如果这些散射电子波河晶体中某一晶面之间恰好符合布拉格衍射条件将发生衍射，这就是电子背散射衍射。 二、简答 1、透射电镜主要由几大系统构成各系统之间关系如何 答：三大系统:电子光学系统,真空系统,供电系统。 其中电子光学系统是其核心。其他系统为辅助系统。 2、照明系统的作用是什么它应满足什么要求 答：照明系统由电子枪、聚光镜和相应的平移对中、倾斜调节装置组成。它的作用是提供一束亮度高、照明孔经角小、平行度好、束流稳定的照明源。它应满足明场和暗场成像需求。 3、成像系统的主要构成及其特点、作用是什么 答：主要由物镜、物镜光栏、选区光栏、中间镜和投影镜组成. 1）物镜：强励磁短焦透镜（f=1-3mm）,放大倍数100—300倍。 作用：形成第一幅放大像 2）物镜光栏：装在物镜背焦面，直径20—120um，无磁金属制成。 作用：a.提高像衬度，b.减小孔经角，从而减小像差。C.进行暗场成像3）选区光栏：装在物镜像平面上，直径20-400um， 作用：对样品进行微区衍射分析。 4）中间镜：弱压短透镜，长焦，放大倍数可调节0—20倍 作用a.控制电镜总放大倍数。B.成像/衍射模式选择。 5）投影镜：短焦、强磁透镜，进一步放大中间镜的像。投影镜内孔径较小，使电子束进入投影镜孔径角很小。 小孔径角有两个特点： a.景深大，改变中间镜放大倍数，使总倍数变化大，也不影响图象清晰度。 焦深长，放宽对荧光屏和底片平面严格位置要求。 4、分别说明成像操作与衍射操作时各级透镜（像平面与物平面）之间的相对位置关系，并 画出光路图。 答：如果把中间镜的物平面和物镜的像平面重合，则在荧光屏上得到一幅放大像，这就是电子显微镜中的成像操作，如图（a）所示。如果把中间镜的物平面和物镜的后焦面重合，则在荧光屏上得到一幅电子衍射花样，这就是电子显微镜中的电子衍射操作，如图（b）所示。
电镜练习题及参考答案
一、电镜练习题及答案 一、透射电镜标本取材的基本要求并简要说明。 答：取材的基本要求如下： 组织从生物活体取下以后，如果不立即进行及时固定处理，就有可能出现缺血缺氧后的细胞超微结构的改变，如细胞出现细胞器变性或溶解等现象，这些都可造成电镜观察中的人为假象，直接影响观察结果分析，甚至导致实验失败。此外，由于处理不当造成组织微生物污染，导致细胞的超微结构结构遭受破坏。 因此，为了使细胞结构尽可能保持生前状态，取材成败是关键，取材成功的关键在于操作者必须要注意把握“快、小、冷、准”四个取材要点。(1)．快：就是指取材动作要迅速，组织从活体取下后应在最短时间(争取在1～2分钟之内)投入前固定液。对于实验动物，最好在断血流、断气之前就进行取材，以免缺血缺氧后使细胞代谢发生改变而破坏细胞的超微结构。当然，最好是采用灌注固定法。为了使前固定的效果更佳，组织块要充分和固定液混合，应采用振荡固定10分钟以上，有条件的可采用微波固定法固定。 (2)．小：由于常用的固定剂渗透能力较弱，组织块如果太大，块的内部将不能得到良好的固定。因此所取组织的体积要小，一般不超过1mm3。为便于定向包埋，可将组织修成大小约1mm×1mm×2mm长条形。 (3)．冷：为了防止酶对自身细胞的酶解作用，取材操作最好在低温(5℃～15℃)环境下进行，这样可以降低酶的活性，防止细胞自溶。所采用的固定剂以及取材器械要预先在冰箱(5℃）中存放一段时间。 (4)．准：就是取材部位要准确，这就要求取材者对所取的组织解剖部位要熟悉，必须取到与实验要求相关的部位，不同实验组别间要取相同部位，如需要定向包埋的标本，则要作好定向取材工作。 此外，还要求操作动作轻柔，熟练，尽量避免牵拉、挫伤与挤压对组织造成的人为损伤。 二、|什么是瑞利准则电镜与光镜在原理上有何相似和不同之处 答：1、光线通过二个比较靠近的小孔时，这二个小孔的衍射图会重叠在一起。 当一个衍射图的中央亮斑正好落在另一个衍射图的第一暗环中心时，这二个点刚可以分辩。这就是显微镜分辩本领的瑞利准则。 2、相似点：光学显微镜是利用玻璃制作的透镜对光进行折射，将一物点发 出不同角度的光线最终会聚成一个像点。电子显微镜是以电子束作为光源，利用电磁透镜产生的电场或磁场折射电子束，并通过电子束轰击荧光屏激发荧光而达到成像目的。 不同点：光镜的照明源是可见光，而电镜是用电子束照明。光镜的透镜用玻璃制成，而电镜的透镜是轴对称的电场或磁场。 四、简述透射电镜及扫描电镜样品制作流程 答：1、透射电镜样品制作流程为取材——漂洗（生理盐水）——前固定（%戊二醛，4oC冰箱2小时以上）——漂洗（磷酸缓冲液，3次，45分钟）——后固定(1%锇酸1小时左右)——漂洗（磷酸缓冲液，3次，45分钟）——块染
扫描电镜的基本结构和工作原理
