电子显微部分思考题及答案
电子显微部分思考题-2011*1. 什么是分辨率？提高显微镜分辨的途径有哪些？分辨本领又称分辨率，是指显微镜能分辨的样品上两点间的最小距离。
根据瑞利公式：Δr=(0.61λ)/(N·sinα)其中：Δr：最小可分辨距离；λ：光源的波长；N：介质的折射率；α：孔径半角，即透镜对物点的张角的一半；Nsinα：称为数值孔径，常用N.A表示。
提高分辩率，即减小Δr值的途径有：(1)增大N.A(物镜的数值孔径) ，即增大N和α；(2)减小λ。
*2. 什么是像差？解释其成因。
像差有分为几何像差和色差，几何像差又包括球差和像散。
球差是由于电子波经过透镜成像时，离开透镜主轴较远的电子(远轴电子)比主轴附近的电子(近轴电子)被折射程度要大。
当物点P通过透镜成像时，电子就不会会聚到同一焦点上，从而形成了一个散焦斑。
像散是由于透镜磁场几何形状上的缺陷而造成的。
像散是由透镜磁场的旋转对称性被破坏而引起的。
透镜磁场不对称，可能是由于磁透镜极靴被污染、光镧被污染，或极靴加工的机械不对称性，或极靴材料各向磁导率差异引起（由制造精度引起）。
色差是由于电子波的波长（或能量）发生一定幅度的波动而造成的。
引起电子束能量变化的主要有两个原因：一是电子的加速电压不稳定；二是电子束照射到试样时，和试样相互作用，一部分电子发生非弹性散射，致使电子的能量发生变化。
*3. 电磁透镜与光学透镜有何显著不同？解释电磁透镜的聚焦原理。
运动的电子在磁场中会受磁场力的作用产生偏折，从而达到会聚和发散。
通电短线圈产生对称不均匀磁场，可以使电子束聚焦，因此通电短线圈制成的可使电子束聚焦成像的装置叫电磁透镜。
改变激磁电流，电磁透镜的焦距将发生相应变化。
因此，电磁透镜是一种变焦距或变倍率的会聚透镜，这正是它有别于光学透镜的一大特点。
沿电磁透镜轴线方向的电子通过电磁透镜时运动状态不发生改变；与轴线平行但不在轴线上的的电子通过电磁透镜时，将受到与初始运动方向垂直的切向力和指向轴向的向轴力作用，绕轴作螺旋运动并将最终聚焦于一点。
Characteristic OM TEM SEM1 Voltage no High Voltage25~300KV High Voltage 0.5~30KV2 IlluminationSourcelight electron electron3 Observation In Air In Vacuum In Vacuum4 Lens Glass Pole Piece Pole Piece5 Resolution 0.2 μm 1.0 nm 0.1 nm6 Focus Depth Shallow〈2~3μm〉Deep〈500μm〉Deep〈0.1~1mm〉7 X-rays-Analysis Not possible Possible Possible8 Image Color Color Black and White Black and White9 Magnification ~ 1K ~ 1000K ~ 800K10 Field of View Large Small Large11 SpecimenPreparationEasy complicated Easy12 Specimen Size Large Small Large13 Metal coating Not necessary Not necessary necessary14 Type of Image Transmitted Imageor Surface Image TransmittedImageSurface Image*5．扫描电镜样品的物理信号主要有哪些？二次电子、背散射电子和特征X射线各有什么特点及主要用途？二次电子、背散射电子、特征X射线、俄歇电子、透射电子、吸收电子。
