材料微观分析总结
金属材料微观和宏观结构的分析和建模

金属材料微观和宏观结构的分析和建模金属材料是许多现代化行业中必不可少的材料之一,例如机械制造业、航空航天业、汽车制造业、建筑业等。
金属材料的性能和使用寿命与其微观和宏观结构密不可分。
因此,研究和分析金属材料的微观和宏观结构,建立可靠的数学模型,有助于我们更好地理解金属材料的性能和提高其使用寿命。
一、金属材料的微观结构金属材料的微观结构主要由晶粒、晶界和位错构成。
晶粒是金属材料中具有相同晶体结构和晶格常数的晶体颗粒。
晶界是相邻晶粒之间的区域,其结构复杂,包括多种缺陷,如位错和夹杂。
位错是晶体中的一种缺陷,其分为线位错、面位错和体位错,对晶体的塑性变形和强度都有很大影响。
在金属材料的制备过程中,晶粒的大小和晶界的形态都会影响到其性能。
通常来说,细晶粒和均匀分布的晶界可以增强材料的强度和塑性,而大晶粒和不规则形状的晶界则会削弱材料的性能。
二、金属材料的宏观结构金属材料的宏观结构主要由晶粒组织、缺陷和相互作用等因素决定。
晶粒组织是指其中晶粒的分布和排列方式。
在一般情况下,大多数金属材料的晶粒分布呈现出一定的规则性,例如晶粒大小随着材料深度变化而改变。
材料中的缺陷包括夹杂、孔洞、裂纹等结构,这些都会对金属材料的性能产生重要影响。
例如,夹杂可以分散晶体中的位错,使位错移动受阻,提高材料强度;缺陷也会造成材料的脆性增加,导致其强度降低。
材料中不同相之间的相互作用也会影响到材料的性能。
例如,不同的相之间的组成和比例会影响到材料的塑性、强度和耐蚀性等性能。
三、金属材料的建模对于金属材料的建模,通常采用力学、数学、计算机等方法,来预测材料的性能和行为。
例如,通过有限元分析方法,在研究金属结构件的变形时,可以将其进行细分,以模拟材料受载荷变形的过程。
同时,还可以通过实验结果来验证和修正数学模型,以提高其精度和可靠性。
此外,还可以借助计算机模拟技术,对金属材料的内部结构进行三维重构,然后进行模拟实验,以分析和预测材料的性能和行为。
材料力学性能的微观表征与分析

材料力学性能的微观表征与分析材料力学性能的微观表征与分析在现代材料科学中起着重要的作用。
通过对材料微观结构进行分析,可以揭示材料的力学性能和力学行为的本质。
本文将介绍一些常用的微观表征技术,并探讨其在材料力学性能研究中的应用。
1. 金相显微镜金相显微镜是一种常见的材料显微镜,能够观察材料的显微组织和颗粒尺寸。
通过金相显微镜,可以对材料的晶粒大小、晶体结构和相含量等进行直观的观察和分析。
晶粒大小对材料的力学性能有很大影响,小晶粒尺寸通常会导致材料的强度和硬度增加。
2. 电子显微镜电子显微镜是一种高分辨率的显微镜,可以观察材料的微观结构和表面形貌。
扫描电子显微镜(SEM)是其中一种常用的电子显微镜技术,可以获得材料表面的高分辨率图像。
透射电子显微镜(TEM)则能够观察材料的内部结构。
这些电子显微镜技术可以提供关于材料微观结构和缺陷的详细信息,揭示材料的力学性能和失效机制。
3. X射线衍射X射线衍射是一种常用的材料表征技术,通过对材料中的晶体进行衍射分析,可以确定晶体的晶胞参数和晶体结构。
通过X射线衍射,可以研究晶体中的缺陷和残余应力等信息,从而揭示材料的力学行为。
4. 原子力显微镜原子力显微镜(AFM)是一种能够对材料表面进行原子级分辨的显微镜技术。
通过AFM,可以获得材料表面的三维形貌和力学性质。
AFM在材料力学性能的表征中具有广泛的应用,例如,可以通过AFM 观察微米级混凝土的表面纳米级颗粒的分布和力学特性。
5. 纳米压痕技术纳米压痕技术是一种通过在纳米尺度下对材料表面施加压力,来研究材料力学性质的方法。
通过纳米压痕实验,可以获得材料的硬度、弹性模量和塑性形变等重要力学参数。
这种技术可以应用于各种材料,从金属和陶瓷到生物材料和聚合物等。
通过以上的微观表征技术,我们可以揭示材料的微观结构和力学性能之间的关系。