扫描电镜的基本结构和工作原理 扫描电子显微镜利用细聚焦电子束在样品表面逐点扫描，与样品相互作用产行各种物理信号，这些信号经检测器接收、放大并转换成调制信号，最后在荧光屏上显示反映样品表面各种特征的图像。扫描电镜具有景深大、图像立体感强、放大倍数范围大、连续可调、分辨率高、样品室空间大且样品制备简单等特点，是进行样品表面研究的有效分析工具。 扫描电镜所需的加速电压比透射电镜要低得多，一般约在1～30kV，实验时可根据被分析样品的性质适当地选择，最常用的加速电压约在20kV左右。扫描电镜的图像放大倍数在一定范围内(几十倍到几十万倍)可以实现连续调整，放大倍数等于荧光屏上显示的图像横向长度与电子束在样品上横向扫描的实际长度之比。扫描电镜的电子光学系统与透射电镜有所不同，其作用仅仅是为了提供扫描电子束，作为使样品产生各种物理信号的激发源。扫描电镜最常使用的是二次电子信号和背散射电子信号，前者用于显示表面形貌衬度，后者用于显示原子序数衬度。 扫描电镜的基本结构可分为电子光学系统、扫描系统、信号检测放大系统、图像显示和记录系统、真空系统和电源及控制系统六大部分。这一部分的实验内容可参照教材第十二章，并结合实验室现有的扫描电镜进行，在此不作详细介绍。 三、扫描电镜图像衬度观察 1．样品制备 扫描电镜的优点之一是样品制备简单，对于新鲜的金属断口样品不需要做任何处理，可以直接进行观察。但在有些情况下需对样品进行必要的处理。 1) 样品表面附着有灰尘和油污，可用有机溶剂(乙醇或丙酮)在超声波清洗器中清洗。 2) 样品表面锈蚀或严重氧化，采用化学清洗或电解的方法处理。清洗时可能会失去一些表面形貌特征的细节，操作过程中应该注意。 3) 对于不导电的样品，观察前需在表面喷镀一层导电金属或碳，镀膜厚度控制在5-10nm 为宜。 2．表面形貌衬度观察 二次电子信号来自于样品表面层5～l0nm，信号的强度对样品微区表面相对于入射束的取向非常敏感，随着样品表面相对于入射束的倾角增大，二次电子的产额增多。因此，二次电子像适合于显示表面形貌衬度。 二次电子像的分辨率较高，一般约在3～6nm。其分辨率的高低主要取决于束斑直径，而实际上真正达到的分辨率与样品本身的性质、制备方法，以及电镜的操作条件如高匝、扫描速度、光强度、工作距离、样品的倾斜角等因素有关，在最理想的状态下，目前可达的最佳分辩率为lnm。 扫描电镜图像表面形貌衬度几乎可以用于显示任何样品表面的超微信息，其应用已渗透到许多科学研究领域，在失效分析、刑事案件侦破、病理诊断等技术部门也得到广泛应用。在材料科学研究领域，表面形貌衬度在断口分析等方面显示有突出的优越性。下面就以断口分析等方面的研究为例说明表面形貌衬度的应用。 利用试样或构件断口的二次电子像所显示的表面形貌特征，可以获得有关裂纹的起源、裂纹扩展的途径以及断裂方式等信息，根据断口的微观形貌特征可以分析裂纹萌生的原因、裂纹的扩展途径以及断裂机制。图实5-1是比较常见的金属断口形貌二次电子像。较典型的
测试技术第一章习题
1-1 以下信号，哪个是周期信号？哪个是准周期信号？哪个是瞬变信号？它们的频谱各具有哪些特征？ (1)0cos 2t f t e ππ-? (2)00sin 24sin f t f t π + (3) 00cos 22cos 3f t f t π π+ 解答：（1）瞬变信号。频谱具有连续性、衰减性。幅频谱是偶函数，相频谱是奇函数。 （2）准周期信号。频谱具有离散性的特点。 （3）周期信号。频谱具有离散性、收敛性、谐波性的特点。 1-6 已知某信号x(t)的频谱X(f),求00()cos 2()m x t f t f f π>>的频谱，并作频谱图。若0 m f f <， 频谱图会出现什么情况？ 解答： [] 000001()cos 2()()()2 1[()()] 2 x t f t X f f f f f X f f X f f πδδ?*++-=++- 频谱图： f
若0m f f <，则频谱图会产生混叠现象。 习题1：已知信号 试画出其单边频谱和双边频谱。 单边频谱： ω -n A 、ω ?-n 双边频谱：ω -n C 、ω-∠n C 习题2：已知信号时域表达式 问:(1)该信号是属于哪类信号？ (2）画出其频谱图。 此信号属于周期信号。 例题：求周期方波信号的频谱。 f -- - - = t A t A t A A t x 0003sin 32sin 2sin 2 )(ωπ ωπ ωπ 2 t 3cos(cos 4)4 cos(32)(2 π π + +++ +=t t t x ) 2 t 3cos(2cos 24 cos(34)(π π + +++ +=t t t x 2 cos(n n 2 n sin n 2 )(1 n 01 n 0π ωπ ωπ + += -= ∑ ∑ ∞ =∞ =t A A t A A t x ??? ? ?? ??≤--?≤=0 220)(t T A T t A t x
第一章 检测技术基础习题
第一章试题 一、填空 1. 所谓测量误差，就是某一被测参数的＿＿＿＿与＿＿＿＿＿＿之差。 2. 测量误差有＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿三种表示方法。 3. 根据误差产生的原因不同可把测量误差分为＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿三种。 4. ＿＿＿条件下多次测量所得数据围绕＿＿＿＿呈现＿＿＿＿＿的统计规律，因此可以用这些测量结果的＿＿＿＿作为最终测量值，消除随机误差。 5. 相同测量条件下多次测量同一被测参数时，测量结果的误差大小与符号均保持不变或在条件变化时按某一确定规律（如线性、多项式、周期性等函数规律）变化的误差称为＿＿＿＿＿。前者称为＿＿＿＿＿＿，后者称为＿＿＿＿＿＿＿。 6. 电阻传感器是利用应变改变应变电阻丝的＿＿＿从而改变应变电阻的阻值的原理来测量应变的。 