（1）二次电子：是被入射电子轰击出来的离开样品表面的样品的核外电子，有如下特点：①能量比较低，一般小于50eV；②来自表层5~10nm深度；③它对样品的表面形貌十分敏感，因此能非常有效地显示样品的表面形貌。
④二次电子的产生额与样品的原子序数之间没有明显的依赖关系，因此不能用它来进行成份分析。
（2）背散射电子：被固体样品中原子反射回来的一部分入射电子，又叫做反射电子，有如下特点：①能量较大，与入射电子能量接近；②来自样品表面几十~几百纳米的深度范围；③产额伴随着原子序数增大而增多，可以用来显示原子序数衬度，定性地用作成份分析。
（3）特征X 射线：是原子的内层电子受到激发之后，在能级跃迁过程中直接释放的具有特征能量和波长的一种电磁波辐射。
特征X射线来自样品几百nm~几μm的深度范围。
通过检测样品发出的特征X 射线的能量或波长即可测定样品中的元素成分；测量X射线的强度即可计算元素的含量，从而进行样品表面元素定性、定量分析，该方法称为能谱法（EDS）和波谱法（WDS）。
*6. 电子显微镜光源有几种主要类型，各有什么特点？有三种类型电子枪，分别是钨丝电子枪、LaB6电子枪和场发射电子枪。
钨丝电子枪价格低，易获得，但亮度低，束斑尺寸大，分辨低，寿命短。
LaB6比金属W有更低的发射功函数，阴极发射率高，有效发射截面小，其亮度和电子源直径等性能上都比钨阴极好。
LaB6阴极的化学活性强，在加热状态下容易和其它元素形成化合物，使发射性能下降，因此要求在比钨阴极更高的真空中工作。
由于电子发射功函数与所离开的晶体取向有关，所以阴极发射体的尖端制备成有确定取向的钨单晶，利用这种点状钨阴极，并施以负压，当尖端的负电场达到10V/nm时，表面的电位势垒就会下降和变窄，电子能够直接离开阴极发射出来，获得很高的电流密度。
这种阴极称为场发射阴极。
场发射阴极有两种类型：（1）冷场发射阴极阴极尖端轴向为（310）晶面，只依靠电场发射电子，不需要对阴极加热，工作温度300K。
（2）热场发射阴极阴极尖端轴向为（100）晶面，其表面沉积ZrO2，以便获得最低的功函数，工作温度1800K。
*7. 什么是衬度？解释形貌衬度原理和原子序数衬度原理。
像衬度定义C定义为：C=(I max-I min)/I max式中I max、I min分别表示扫描区域中两点被检测到信号的强度。
图像出现衬度本质上是样品性质存在差异。
利用探测器将这种差异以衬度的形式表现出来，就形成样品的衬度像。
衬度分为形貌衬度、成分衬度、质厚衬度和衍射衬度等类型，各有不同的应用。
形貌衬度：是指利用对样品表面形貌特别敏感的信号成像而得到的衬度。
二次电子只能从样品表面层<10 nm深度范围内被入射电子束激发出来，它的强度与微区形貌相关，而与样品原子序数没有明显的依赖关系，可以提供形貌衬度。
背散射电子也可以提供形貌衬度，只是分辩率较差。
原子序数衬度：又称成分衬度，是对样品微区原子序数或化学成分变化敏感的物理信号作为调制信号，得到的一种显示微区化学成分差别的像衬度。
背散射电子信号对化学成分或原子序数敏感，所以可用它们来显示原子序数或化学成分衬度。
什么是质厚衬度原理？对于非晶体样品来说，入射电子透过样品时碰到的原子数目越多（即样品越厚），样品原子核库仑电场越强，被散射到物镜光镧外的电子就越多，而通过物镜光镧参与成像的电子强度就越低。
当样品厚度小于某一临界质量厚度时，样品对电子束是透明的；而随着样品质厚增大，图像衬度越小。
此即质厚衬度原理。
*8. 如何才能获得高质量的SEM图像？用显微镜观察样品时，放大倍数越大越好吗?（1）选择恰当的仪器是前提如要观察纳米尺度的样品，就必须选择场发射电镜，只有场发射电镜才能具备纳米尺度的分辨率；如果要观察生物活体或含水样品，必须使用环境扫描电镜，才能满足在低真空条件下观察的条件。
（2）样品制备方法是关键粉未样品应充分干燥、分散，若导电性差应镀导电膜。
对于观察μm尺度的样品，镀金膜就能满足需要；而对于观察nm尺度的样品，应镀铂或钯。