这些表征技术为材料的设计和优化提供了重要的信息和依据。
例如,在材料的强度提升方面,我们可以通过观察晶粒大小和晶体结构来优化材料的微观结构,从而增强材料的力学性能。
化学材料的微观结构分析

化学材料的微观结构分析化学材料的微观结构分析是化学科学中的重要部分,可以帮助我们深入了解材料的组成和性能。
微观结构指的是材料的原子、分子或离子在空间中的排列和组织方式,而微观结构分析则是通过一系列实验方法和技术手段来确定材料的微观结构。
本文将探讨常见的几种微观结构分析方法。
一、X射线衍射(XRD)分析X射线衍射是一种非常常见的微观结构分析方法。
它是利用材料对入射X射线的散射进行定性和定量分析的技术。
通过测量X射线衍射的强度和角度,可以得到材料的晶体结构和晶格参数。
XRD可以用于研究各类晶体材料,如金属、无机盐类、无机氧化物、无机酸等。
二、透射电子显微镜(TEM)观察透射电子显微镜是一种非常重要的材料微观结构分析技术。
它可以通过透射电子束来观察材料的微观结构,并进行成分分析和晶体学性质测量。
TEM可以观察到极高分辨率的材料结构,对观察样品的厚度也有很高的要求。
透射电子显微镜广泛应用于研究纳米材料、金属材料、半导体材料等。
三、扫描电子显微镜(SEM)表征扫描电子显微镜是一种利用材料表面反射的高能电子束来观察材料表面形貌和微观结构的技术。
SEM可以提供材料表面的高分辨率图片,并通过能谱分析确定材料的化学元素。
SEM广泛用于材料的表面形貌观察、颗粒分析和衍射图像分析。
四、红外光谱(IR)分析红外光谱是一种通过材料对特定波长的红外辐射吸收和散射来确定其分子结构和化学键的分析方法。
红外光谱可以提供关于材料中特定基团的信息,如官能团、化学键和分子等。
它广泛应用于有机物的结构表征和化学反应的研究。
五、核磁共振(NMR)分析核磁共振是一种基于原子核在外加磁场下的磁共振行为进行分析的技术,用于确定材料中不同核素的相对结构和相对数量。
核磁共振可以提供关于化学物质的分子间相互作用、分子动力学和化学键的信息。
它广泛应用于有机化合物和生物分子的结构分析。
六、质谱(MS)分析质谱是一种通过对材料中原子或分子的质量进行测定和分离来进行结构分析的技术。
材料形貌的微观结构分析与表征

材料形貌的微观结构分析与表征材料的微观结构是决定其性能和行为的关键因素之一。
通过微观结构的分析和表征,我们可以深入了解材料的组成、形貌和特性,从而为科学研究和工业应用提供有力的支持。
本文将探讨材料形貌的微观结构分析与表征的方法和意义。
一、形貌的微观结构分析材料的形貌是指材料的外部形状和内部结构特征。
传统的微观结构分析方法包括光学显微镜观察和扫描电子显微镜观察。
光学显微镜通过聚焦光线来观察材料的形貌,并且可以进行放大成像。
扫描电子显微镜则通过电子束来观察材料的形貌,并且可以获得更高的分辨率。
除了传统的显微镜方法外,还有一些先进的形貌分析技术被广泛应用。
例如,原子力显微镜可以通过探针与材料表面的相互作用来获取材料的形貌信息,具有非常高的分辨率和灵敏度。
透射电子显微镜可以通过透射电子束穿过材料来观察其内部结构,从而获得更为详细的形貌信息。
二、微观结构的表征材料的微观结构是指材料的晶体结构、晶粒尺寸、晶界分布等特征。
通过对微观结构的表征,我们可以了解材料的晶格结构、晶粒形貌以及晶体缺陷等信息。
X射线衍射是一种常用的微观结构表征方法。
通过照射材料的晶体,X射线会在晶格中发生衍射现象,从而提供关于晶体结构的信息。
同时,控制X射线的入射角度和衍射角度,可以计算出晶体的晶格参数和晶体的取向关系。
电子背散射衍射也被广泛用于微观结构的表征。
通过照射材料的定向薄片,电子束会在材料中发生背散射现象,从而提供关于晶体取向和晶粒形貌的信息。
利用电子背散射图样可以计算晶体的晶格参数以及晶界的方向和形貌。