7. PT100是＿＿＿＿＿＿的代号，其中数字100表示＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 8. 常用标准热电阻有＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿。 9. 电容式传感器的主要测量方式有＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。 10. 变极距式电容式传感器＿＿＿＿严重，所以只能用于＿＿＿测量。 11. 磁电感应式传感器分为＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。 12. 霍尔传感器是一种＿＿＿传感器。 13. 热电偶是一种有源传感器，其热电势由＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿组成，与温度均有关系，热电势一般为＿＿＿＿级电势信号。 14. 为了消除热电偶冷端温度变化对测温精度的影响，测量时必须进行＿＿＿。 15. 热电偶信号远传时必须使用＿＿＿＿或＿＿＿＿而不是普通导线。 16. 热电偶的热电势只与其两端的＿＿＿有关而与导线的长短粗细无关。 17. 光电效应分为＿＿＿＿和＿＿＿＿。 18. ＿＿＿＿表现为在光照作用下物体中电子溢出物体表面。 19. ＿＿＿＿＿表现为在光照作用下物体的电导或电势发生变化。 20. 光敏电阻的＿＿＿随光照的不同而不同，属于内光电效应。 21. 光敏二极管的＿＿＿向导通电阻随光的增强而降低。 22. 气动仪表的信号制是＿＿＿＿气信号。 23. 电动Ⅱ型仪表的信号制为＿＿＿＿或＿＿＿＿直流电信号。 24.电动Ⅲ型仪表的信号制是＿＿＿＿＿或＿＿＿＿＿直流电信号。 25.可以通过一个＿＿＿＿的电阻很容易地将国际标准信号制电流信号转换为电压信号？ 26. 主要的抗干扰技术有＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿。2 27. 按照滤波器滤除噪声信号的频段不同，滤波器可分为＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿。2 28. 按照滤波器电路是否使用运算放大器可以将滤波器分为＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿。
(完整版)自动检测技术第一章复习题(附答案)
第一章检测技术的基础知识 一、填空题 1．传感器一般由、和三部分组成。（敏感元件；转换元件；转换电路） 2．传感器中的敏感元件是指被测量，并输出与被测量的元件。（直接感受；成确定关系的其它量） 3．传感器中转换元件是指感受由输出的、与被测量成确定关系的，然后输出的元件。（敏感元件；另一种非电量；电量）4、直接测量方法中，又分、和。（零位法偏差法微差法） 5、零位法是指与在比较仪器中进行，让仪器指零机构，从而确定被测量等于。该方法精度。（被测量已知标准量比较达到平衡/指零已知标准量较高） 6、偏差法是指测量仪表用相对于，直接指出被测量的大小。该法测量精度一般不高。（指针、表盘上刻度线位移） 7、微差法是和的组合。先将被测量与一个进行，不足部分再用测出。（零位法偏差法已知标准量比较偏差法）9、测量仪表的精确度简称，是和的总和，以测量误差的来表示。（精度精密度准确度相对值） 10、显示仪表能够监测到被测量的能力称分辨力。（最小变化）2．通常用传感器的和来描述传感器输出-输入特性。（静态特性；动态特性） 3．传感器静态特性的主要技术指标包括、、、、和。（线性度；灵敏度；灵敏度阈；迟滞；重复性） 5．传感器线性度是指实际输出-输入特性曲线与理论直线之间的与输出。（最大偏差；满度值之比） 6．传感器灵敏度是指稳态标准条件下，与之比。线性传感器的灵敏度是个。（输出变化量；输入变化量；常数） 7．传感器迟滞是指传感器输入量增大行程期间和输入量减少行程期间， 曲线。（输入-输出；不重合程度） 8．传感器的重复性是指传感器输入量在同一方向（增大或减小）做全程内连续所得输出-输入特性曲线。（重复测量；不一致程度/重复程度） 9．传感器变换的被测量的数值处在状态时，传感器的的关系称传感器的静态特性。（稳定；输入-输出）
电镜练习题及参考答案
. 一、电镜练习题及答案 一、透射电镜标本取材的基本要求并简要说明。 答：取材的基本要求如下： 组织从生物活体取下以后，如果不立即进行及时固定处理，就有可能出现缺血缺氧后的细胞超微结构的改变，如细胞出现细胞器变性或溶解等现象，这些都可造成电镜观察中的人为假象，直接影响观察结果分析，甚至导致实验失败。此外，由于处理不当造成组织微生物污染，导致细胞的超微结构结构遭受破坏。 因此，为了使细胞结构尽可能保持生前状态，取材成败是关键，取材成功的关键在于操 作者必须要注意把握“快、小、冷、准”四个取材要点。 (1)．快：就是指取材动作要迅速，组织从活体取下后应在最短时间(争取在1～2分钟之内)投 入前固定液。对于实验动物，最好在断血流、断气之前就进行取 材，以免缺血缺氧后使细胞代谢发生改变而破坏细胞的超微结构。当然，最好是采用灌注固定法。为了使前固定的效果更佳，组织块要充分和固定液混合，应采用振荡固定10分钟以上，有条件的可采用微波固定法固定。 (2)．小：由于常用的固定剂渗透能力较弱，组织块如果太大，块的内部将不能 3 得到良好的固定。因此所取组织的体积要小，一般不超过1mm。为便于定向包埋，可将组织修 成大小约1mm×1mm×2mm长条形。 (3)．冷：为了防止酶对自身细胞的酶解作用，取材操作最好在低温(5℃～15℃)环境下进行， 这样可以降低酶的活性，防止细胞自溶。所采用的固定剂以及取材器械要预先在冰箱(5℃）中 存放一段时间。 (4)．准：就是取材部位要准确，这就要求取材者对所取的组织解剖部位要熟悉，必须取到与 实验要求相关的部位，不同实验组别间要取相同部位，如需要定向包埋的标本，则要作好定向 取材工作。 此外，还要求操作动作轻柔，熟练，尽量避免牵拉、挫伤与挤压对组织造成的人为损伤。 二、什么是瑞利准则？电镜与光镜在原理上有何相似和不同之 处？ 答：1、光线通过二个比较靠近的小孔时，这二个小孔的衍射图会重叠在一起。 当一个衍射图的中央亮斑正好落在另一个衍射图的第一暗环中心时，这二个点刚可以分辩。 这就是显微镜分辩本领的瑞利准则。 2、相似点：光学显微镜是利用玻璃制作的透镜对光进行折射，将一物点发出不同角度 的光线最终会聚成一个像点。电子显微镜是以电子束作为光源，利用电磁透镜产生的电 场或磁场折射电子束，并通过电子束轰击荧光屏激发荧光而达到成像目的。 不同点：光镜的照明源是可见光，而电镜是用电子束照明。光镜的透镜用玻璃制成，而 电镜的透镜是轴对称的电场或磁场。 三、简述透射电镜及扫描电镜样品制作流程 答：1、透射电镜样品制作流程为取材——漂洗（生理盐水）——前固定（2.5%戊二醛，4oC冰箱2小时以上）——漂洗（0.1M磷酸缓冲液，3次，45分 范文.
简述扫描电镜的构造及成像原理资料讲解
简述扫描电镜的构造及成像原理，试分析其与透射电镜在样品表征方面的异同 1、扫描电镜的构造 扫描电镜由电子光学系统、信号收集和图像显示系统、和真空系统三部分组成。 1.1 电子光学系统（镜筒） 电子光学系统包括电子枪、电磁透镜、扫描线圈和样品室。 1.1.1 电子枪扫描电子显微镜中的电子枪与透射电镜的电子枪相似，只是加速电压比透射电镜低。 1.1.2 电磁透镜扫描电子显微镜中各电磁透镜都不作成像透镜用，而是做聚光镜用，它们的功能只是把电子枪的束斑逐级聚焦缩小，使原来直径约为50um的束斑缩小成一个只有数个纳米的细小斑点，要达到这样的缩小倍数，必须用几个透镜来完成。扫描电子显微镜一般都有三个聚光镜，前两个聚光镜是强磁透镜，可把电子束光斑缩小，第三个聚光镜是弱磁透镜，具有较长的焦距。布置这个末级透镜（习惯上称之物镜）的目的在于使样品室和透镜之间留有一定空间，以便装入各种信号探测器。扫描电子显微镜中照射到样品上的电子束直径越小，就相当于成像单元的尺寸越小，相应的分辨率就越高。采用普通热阴极电子枪时，扫描电子束的束径可达到6nm左右。若采用六硼化镧阴极和场发射电子枪，电子束束径还可进一步缩小。
1.1.3 扫描线圈扫描线圈的作用是使电子束偏转，并在样品表面作有规则的扫动，电子束在样品上的扫描动作和显像管上的扫描动作保持严格同步，因为它们是由同一扫描发生器控制的。 1.1.4 样品室样品室内除放置样品外，还安置信号探测器。各种不同信号的收集和相应检测器的安放位置有很大关系，如果安置不当，则有可能收不到信号或收到的信号很弱，从而影响分析精度。样品台本身是一个复杂而精密的组件，它应能夹持一定尺寸的样品，并能使样品作平移、倾斜和转动等运动，以利于对样品上每一特定位置进行各种分析。新式扫描电子显微镜的样品室实际上是一个微型试验室，它带有许多附件，可使样品在样品台上加热、冷却和进行机械性能试验（如拉伸和疲劳）。 1.2 信号的收集和图像显示系统 二次电子、背散射电子和透射电子的信号都可采用闪烁计数器来检测。信号电子进入闪烁体后即引起电离，当离子和自由电子复合后就产生可见光。可见光信号通过光导管送入光电倍增器，光信号放大，即又转化成电流信号输出，电流信号经视频放大器放大后就成为调制信号。如前所述，由于镜筒中的电子束和显像管中电子束是同步扫描的，而荧光屏上每一点的亮度是根据样品上被激发出来的信号强度来调制的，因此样品上各点的状态各不相同，所以接收到的信号也不相同，于是就可以在显像管上看到一幅反映试样各点状态的扫描电子显微图像。 1.3 真空系统 为保证扫描电子显微镜电子光学系统的正常工作，对镜筒内的真空度有一定的要求。一般情况下，如果真空系统能提供1.33×10-2 -1.33×10-3 Pa的真空度时，就可防止样品的污染。如果真空度不足，除样品被严重污染外，还会出现灯丝寿命下降，极间放电等问题。 2、扫描电镜的成像原理 扫描电镜是由电子枪发射并经过聚焦的电子束在样品表面扫描，激发样品产生各种物理信号，经过检测、视频放大和信号处理，在荧光屏上获得能反映样品表面各种特征的扫描图像。 3、分析扫描电镜与透射电镜在样品表征方面的异同 3.1 结构差异 主要体现在样品在电子束光路中的位置不同，透射电镜的样品在电子束中间，电子源在样品上方发射电子，经过聚光镜，然后穿透样品后，有后续的电磁透镜继续放大电子光束，最后投影在荧光屏幕上；扫描电镜的样品在电子束末端，
第一章检测技术的基本概念