对于生物样品，必须进行冷冻干燥或超临界干燥或用锇酸固定，这样才能保持生物组织原貌不被破坏。
（3）选择观察条件是核心在观察前，应做好灯丝对中、光镧合轴、消像散等仪器调节工作，并选择合适的加速电压、探针电流和工作距离等条件，以保证仪器处于最佳的观察状态。
（4）细心操作是保证操作者在观察样品前应对样品有充分的了解，观察时从低倍到高倍逐级聚焦，遵循“高倍聚焦，低倍照相”的原则。
一张高质量的SEM照片就是一幅美术作品！应对照片构图、亮度、对比度、主次关系和整体效果有所用心。
用显微镜观察样品时，放大倍数不是独立的参数，其大小取决于样品中观察对象的大小和仪器的分辨率。
在高倍观察时，放大倍数往往受分辩率限制，因此不是放大倍数越大越好。
*9. 透射电镜的主要功能有哪些？说明目前世界上主要透射电镜供应商及仪器品牌。
（1）利用质厚衬度(又称吸收衬度)像，对样品进行一般形貌观察；（2）利用电子衍射、微区电子衍射、会聚束电子衍射物等技术对样品进行物相分析，从而确定材料的物相、晶系，甚至空间群；（3）利用高分辨电子显微术可以直接“看”到晶体中原子或原子团在特定方向上的结构投影这一特点，确定晶体结构；（4）用衍衬像和高分辨电子显微像技术，观察晶体中存在的结构缺陷，确定缺陷的种类、估算缺陷密度；（5）利用TEM所附加的能量色散X射线谱仪或电子能量损失谱仪对样品的微区化学成分进行分析；*10．与X射线衍射相比较，电子衍射有何优、缺点？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电子波长短，单晶的电子衍射花样就象晶体的倒易点阵的一个二维截面在底片上放大投影，从底片上的电子衍射花样可以直观地辨认出一些晶体的结构和对称性特点，使晶体结构的研究比X射线的简单。
③物质对电子的散射能力强，约为X射线一万倍，曝光时间短。
不足：①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射线那样从测量衍射强度来广泛的测定结构；②散射强度高导致电子透射能力有限，要求试样薄，这就使试样制备工作较X射线复杂；③在精度方面也远比X射线低。
核磁共振波谱分析思考题-20111、 基本概念：核磁共振、化学位移、耦合常数核磁共振：是磁矩不为零的原子核，在外磁场作用下自旋能级发生蔡曼分裂，共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。
化学位移：同一种核在分子中因所处的化学环境不同，使共振频率发生位移的现象称为化学位移。
核与核之间以价电子为媒介相互耦合引起谱线分裂的现象称为自旋裂分。
由于自旋裂分形成的多重峰中相邻两峰之间的距离被称为自旋—自旋耦合常数，用J 表示。
2、 发生核磁共振的条件是什么？相邻能级之间能量差为：0E B γ∆=⋅⋅如果在上述静磁场B 0存在的同时再加上一个方向与之垂直，强度远小于B 0的射频交变磁场B 1，并且其频率满足如下条件：0h E H υγ=∆=⋅⋅则原子核会吸收射频场能量，在两蔡曼能级之间发生跃迁，此现象为核磁共振现象。
电子显微学作业解答
3. 你所在研究组主要需要用到电镜表征的那些功能？
TEM弱束暗场成像 EDS-X-射线能谱
作业二
1. 电镜的主要构成部分？
电子光学系统：电子枪、聚光镜、光栏、物镜、底片照相系统、图像观察增强器、 CCD记录系统以及各级磁透镜等
（1）主要衍射点对应的指数： 因为1/(3.2nm-1)=0.3125nm，对照XRD图片，可知该点对与(111)； 因为1/(5.23nm-1)=0.1912nm，对照XRD图片，可知该点对应于(220)； 再利用平行四边形法则，标定其他点，结果如图10所示 （2）帯轴方向：
因为 (111) × (11 1) = [1 1 0]
图3.2 电子运动示意图b