除了X射线衍射和电子背散射衍射外,还有一些其他的微观结构表征方法,如拉曼光谱、核磁共振、质谱等。
这些方法可以提供关于材料微观结构的不同方面的信息,从而帮助我们深入了解材料的特性和行为。
三、微观结构分析与材料研究微观结构分析对于材料研究具有重要意义。
通过深入了解材料的微观结构,我们可以揭示材料的性能和行为背后的机制,从而为材料设计和制备提供指导。
复合材料的微观结构特征与分析

复合材料的微观结构特征与分析在材料科学的领域中,复合材料因其独特的性能和广泛的应用而备受关注。
要深入理解复合材料的性能,就必须对其微观结构特征进行细致的研究和分析。
复合材料是由两种或两种以上具有不同物理和化学性质的组分材料通过特定的工艺组合而成的。
这些不同的组分在微观尺度上相互作用,形成了复杂而独特的微观结构。
从微观结构的角度来看,复合材料通常可以分为两类:颗粒增强复合材料和纤维增强复合材料。
颗粒增强复合材料中,增强颗粒均匀或不均匀地分布在基体材料中。
这些颗粒的大小、形状、分布密度以及与基体的结合强度等因素,对复合材料的性能有着重要的影响。
比如,小颗粒通常能够提供更均匀的强化效果,但如果颗粒分布不均匀,可能会导致局部应力集中,从而影响材料的整体性能。
纤维增强复合材料中的纤维,其形态和排列方式对性能起着关键作用。
纤维可以是连续的,也可以是短切的;可以是单向排列,也可以是多向交织。
连续纤维增强复合材料在纤维方向上具有极高的强度和刚度,但在垂直纤维方向上的性能则相对较弱。
而多向交织的纤维增强复合材料在各个方向上的性能相对较为均衡。
在分析复合材料的微观结构时,我们常常借助各种先进的表征技术。
电子显微镜是其中非常重要的工具之一。
扫描电子显微镜(SEM)能够提供材料表面的微观形貌信息,让我们清晰地看到增强相和基体之间的界面结合情况、颗粒的分布状态以及可能存在的缺陷。
而透射电子显微镜(TEM)则能够揭示材料内部的晶体结构、位错等更细微的结构特征。
除了电子显微镜,X 射线衍射技术也被广泛应用。
通过测量 X 射线在材料中的衍射图谱,我们可以确定材料的相组成、晶体结构以及晶体的取向等信息。
此外,能谱分析(EDS)可以帮助我们了解材料中不同元素的分布情况,从而进一步揭示微观结构的特征。
复合材料的微观结构特征还与其制备工艺密切相关。
例如,在热压成型过程中,温度、压力和时间等参数会影响增强相在基体中的分布和界面结合强度。
材料微观分析

材料微观分析材料微观分析是指对材料的微观结构、性能和组织进行分析和研究的过程。
通过对材料微观结构的分析,可以更深入地了解材料的性能和特性,为材料的设计、制备和应用提供重要的参考和指导。
本文将从材料微观分析的方法、应用和发展趋势等方面进行探讨。
首先,材料微观分析的方法主要包括显微镜观察、电子显微镜观察、X射线衍射分析、原子力显微镜观察等。
显微镜观察是最常用的方法之一,可以直观地观察材料的微观结构和组织,包括晶粒的大小、形状和分布等信息。
电子显微镜观察具有更高的分辨率,可以观察到更为微小的结构和组织,对于纳米材料的研究尤为重要。
X射线衍射分析可以确定材料的晶体结构和晶体学参数,是研究材料结晶性质的重要手段。
原子力显微镜观察则可以实现对材料表面的原子尺度的观察和测量。
其次,材料微观分析在材料科学和工程领域具有广泛的应用。
在材料制备过程中,通过对材料微观结构的分析可以优化材料的制备工艺,提高材料的性能和品质。
在材料性能测试中,对材料微观结构的分析可以揭示材料的力学性能、热学性能、电学性能等方面的规律和特性。
在材料失效分析中,通过对材料微观结构的观察和分析可以找到材料的失效原因,为改进材料设计和使用提供依据。
最后,随着科学技术的不断发展,材料微观分析技术也在不断完善和发展。
新型的显微镜、电子显微镜和原子力显微镜不断涌现,为材料微观分析提供了更为精细和准确的工具。