第一章 检测技术的基本概念 测量方法分类 可分为静态测量和动态测量、直接测量和间接测量、模拟式测量和数字式测量、接触式测量和非接触式测量、在线测量和离线测量。根据测量的具体手段来分，又可分为偏位式测量、零位式测量和微差式测量 测量误差及数据处理 1．什么是绝对误差？ 绝对误差是指测量值A x 与真实值A 0之间的差值，即 Δ＝A x －Ａ0 （1-1） 2．什么是相对误差？ 相对误差用百分比的形式来表示，一般多取正值。 （1）示值相对误差x 用绝对误差与被测量A x 的百分比来表示，即 %100?? = x x A γ （1-2） （2）引用误差m 有时也称满度相对误差。它用测量仪表的绝对误差与仪器满度值A m 的百分比来表示的。即 %100m ?? = A m γ （1-3） 3．什么是准确度等级？ 上式中，当 取仪表的最大绝对误差值 m 时的引用误差常被用来确定仪表的准 确度等级S ，即 100m m ?= A ΔS （1-4） 根据给出的准确度等级S 及满度值A m ，可以推算出该仪表可能出现的最大绝对误差m 、示值相对误差等。 重要提示： 仪表的准确度在工程中也常称为“精度”，准确度等级习惯上称为精度等级 我国的模拟仪表通常分七种等级，如表1-1所示。我们可以从仪表的使用说明书上读得仪表的准确度等级，也可以从仪表面板上的标志判断出仪表的等级。从图1-4所示的电压表右侧，我们可以看到该仪表的准确度等级为2.5级，它表示对应仪表的
引用误差所不超过2.5％。 表1-1 仪表的准确度等级和基本误差 准确度等级0.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.5 5.0 基本误差±0.1% ±0.2% ±0.5% ±1.0% ±1.5% ±2.5% ±5.0% 例题： 1. 已知被测电压的准确值为220V，请观察并计算图1-4所示的电压表上的准确度等级S、满度值A m、最大绝对误差Δm、示值A x、与220V正确值的误差Δ、示值相对误差x以及引用误差m。 2. 示值相对误差有没有可能小于引用误差？在仪表绝对误差不变的情况下，被测电压降为22V，示值相对误差x将变大了？还是变小了？ 解： 1. 从图1-4可知，准确度等级S＝5.0级，满度值A m＝300V。 最大绝对误差Δm＝300V×5.0÷100＝15V，示值A x＝230V。 用更高级别的检验仪表测得被测电压（220V）与示值值的误差Δ＝10V，示值相对误差x＝4.3%。 引用误差m＝（10/300）×100%＝3.3%，小于出厂时所标定的5.0%。 2. 若绝对误差仍为10V，当示值A x为22V，示值相对误差 ＝（10/22）×100%=45%。与测量220V时相比，示值相对误差大多啦 x 结论： 由上例得到的结论：在选用仪表时应兼顾准确度等级和量程，通常希望示值落在仪表满度值的2/3以上。 （二）测量误差的分类 1．粗大误差？ 明显偏离真值的误差称为粗大误差。粗大误差主要是由于测量人员的粗心大意及电子测量仪器受到突然而强大的干扰所引起的。如测错、读错、记错、外界过电压尖峰干扰等造成的误差。 就数值大小而言，粗大误差明显超过正常条件下的误差。当发现粗大误差时，应予以剔除。 2．系统误差？
第一章 电子光学系统
第一章 电子光学系统-磁透镜结构与特性 一、光学显微镜的基本问题－分辨率与衍射极限 光学成像系统 光学显微镜由光学镜头组成，可以方便地将物体放大上千倍，以分析物体细节信息，其焦距公式为： v u f 111+= （1－1） 但是，受光学衍射极限地限制，光学显微镜的放大倍数不是无限的。德国科学家Abbe 证明，显微镜分辨率的极限取决于光源波长的大小，超过这个极限，再继续放大是徒劳的，实际上只是将噪音信号放大，得到的是模糊不清的象。 光学显微镜的分辨率与衍射极限 图1－ 1 P P ’O O ’
当点光源通过透镜后，由于衍射效应，在物平面上得到的不是像点，而是由一个中央亮斑及其周围一系列明暗相间地圆环所构成的图斑，即所谓的Airy 斑。如果将两个点光源靠近，相应的两个Airy 斑也逐步重叠，当两个Airy 斑中心的距离等于Airy 半径（第一暗环半径）时，刚好能分辩出两个光斑，此时地光点距离d 称为分辨率： 图1－2 衍射效应产生的Airy 斑。通过Airy 斑可定义透镜的分辨率。 α λ sin 222.1n d ≥ （1－2） 由上式可知，分辨率的上限约为波长的一半。对可见光，光学显 微镜的分辩极限为200纳米。此外，减少波长是提高分辨率的一条途径。虽然X 射线、γ射线波长短，但很难将它们汇聚成角。电子束由于其波长短，散射能量强，尤其可以方便地利用电磁透镜将其聚焦，使得利用电子显微镜分析物体结构、提高分辨率成为可能。
一、 透射电镜的结构与成像原理 1、 透射电子显微镜的成像原理与结构 Abbe 成像原理 电子显微镜成为重要的现代分析手段，其电子光学成像原理可以用物理光学的Abbe 成像原理进行说明。 图1－3电子显微镜成像的物理光学原理 1873年，Ernst Abbe 在研究如何提高显微镜的分辨率时，提出两一个相干成像的新理论。将一束单色平行光照射倒平面物体ABC 上，使整个系统成为相干成像系统。光波经物体发生Fraunhofer 衍射，在透镜后焦面上形成物的衍射花样。透镜后焦面上所有点作为新的次波源发出相干的球面次波，在像平面上相干叠加，给出物体的像。这种基于波动光学原理的二步成像理论，后来被称为Abbe 成像理论。可以证明，透镜后焦面上的波函数（衍射花样）是物函数的傅氏变换，而像平面上的像函数则是后焦面上波函数的傅氏逆变换。对于理想透镜（指无衍射效应，无限大透镜，无象差、畸变下） ，像函数是物函 {} )()(r q F h Q ={}) ()()(1 r q h Q F r ==?ψ) (r q