3. 所在课题组的哪些研究项目可以用得上原位技术？什么原理？怎么 设计原位实验？
在TEM中对材料施加外电场，利用原位技术观察材料在外场下的结构演化， 以此在一定程度上来解释低温输运中，当材料施加相同电场时，材料结构 所发生的的变化。
原理： （1）库仑力作用于材料中的原子核和电子，使之移动，发生极化或产生缺陷， 材料发生结构形变； （2）对照试验。 设计思路：根据低温输运中施加电场的大小，合理控制原位实验中所加外
a=3.153 Å，dw-s=2.405Å，∠W-S-W=81.93°∠S-W-S=81.60°
常数它是直接带隙半导体，禁带宽度约为2.0 eV。
作业五 单晶电子衍射标定
下面是CeO2的一张电子衍射模拟图，它是立方结构，主 要的参数如下：Fm-3m，晶格常数a=0.5411nm。 请标定电子衍射，包括： 1. 主要衍射点对应的指数； 2. 帯轴方面（电子束方向）。 查到的XRD图片和测量到的参数如下
电子显微镜习题汇总
1.若H-800电镜的最高分辨率是0.5nm，那么这台电镜的有效放大倍数是（）。
A. 1000；B. 10000；C. 40000；D.600000。
2. 可以消除的像差是（b ）。
A. 球差；B. 像散；C. 色差；D. A+B。
3. 可以提高TEM的衬度的光栏是（）。
A. 第二聚光镜光栏；B. 物镜光栏；C. 选区光栏；D. 其它光栏。
4. 电子衍射成像时是将（）。
A. 中间镜的物平面与与物镜的背焦面重合；B. 中间镜的物平面与与物镜的像平面重合；C. 关闭中间镜；D. 关闭物镜。
5.选区光栏在TEM镜筒中的位置是（）。
A. 物镜的物平面；B. 物镜的像平面C. 物镜的背焦面；D. 物镜的前焦面。
二、正误题1.TEM的分辨率既受衍射效应影响，也受透镜的像差影响。
（）2.孔径半角α是影响分辨率的重要因素，TEM中的α角越小越好。
（）3.有效放大倍数与仪器可以达到的放大倍数不同，前者取决于仪器分辨率和人眼分辨率，后者仅仅是仪器的制造水平。
（）4.TEM中主要是电磁透镜，由于电磁透镜不存在凹透镜，所以不能象光学显微镜那样通过凹凸镜的组合设计来减小或消除像差，故TEM中的像差都是不可消除的。
（）5.TEM的景深和焦长随分辨率Δr0的数值减小而减小；随孔径半角α的减小而增加；随放大倍数的提高而减小。
（）三、填空题1.TEM中的透镜有两种，分别是和。
2.TEM中的三个可动光栏分别是位于，位于，选区光栏位于。
3.TEM成像系统由、和组成。
4.TEM的主要组成部分是、和观；辅助部分由、和组成。
5.电磁透镜的像差包括、和。
四、名词解释1.景深与焦长——2.电子枪——3.点分辨与晶格分辨率——4.消像散器——5.选区衍射——6.分析型电镜——8.有效放大倍数——9.Ariy斑——10.孔径半角——思考题1.为什么要采用电子显微镜？2.简述电子显微镜的基本组成部分和各自的作用。
3.电子束与样品作用能产生哪些信号？分别有什么作用和用途?4.利用KO公式计算下列物质中，20Kv的电子束的作用深度：1）碳，2）金，3）纯铁，4）三七黄铜5.讨论电子探针的分辨率，即可以检测的最小尺寸范围。
电子显微技术试题
电子显微技术一、名词解释1.数值孔径2.景深与焦长3.齐焦4.像差5.色差6.电子探针二、选择题1.适于观察细胞复杂网络如内质网膜系统、细胞骨架系统的三维结构的显微镜是( )A．普通光学显微镜B．荧光显微镜C．相衬显微镜D．激光扫描共聚焦显微镜2. 下面对透射电镜描述不正确的是( )A．利用泛光式电子束和透射电子成像B．观察细胞内部超微结构C．发展最早,性能最完善D．景深长、图像立体感强3. 电子散射少、对样品损伤小、可用于观察活细胞的电子显微镜是( )A．普通透射电镜B．普通扫描电镜C．超高压电镜D．扫描隧道显微镜4. 物象在低倍镜（10X）下清晰可见，换高倍镜（40X）后看不见了，这是因为( )A．玻片放反了B．