同时,计算机模拟技术的发展也为材料微观分析提供了新的途径,通过建立材料的微观结构模型,可以预测材料的性能和行为,为材料设计和研发提供了新的思路和方法。
综上所述,材料微观分析是材料科学和工程领域的重要内容之一,对于材料的研究、设计和应用具有重要的意义。
随着科学技术的不断进步,材料微观分析技术也在不断发展,为材料研究和应用提供了强大的支持和保障。
相信在不久的将来,材料微观分析技术将会迎来更为广阔的发展空间,为材料领域的进步和发展做出新的贡献。
材料表面微观形貌和化学性质分析

材料表面微观形貌和化学性质分析近年来,材料科学在各行各业的应用中越来越受到重视。
材料的性能优化成为了一项前沿领域的研究方向。
为更好地探寻材料的性能特征,表面微观形貌和化学性质分析成为了一个研究的热点。
一、表面微观形貌分析表面微观形貌是观察和研究材料表面的重要内容。
表面形貌直接关系到材料的物理化学性质和应用价值。
表面形貌的研究可以通过现代光学显微技术实现。
例如,扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等技术可观察材料表面和其微观结构。
通过这些技术可以实现对材料表面的三维显微结构重建,定量和定性检测表面的各种特征,如粗糙度、疏密程度、平整度等,以及表面的微观形貌。
SEM技术广泛应用于材料科学、生物学等领域。
SEM技术通过扫描材料表面并检测从材料表面反射返回的电子信号来获取表面形貌等信息。
它的分辨率高达亚纳米级,可以清晰观察到微观结构。
AFM技术在柔性材料和生物学方面的研究方面较为重要。
AFM利用尖端触发力和距离测量原理获取表面形貌信息。
AFM可以在液-固相和气-固相的环境下进行实时观察,在测定粗糙度和表面性质的过程中提供高度的灵敏度。
二、表面化学性质分析表面化学性质是材料的一个重要性能指标,通常指物料分子和主体之间的相互反应。
不同材料的表面化学性质差异明显,因此,表面化学性质分析也是材料性能研究的重要方向。
表面化学性质的分析需要一定的化学分析技术。
X射线光电子能谱(XPS)是一种常见的表面分析技术,经常用于材料表面化学成分分析。
利用X射线固定能量的本质原理,XPS可以分析出与被测样品表面相互作用的元素和化学键组成。
同时,表面上的元素、化学键或者物质的含量也可以在不侵入其他分析方法的情况下得到确认。
表面等离子体共振(SPR)技术在表面化学性质和生物学领域中具有重要的应用价值。
SPR技术对表面微观结构和化学性质进行研究。
通过SPR技术可以实现对生物大分子、药物和肿瘤标志物等物质的分子识别,具有阈低、专一、快速测定的特点。
材料微观结构的分析与研究

材料微观结构的分析与研究材料科学是一门研究物质性质和结构关系的学科,其中微观结构的研究尤为重要。
微观结构是指材料内部的原子、分子、晶位或折叠构造等微小结构的排布方式。
通过对材料微观结构的分析与研究,可以深入理解材料的性质和行为,为材料设计和制备提供理论依据。
材料的微观结构是很复杂的,其中最基本的是晶体结构。
在晶体内,原子或离子按照一定规律排列成周期性的多面体结构,这种结构称为晶格。
晶格中有许多小的单元块,称为晶胞。
晶胞的长度和角度取决于晶格的类型,根据X射线衍射法或电子衍射法,我们可以测定晶格常数和晶胞参数。
晶胞内的原子或离子称为晶格点,晶格点的类型和排列方式决定着晶体的物理性质。
在材料中还存在着非晶态结构,即没有规则排列的微观结构。
非晶态材料的结构可以近似看做在空间中相邻的原子(或分子)被共用,形成交错的网络结构。
由于非晶态结构中没有周期性,不能像晶体结构一样通过衍射实验测定晶格常数。
除了晶体和非晶态结构,材料中还存在着各种晶体缺陷、界面和间隙结构等微观结构。
晶体缺陷包括点缺陷、线缺陷和面缺陷,它们的存在可以带来导电性、光学性和热性等方面的变化。
界面是两个不同晶体的交界面,在界面处存在着原子构型的不连续,直接影响着力学性能和疲劳寿命等方面。