传感器与检测技术第一章测试题
一、判断（20分） 1.在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在改变条件时，按一定规律变化的误差称为系统误差。（√） 2 系统误差可消除，那么随机误差也可消除。（×） 3 对于具体的测量，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，所以精确度高的准确度不一定高（×） 4 平均值就是真值。（×） 5 在n次等精度测量中，算术平均值的标准差为单次测量的1/n。（×） 6.线性度就是非线性误差.（√） 7.传感器由被测量，敏感元件，转换元件，信号调理转换电路，输出电源组成.（√） 8.传感器的被测量一定就是非电量（×） 9．静态标定的目的是确定传感器的线性度、灵敏度、重复性。（×） 10．测量不确定度是随机误差与系统误差的综合。（√） 二、选择（24分） 1．属于传感器动态特性指标的是（D） A重复性 B 线性度 C 灵敏度 D 固有频率 2 误差分类，下列不属于的是（B ） A系统误差 B 绝对误差 C 随机误差D粗大误差 3、非线性度是表示校准（B ）的程度。 A、接近真值 B、偏离拟合直线 C、正反行程不重合 D、重复性 4、传感器的组成成分中，直接感受被侧物理量的是（B ） A、转换元件 B、敏感元件 C、转换电路 D、放大电路 5、传感器的灵敏度高，表示该传感器（C） A工作频率宽 B 线性范围宽 C 单位输入量引起的输出量大D 允许输入量大 6 下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（B） A应变式传感器 B 化学型传感器 C 压电式传感器D热电式传感器 7 传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D） A测量B感知 C 信号调节 D 转换 8 回程误差表明的是在（C）期间输出输入特性曲线不重合的程度 A多次测量 B 同次测量 C 正反行程D 不同测量 三、简答（24分） 1 传感器常用的静态标定装置是什么？ 2 什么是传感器静态特性？它的性能指标有哪些？ 3 传感器的基本组成包括哪两大部分？这两大部分各自起什么作用？ 四、计算 1 等精度测量某电阻10次，得到的测量如下： R1—167.95ΩR2—167.45ΩR3—167.60ΩR4—167.60ΩR5—167.87Ω R6—167.88ΩR7—168.00ΩR8—167.85ΩR9—167.82ΩR10—167.61Ω 求：10次测量的算术平均值，测量的标准误差和算术平均值的标准误差 2、某压力传感器测试数据如下表所示，计算其灵敏度及非线性误差。 压力/MPa 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 输出值正 行 程 -2.73 0.56 3.96 7.40 10.88 14.42
测试技术复习资料(第一章)
第一章 一、选择题 1. 描述周期信号的数学工具是（ B ）。 A. 相关函数 B. 傅氏级数 C. 傅氏变换 D. 拉氏变换 2. 傅氏级数中的各项系数是表示各谐波分量的（ C ）。 A. 相位 B. 周期 C. 振幅 D. 频率 3. 复杂的信号的周期频谱是（ A ）。 A. 离散的 B. 连续的 C. δ函数 D. sinc 函数 4. 如果一个信号的频谱是离散的。则该信号的频率成分是（C ）。 A. 有限的 B. 无限的 C. 可能是有限的，也可能是无限的 D. 不能确定 5. 下列函数表达式中，（ B ）是周期信号。 A. ? ??≤≥=0,00 ,10cos 5)(t t t t x π B. t t t x ππ10cos 1020sin 5)(+=，)(+∞<<-∞t C. t e t x t πα20cos 10)(-=，)(+∞<<-∞t D. t t t x ππ5cos 102sin 5)(+=，)(+∞<<-∞t 6. 多种信号之和的频谱是（ C ）。 A. 离散的 B. 连续的 C. 随机性的 D. 周期性的 7. 描述非周期信号的数学工具是（C ）。 A. 三角函数 B. 拉氏变换 C. 傅氏变换 D. 傅氏级数 8. 下列信号中，（ C ）信号的频谱是连续的。 A. )3sin()sin()(21?ω?ω+++=t B t A t x B. t t t x 50sin 330sin 5)(+= C. t e t x t 0sin )(ωα-= D. t t t x ππ10cos 1020sin 5)(+= 9. 连续非周期信号的频谱是（ C ）。 A. 离散、周期的 B. 离散、非周期的 C. 连续非周期的 D. 连续周期的 10. 时域信号，当持续时间延长时，则频域中的高频成分（ C ）。 A. 不变 B. 增加 C. 减少 D. 变化不定 11. 将时域信号进行时移，则频域信号将会（ D ）。 A. 扩展 B. 压缩 C. 不变 D. 仅有移项 12. 已知 t t x ωsin 12)(=，)(t δ为单位脉冲函数，则积分?∞ ∞ -?? ? ?? -dt t t x ωπδ2)(的函数值为（ C ）。