高倍物镜故障C．物象不在视野正中央D．焦距没调好5. 用于透射电镜的超薄切片厚度通常为( )A．50 nm ～100nmB．0.2μmC．10μmD．2nm6. 关于扫描隧道显微镜(STM)，下列叙述错误的是( )A．STM是IBM苏黎世实验室的Binnig等人在1981年发明的B．可直接观察到DNA、RNA和蛋白等生物大分子C．仅可在真空条件下工作D．依靠一极细的金属针尖在标本表面扫描来探测标本的形貌7. 下面哪一种措施与提高显微镜分辨能力无关( )A．使用放大倍率较高的目镜B．使用折射率高的介质C．扩大物镜直径D．使用波长较短的光源8. 透射电镜的反差取决于样品对( )的散射能力A．二次电子B．入射电子C．样品质量厚度D．样品性质9. 仅仅反映固体样品表面形貌信息的物理信号是( ) A．背散射电子B．二次电子C．吸收电子D．透射电子10. 透射电镜所具有的特征有( )A．分辨率高B．放大倍数高C．成像立体感强D．标本须超薄11. 电子枪产生的电子是( )A．入射电子B．俄歇电子C．弹性散射电子D．二次电子12. 电镜标本制备时常用的固定剂有( )A．锇酸B．戊二醛C．丙酮D．过碘酸13. 下面属于超高压电子显微镜的优点的是( ) A．可用于观察厚切片B．可以提高分辨率C．可提高图像质量D．减少辐射损伤范围14. 二次电子检测系统不包括( )A．收集体B．显像管C．闪烁体D．光电倍增管15. 扫描电镜的反差是由( )决定的A．吸收电子产率B．反射电子产率C．二次电子产率D．特征X射线产率三、判断题1.1938年，俄国工程师Max Knoll和Ernst Ruska制造出了世界上第一台透射电子显微镜(TEM)。
电子显微镜习题
电子显微镜习题、电子束与样品作用1为什么电子显微分析方法在材料研究中非常有用？答：因为电子显微分析能够1）观察材料的表面形貌；2 ）可以用来研究样品的晶体 结构和晶体取向分布；3）可以进行能固体能谱分析。
以上三个方面对于研究材料 的性能与微观组织和成分的关系有很大的帮助。
2. 电子与样品作用产生的信号是如何被利用的？扫描电镜利用了那几个信号？ 产生各种 经过放大的原子核反弹回来的 弹性背散射电子和非弹， 子的产生范围深，由于背散射电子的产额随原子 序数的增加而增加，所以，利用背散射电子作为 成像信号不仅能分析形貌特征，也可用来显示原 子序数衬度，定性地进行成分分析 2） 二次电子。
二次电子是指被入射电子轰击出 来的核外电子。
二次电子来自表面 50-500 ?的 区域，能量为0-50 eV 。
它对试样表面状态非常 敏感，能有效地显示试样表面的微观形貌。
亠高能电子束与试样物质相互作用， 信号，这些信号被相应的接收器接收， 器和处理后，可以获得样品成分和内部结构的丰 富信息。
背散射电子和二次电子主要应用于扫描 电镜；透射电子用于透射电镜；特征X 射线可应 用于能谱仪，电子探针等；俄歇电子可应用于俄 歇电子能谱仪。
吸收电子也可应用于扫描电镜， 形成吸收电子像 1）背散射电子。
背散射电子是指被固体样品中 B 分入射电子。
其中包括 散射电子。
背散射电亠、人口 生3）吸收电子。
入射电子进入样品后，足够在度以经多次非弹性散射，能量损失殆尽（假定样品有品和地之间接入一个咼灵敏度的电流表，测得样品对地的信号。
若把吸收电子信号作为调制图像的信号，则其衬度与二次电子像和背散射电子像的反差是互补的4）透射电子。
如果样品厚度小于入射电子的有效穿透深度，那么就会有相当数量的入射电子能够穿过薄样品而成为透射电子。
样品下方检测到的透身扌电子信号中，除了有能量与入射电子相当长6）俄歇电子。
如果原子內层电子能级跃迁过程 中 中 —X-*.Z_A. ► r >■—亠 .用该能量将核外另一电子打出， ....... —— 次电子，这种二次电子叫做俄歇电子。
电子显微分析作业与答案
电子显微分析作业姓名：陈晋栋1、场发射扫描电镜(FSEM)为何具有更高的空间分辨率？叙述在纳米材料研究中的主要应用。
答：由于场发射电子枪发射出的电子束流所含电子密度高，电子束束斑小、能量高，电子束打在样品表面能都激发出更多的二次电子且打入的深度要比W灯丝的深，故场发射扫描电镜具有更高的空间分辨率。
FSEM在纳米材料的研究当中主要用来观察纳米材料的结构、形貌，在一定程度上可以进行微区的成分分析。
2、论述衍射衬度像在材料研究中的主要应用。
答：衍射衬度主要用来观察样品的缺陷，如层错、位错等。
样品微区晶体取向或者晶体结构不同，满足布拉格方程的程度不同，使得在样品下表面形成一个随位置分布不同而变化的衍射振幅分布，所以像的亮度随着衍射条件的不同而变化，产生衍射衬度。
衍射衬度对晶体结构和取向十分敏感，当样品中存在缺陷时，该处相对于周围晶体发生了微小的变化，导致缺陷处和周围晶体产生不同的衍射条件，进而形成不同的衬度，将缺陷显示出来。
3、何为结构像？HREM相位衬度像的主要影响因素？答：结构像是指像点与原子团或原子围城的通道对应，可以用结构进行直接解释。
HREM相位衬度的主要影响因素有：（1）电镜的球差，用球差系数Cs表示(spherical aberration coefficient)；（2）成像时的焦距位置，用离焦量△f 表示(defocus)偏离正焦的距离；（3）加速电压，它改变了电子束的波长λ；（4）电子束发散角α；（5）透镜的光阑尺寸D；（6）试样的厚薄。
4、STEM方式中HADDF高分辨像的原理和特点是什么？（与相位衬度像比较）答：HADDF高分辨像的成像原理：利用高角环形光阑收集STEM的衍射模式下的高角度漫散射的电子成像。
HADDF像的特点：HADDF的Z衬度像是一种非相干的成像，可以排除HREM由于相位衬度引起的像解析的复杂性，它的衬度依赖于原子序数Z，并不随着物镜的欠焦量和样品厚度的变化而发生衬度反转，比HREM像更容易解释。
细胞生物学思考题复习
【思考题】1、讨论并比较电子显微镜与光学显微镜的优点与缺点。
对下列目标你用什么方法观察为最佳：（1）一个活的皮肤细胞；（2）一个酵母线粒体；（3）一个细菌；（4）一条微管。
答：当要观察任何结构细节，如微管、线粒体和细菌时，需要电子显微镜并加以分析，不过也可以用特殊染料先给它们染色，再用光学显微镜确定它们在胞内的位置。
2、辨认下图细胞结构和细胞器，判断此图中标尺的长度：10μm，相当于细胞核的宽度。
3、磷脂分子为什么要形成脂双层？答：①同时具有亲水和疏水两种性质的分子称为两亲性。
②同时具有亲水和疏水两种性质在驱使脂质分子在水相环境中装配成双层膜这一过程中起着决定性作用。
③像磷脂这样的两亲分子，受制于两种对抗力量：亲水头部吸引水；疏水尾部避开水分子，且企图与其他疏水分子聚集。
脂双层的形成完美解决了这种对抗，满足所有组分的要求且在能量方面最有利的一种排列。
在脂双层的两个表面亲水头部都面向水；而疏水尾部像三明治一样都在夹层内彼此紧挨着以避开水。
④驱使两亲分子形成双层的同一个力量使脂双层能够自我愈合。
4、为什么大多数膜蛋白的多肽链主要以α螺旋的方式穿过脂双层？答：在α螺旋中，多肽主链的极性肽键都能被疏水的氨基酸侧链挡住而完全避开脂双层的疏水环境，肽键间的内在氢键稳定了α螺旋的结构。
5、以下三种由单字母氨基酸符号表示的20个氨基酸序列中，那个序列最有可能形成一个跨膜蛋白的跨膜区（α螺旋）？解释你的答案。
A.I T L I Y E G N M S S V T Q T I L L I SB.L L L I F F G V M A L V I V V I L L I AC.L L K K F F R D M A A V H E T I L E E S答：序列B最容易形成跨膜螺旋。
它主要由疏水氨基酸组成，因此能够稳定地整合进脂双层。
相反，序列A含有许多极性氨基酸（S、T、N、Q），序列C含有许多带电荷的氨基酸（K、R、H、E、D），它们在疏水的脂双层的内部在能量方面是不利的。