近代物理实验习题答案
《近代物理实验》练习题参考答案 一、 填空 1、 核物理实验探测的主要对象是核衰变时所辐射的射线、射线和中子。因为这些粒子的尺度非常小，用最先进的电子显微镜也不能观察到，只能根据射线与物质相互作用产生的各种效应实现探测。 2、 探测器的能量分辨率是指探测器对于能量很接近的辐射粒子加以区分的能力。用百分比表示的能量分辨率定义为： ％峰位置的脉冲幅度宽度最大计数值一半处的全1000 V V ??=R 。能量分辨率值越小，分辨能力越强。 3、 射线与物质相互作用时，其损失能量方式有两种，分别是电离和激发。其中激发的方式有三种，它们是光电效应、康普顿效应和电子对效应。 4、对于不同的原子，原子核的质量 不同 而使得里德伯常量值发生变化。 5、汞的谱线的塞曼分裂是 反 常塞曼效应。 6、由于氢与氘的 能级 有相同的规律性，故氢和氘的巴耳末公式的形式相同。 7、在塞曼效应实验中，观察纵向效应时放置1/4波片的目的是 将圆偏振光变为线偏振光 。 8、 射线探测器主要分“径迹型”和“信号型”两大类。径迹型探测器能给出粒子运动的轨迹，如核乳胶、固体径迹探测器、威尔逊云室、气泡室、火花室等。这些探测器大多用于高能核物理实验。信号型探测器则当一个辐射粒子到达时给出一个信号。根据工作原理的不同又可以分成气体探测器、闪烁探测器
和半导体探测器三种，这是我们在低能核物理实验中最常用的探测器。 9、测定氢、氘谱线波长时，是把氢、氘光谱与铁光谱拍摄到同一光谱底片上，利用 线性插值法来进行测量。 10、在强磁场中，光谱的分裂是由于能级的分裂引起的。 11、原子光谱是线状光谱。 12、原子的不同能级的总角动量量子数J不同，分裂的子能级的数量也不同。 13、盖革－弥勒计数管按其所充猝灭气体的性质，可以分为①有机管和②卤素管两大类。坪特性是评价盖革－弥勒计数管的重要特性指标。包括起始电压、坪长、坪斜等。一只好的计数管，其坪长不能过短，对于③有机管，其坪长不能低于150伏，对于④卤素管，其坪长不能低于50伏。坪斜应在⑤每伏___以下。计数管工作时工作点应选在坪区的⑥左1/3-1/2__处。 14、由于光栅摄谱仪的色散接近线性，所以可以使用线性插值法测量光谱线波长。 15、必须把光源放在足够强磁场中，才能产生塞曼分裂。 二、简答题 1.如何区分盖革－弥勒计数管的正负极 答：盖革－弥勒计数管的结构通常有两个电极，其中和外部阴极筒相连的电极是阴极（负极），和中间阳极丝相连的是阳极（正极）。 2、在单道闪烁谱仪实验中，为什么要先粗测谱型 答：这是因为单道有一定的分析范围，在本实验中所使用的单道，其分析范围为0－10V。在实验中我们先通过示波器观察，将核信号输出的脉冲高度调至8伏左右，
检测技术第一章第三节
1.3 几种典型信号的频谱 1．函数的定义 在时间内矩形脉冲或三角形脉冲及其它形状脉冲），其面积为1，当时， 的极限称为函数。 2．函数的性质 (1) 乘积性 若为一连续信号，则有 (1.41） (1.42) 乘积结果为在发生函数位置的函数值与函数的乘积。 2）筛选性 (1.43) (1.44) 筛选结果为在函数位置的函数值（又称采样值）。 3）卷积性 (1.45） (1.46）3.函数的频谱
对取傅立叶变换： (1.49） (1.50) 1.3.2 矩形窗函数和常值函数的频谱 1．矩形窗函数的频谱 在例1.3中已经求出了矩形窗函数的频谱，并用其说明傅里叶变换的主要性质。需要强调的是，矩形窗函数在时域中有限区间取值，但频域中频谱在频率轴上连续且无限延伸。由于实际工程测试总是时域中有限长度（窗宽函数）的信号，其本质是被测信号与矩形窗函数在时域中相乘，因而得到的频谱必然应该是被测信号频谱与矩形窗函数频谱频域中的卷积，所以实际工程测试得到的频谱也将是在频率轴上连续且无限延伸。 2．常值函数（又称直流量）的频谱 幅值为1的常值函数的频谱为处的函数。实际上，利用傅里叶变换时间尺度 改变性质，也可以得到同样的结论：当矩形窗的窗宽时，矩形窗函数就成为常值函数，其对应的频域森克函数即为函数 1.3.3 指数函数的频谱 1．双边指数衰减函数的频谱 双边指数衰减函数表达式为
其傅立叶变换为： 2．单边指数衰减函数的频谱 单边指数衰减函数表达式为 其傅里叶变换为 1.3.4 符号函数和单边阶跃函数的频谱 1．符号函数的频谱 符号函数可以看作是双边指数衰减函数当时的极限形式，即
透射电镜结构原理及明暗场成像
2０１7 年秋季学期研究生课程考核 (读书报告、研究报告) 考核科目:材料显微分析实践 考核项目：透射电镜的明暗场成像技术学生所在院(系）:材料学院 学生所在学科:材料工程 学生姓 :张珞斌 名 学号:１7S109２47 学生类别：专硕 考核结果阅卷人