2扫描电镜_带思考题
式中ν 为元素的特征X 射线频率，Z为原子序数， K与σ 均为常数，C为光速。当σ ≈1时， λ 与Z的关系式可写成: 由式可知，组成试样的元素(对应的原子序数Z) 与它产生的特征X 射线波长(λ )有单值关系，即每 一种元素都有一个特定波长的特征X射线与之相对 应， 它不随入射电子的能量而变化。如果用X 射 线波谱仪测量电子激发试样所产生的特征X 射线波 长的种类，即可确定试样中所存在元素的种类，这 就是定性分析的基本原理。
ZrO2-Al2O3-SiO2系耐火材料的背 散射电子成分像，1000×
ZrO2-Al2O3-SiO2系 耐火材料的背散射 电子像。由于ZrO2 相平均原子序数远 高于Al2O3相和SiO2 相，所以图中白色 相为斜锆石，小的 白色粒状斜锆石与 灰色莫来石混合区 为莫来石－斜锆石 共析体，基体灰色 相为莫来石。
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4. 不损坏试样、分析速度快
现在电子探针均与计算机联机，可以连续自 动进行多种方法分析，并自动进行数据处理和数 据分析，对含10个元素以下的试样定性、定量分 析，新型电子探针在30min左右可以完成，如果 用EDS 进行定性、定量分析，几分种即可完成。 对表面不平的大试样进行元素面分析时，还可以 自动聚焦分析。 电子探针分析过程中一般不损坏试样，试样 分析后，可以完好保存或继续进行其它方面的分 析测试，这对于文物、古陶瓷、古硬币及犯罪证 据等的稀有试样分析尤为重要。
2. 元素分析范围广
电子探针所分析的元素范围一般从硼 (B)——铀(Ｕ)，因为电子探针成份分析是利 用元素的特征X 射线，而氢和氦原子只有K 层电子，不能产生特征X 射线，所以无法进 行电子探针成分分析。锂(Li)和铍(Be)虽然能 产生X 射线，但产生的特征X 射线波长太长， 通常无法进行检测，少数电子探针用大面间 距的皂化膜作为衍射晶体已经可以检测Be元 素。能谱仪的元素分析范围现在也和波谱相 同，分析元素范围从硼(B)——铀(Ｕ)
电子显微镜作业参考答案
电子显微镜作业参考答案．班级姓名学号电子显微镜作业一、判断题1．俄歇电子是从距样品表面几个埃深度范围内发射的并具有特征能量的二次电子。
（√）2．透镜光阑的作用是限制扫描电子束入射试样时的发散度。
（×）3．改变扫描线圈锯齿波的振幅可改变扫描速度，改变扫描线圈电源锯齿波的频率可改变放大倍数。
（×）4．扫描电子显微镜分辨本领的测定方法有两种：一种是测量相邻两条亮线中心间的距离，所测得的最小值就是分辨本领；另一种是测量暗区的宽度，测得的最小宽度定为分辨本领。
（×）二、选择填空1.电镜的分辨本领主要取决于（A）的分辨本领。
2班级姓名学号A．物镜；B．中间镜；C．投影镜；D．长磁透镜2．增加样品反差的方法经常有（A、B））。
A．染色；B．重金属投影；C．超薄切片；D．复型3．（B）是用来观察聚合物表面的一种制样方法。
A．“超薄切片”；B．“复型”技术；C．染色；D．支持膜4．（A）是研究本体高聚物内部结构的主要方法。
A．“超薄切片”；B．“复型”技术；C．染色；D．支持膜5．入射电子中与试样表层原子碰撞发生弹性散射和非弹性散射后从试样表面反射回来的那部分一次电子统称为（B）电子。
A．二次电子；B．背散射电子；C．反冲电子；D．透射电子。
3班级姓名学号6．扫描电子显微镜的（C）是利用对试样表面形貌敏感的物理信号作为调制信号得到的一种像衬度。
A．散射衬度；B．衍射衬度；C．表面形貌衬度；D．原子序数衬度。
7．（A）是从距样品表面10nm左右深度范围内激发出来的低能电子。
A．二次电子；B．背散射电子；C．吸收电子；D．透射电子。
8．扫描电子显微镜图像的衬度原理有（B）。
（a）散射衬度（b）表面形貌衬度 d）相位衬度c（）衍射衬度（．下面的图中（9C）的二次电子信号最大。
10．下面的图中θC＞θA＞θB，在荧光屏上或 4班级姓名学号照片上（C）小刻面的像最亮。
二．填空题1．(背散射)电子是指被固体样品中的原子核或核外电子反弹回来的一部分入射电子，来自样品表面（几百）nm深度范围，其产额随原子序数增大而（增多），可用作形貌分析、成分分析（原子序数衬度）以及结构分析。
电子显微镜习题二答案
习题二1. 对电镜分辨本领起决定作用的像差是哪二大类?2. 电镜中的几何像差包括哪些?3. 何谓球差?产生球差的主要原因是什么?物平面上的物点0P 经透镜的成像作用后，在高斯像面上扩散成一个半径为s r 的弥散圆，称之为球差弥散圆，这种像差称之为球差。
球差是由于电磁透镜中心区域和边缘区域对电子会聚能力不同而造成的。
4. 何谓色差？产生色差的主要原因是什么?由波长变化而引起的像差称为色差。
依据色差产生的原因，通常又将色差分为三种情况，即中心色差、放大色差和旋转色差。
5. 电子显微镜的电子枪有几种主要类型，各有什么特点？P149三极电子枪：亮度最小，价格便宜，电子能量散布为3eV ，分辨率较差LaB 6阴极电子枪较之发叉式钨灯丝阴极电子枪，材料蒸发率低、热电子能量分散度小、电子束最小交叉斑小，因而具有寿命长、色差小、电子束照明亮度高等优点。
致发射电子枪与发叉式钨灯丝热阴极电子枪比较，其主要优点有：（1）亮度很高，约为热阴极电子枪的103～104倍。
（2）由图7-14可以看出，场致发射电子的能量高度集中在费米能级附近一个比较窄的能量范围内。
因此，场致发射电子的能量分散很小（约为热阴极电子枪的1/4～1/5），所以，成像时的色差更小。
（3）理论分析和实验表明，场致发射电子形成的电子束最小交叉斑更小，约比热阴极电子枪小100倍。
（4）具有更长的阴极寿命。
但是，场致发射电子枪要求的工作条件要求高于热阴极电子发射，尤其是电子枪的工作真空度要求很高，为防止电极间击穿放电，要求在超高真空条件（优于10-7～10- 8 Pa ）下工作，。
场致发射电子枪常用于超高分辨成像和细束径工作的电子光学仪器中。
像差几何像差球差色差 场曲 像散彗差 畸变6.构成透射电子显微镜的主要系统有哪些?各系统的主要作用什么?电子光学系统的主要技术指标有：电子束的加速电压、图像放大倍数、图象分辨率及各种像差的大小7.透射电子显微镜中的活动光阑有哪些?其主要功能各有哪些?主要有三种光阑：①聚光镜光阑。
思考题
思考题
1透射电镜主要由几大系统构成? 各系统之间关系如何?
2．透射电镜中有哪些主要光阑? 分别安装在什么位置? 其作用如何?
3. 磁透镜的像差是怎样产生的? 如何来消除和减少像差?
4．分别从原理、衍射特点及应用方面比较X射线衍射和透射电镜中的电子衍射在材料结构分析中的异同点。
5.电子束入射固体样品表面会激发哪些信号? 它们有哪些特点和用途?
6.扫描电镜的分辨率受哪些因素影响? 用不同的信号成像时，其分辨率有何不同? 所谓扫描电镜的分辨率是指用何种信号成像时的分辨率?
7.说明透射电子显微镜成像系统的主要构成、安装位置、特点及其作用。
8.二次电子像和背散射电子像在显示表面形貌衬度时有何相同与不同之处?
9.什么是衍射衬度? 画图说明衍衬成像原理，并说明什么是明场像、暗场像和中心暗场像。
10（1）试说明电子束入射固体样品表面激发的主要信号、主要特点和用途。
（2）扫描电镜的分辨率受哪些因素影响? 给出典型信号成像的分辨率，并说明原因。
（3）二次电子（SE）信号主要用于分析样品表面形貌，说明其衬度形成原理。
（4）用二次电子像和背散射电子像在显示表面形貌衬度时有何相同与不同之处?
11.试比较分子荧光和化学发光。
12.简述瑞利散射与拉曼散射的区别。
13.试论述分子探针在生物分析中的应用。
14．试论述电化学方法在高聚物分析中的应用。