透射电镜结构原理及明暗场成像 一、实验内容及实验目的 1．结合透射电镜实物介绍其基本结构及工作原理，以加深对透射电镜结构的整体印象,加深对透射电镜工作原理的了解。 2．选用合适的样品，通过明暗场像操作的实际演示，了解明暗场成像原理。 二、透射电镜的基本结构及工作原理 透射电子显微镜是一种具有高分辨率、高放大倍数的电子光学仪器,被广泛应用于材料科学等研究领域。透射电镜以波长极短的电子束作为光源,电子束经由聚光镜系统的电磁透镜将其聚焦成一束近似平行的光线穿透样品，再经成像系统的电磁透镜成像和放大，然后电子束投射到主镜简最下方的荧光屏上而形成所观察的图像。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。 透射电子显微镜按加速电压分类,通常可分为常规电镜(100ｋV)、高压电镜(３00kV)和超高压电镜（500kV以上)。提高加速电压,可缩短入射电子的波长。一方面有利于提高电镜的分辨率；同时又可以提高对试样的穿透能力,这不仅可以放宽对试样减薄的要求,而且厚试样与近二维状态的薄试样相比，更接近三维的实际情况。就当前各研究领域使用的透射电镜来看,其主要三个性能指标大致如下： 加速电压：80～3000kV 分辨率:点分辨率为0.2~０．35nm、线分辨率为0.1～0.２nm 最高放大倍数:3０~100万倍 尽管近年来商品电镜的型号繁多,高性能多用途的透射电镜不断出现，但总体说来，透射电镜一般由电子光学系统、真空系统、电源及控制系统三大部分组成。此外,还包括一些附加的仪器和部件、软件等。有关的透射电镜的工作原理可参照教材,并结合本实验室的透射电镜,根据具体情况进行介绍和讲解。以下仅对透射电镜的基本结构作简单介绍。 2.1电子光学系统 电子光学系统通常又称为镜筒，是电镜的最基本组成部分，是用于提供照明、成像、显像和记录的装置。整个镜筒自上而下顺序排列着电子枪、双聚光镜、样品室、物镜、中间镜、投影镜、观察室、荧光屏及照相室等。通常又把电子光学系统分为照明、成像和观察记录部分。
第一章3 电子显微镜技术
第三节电子显微镜技术 Electron microscopy
3.1电镜发展历史 1924 年，法国物理学家Broglie 提出了“电子与 光一样，具有波动性“的假说。 1926年德国科学家Busch 1926 年，德国科学家Busch 发现了带电粒子在电 场或磁场中偏转聚焦的现象，类似于光线通过透镜可被聚焦样。由此奠定了电子显微镜的理论基础。可被聚焦一样由此奠定了电子显微镜的理论基础 德国人Ruska 在1938 年成功研制了世界上第一 台真正的电子显微镜，放大倍数为1200 倍。 1939Siemens公司生产了第一台商用的 1939 年，德国Siemens 公司生产了第台商用的透射电镜，分辨率为10nm 。 前高射镜辨率 目前，超高压透射电镜的分辨率可达0.005nm 。
3.2 电镜的电子光学基础 32 电子波的波长 式中： h为普朗克常数，m为电子的质 为普朗克常数 量；e为电子所带的电荷，V为 加速电压 电子透镜 ?静电浸没电镜(electrostatic immersion lens):静电透镜仅用于使电子枪中的阴极发射出的电子会聚成很细的电子束，而不用来成像。
?磁透镜：由一对圆柱形的线圈外面包有铁壳组成的。通电流的圆柱形线圈产生旋转对称的磁场空的通电流的圆柱形线圈产生旋转对称的磁场空 间并对电子束有会聚成像的性质。 通电的短线圈使电子做如图4所示的圆锥螺旋近轴运动。一束平行于主轴的入射电子通过电磁透镜将最终会聚于轴线上一点（即焦点）。
带有极靴的磁透镜 (a)结构图(b)磁力线在极靴中行进路线 带有极靴的电磁透镜可使有效磁场集中在沿透镜轴 向几毫米的范围内 向毫的范内
材料测试技术第一章习题答案
2.计算当管电压为50kV时，电子在与靶碰撞时的速度与动能以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大动能。 解：由eU=mv2, 得v===1.33×108m/s E k=eU=1.6×10-19×50×103=8×10-15J 由eU=，得=hc/eU==0.248×10-10m=0.0248nm E max=E k=8×10-15J 3. 分析下列荧光辐射产生的可能性，为什么？ （1）用CuKα X 射线激发CuKα荧光辐射； （2）用CuKβ X 射线激发CuKα荧光辐射； （3）用CuKα X 射线激发CuLα荧光辐射； 答：CuKα X射线可以激发CuLα荧光辐射。 因为: Cu的K层电子的逸出功W K＝8979eV，对应的吸收限为λk=0.138nm。 Cu的LⅢ层电子的逸出功W LⅢ＝933eV，对应的吸收限为λLⅢ=1.33nm。 CuKα射线的λ＝0.154nm， CuKβ射线的λ＝0.139nm， 产生荧光辐射的条件是入射X射线的能量大于电子的逸出功， 对K系电子，即λ≤λk， 又CuKα和CuKβ都大于λk，小于λL Ⅲ ∴CuKα和CuKβ射线不能激发CuKα荧光辐射，可以激发CuLα荧光辐射。 5. 计算空气对CrKα的质量吸收系数和线吸收系数（假设空气中只有质量分数80%的氮和质量分数20%的氧，空气的密度为1.29×10-3 g/cm3）? 解：查表（附录2）知： N对Cr Kα 的质量吸收系数μm1=27.7cm2/g, O对Cr Kα 的质量吸收系数μm2=40.1cm2/g, 于是，空气对Cr Kα 的质量吸收系数 μm=W1μm1+ W2μm2