间隙结构则是材料中相邻原子之间形成的错位结构,大大影响了材料的机械强度和变形行为。
对于材料微观结构的研究方法,传统的手段主要包括电子显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射和原子力显微镜等。
电子显微镜能够获得材料内部结构的高分辨率图像,透射电镜则可以直接观察到晶体缺陷和界面等结构,原子力显微镜则可以跟踪原子的运动轨迹和间隙结构的形成等。
另外,由于计算机技术的发展,计算材料学也越来越重要。
计算材料学是通过计算机模拟的方法研究材料的物理、化学、结构与性能之间的关系。
在材料微观结构的分析和研究方面,常用的计算方法有第一原理计算、分子动力学模拟和晶体生长模拟等。
计算材料学不仅能够提供理论预测,而且还能够指导实验工作,因此在材料研究中具有广泛的应用前景。
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作业1、电子波有何特征?与可见光有何异同?答:·电子波特征:电子波属于物质波。
电子波的波长取决于电子运动的速度和质量,=h mvλ若电子速度较低,则它的质量和静止质量相似;若电子速度具有极高,则必须经过相对论校正。
·电子波和光波异同:不同:不能通过玻璃透镜会聚成像。
但是轴对称的非均匀电场和磁场则可以让电子束折射,从而产生电子束的会聚与发散,达到成像的目的。
电子波的波长较短,其波长取决于电子运动的速度和质量,电子波的波长要比可见光小5个数量级。
另外,可见光为电磁波。
相同:电子波与可见光都具有波粒二象性。
补充:光学显微镜的分辨本领取决于照明光源的波长。
2、分析电磁透镜对电子波的聚焦原理,说明电磁透镜的结构对聚焦能力的影响。
聚焦原理:电子在磁场中运动,当电子运动方向与磁感应强度方向不平行时,将产生一个与运动方向垂直的力(洛仑兹力)使电子运动方向发生偏转。
在一个电磁线圈中,当电子沿线圈轴线运动时,电子运动方向与磁感应强度方向一致,电子不受力,以直线运动通过线圈;当电子运动偏离轴线时,电子受磁场力的作用,运动方向发生偏转,最后会聚在轴线上的一点。
电子运动的轨迹是一个圆锥螺旋曲线。
右图短线圈磁场中的电子运动显示了电磁透镜聚焦成像的基本原理:结构的影响:1)增加极靴后的磁线圈内的磁场强度可以有效地集中在狭缝周围几毫米的范围内;2)电磁透镜中为了增强磁感应强度,通常将线圈置于一个由软磁材料(纯铁或低碳钢)制成的具有内环形间隙的壳子里,此时线圈的磁力线都集中在壳内,磁感应强度得以加强。
狭缝的间隙越小,磁场强度越强,对电子的折射能力越大。
3)改变激磁电流可以方便地改变电磁透镜的焦距3、电磁透镜的像差是怎样产生的,如何消除和减少像差?像差有几何像差(球差、像散等)和色差球差是由于电磁透镜的中心区域和边沿区域对电子的会聚能力不同而造成的;为了减少由于球差的存在而引起的散焦斑,可以通过减小球差系数和缩小成像时的孔径半角来实现像散是由透镜磁场的非旋转对称而引起的;透镜磁场不对称,可能是由于极靴内孔不圆、上下极靴的轴线错位、制作极靴的材料材质不均匀以及极靴孔周围局部污染等原因导致的。
像散可通过引入一个强度和方向都可以调节的矫正电磁消像散器来矫正色差是由于入射电子波长(或能量)不同造成的;使用薄试样和小孔径光阑将散射角大的非弹性散射电子挡掉,也可以采取稳定加速电压的方法来有效减小色差。
4、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?如何提高电磁透镜分辨率?光学显微镜的分辨本领取决于照明光源的波长;球差是限制电磁透镜分辨本领的主要因素;孔径半角α减小,球差减小,但从衍射效应来看,α减小使r∆变大,分辨本领下降,关键是电磁透镜确定电磁透镜的最佳孔径半角,使衍射效应Airy斑和球差散焦斑尺寸大小相等,表明两者对透镜分辨本领影响效果一样。
5、电磁透镜景深和焦长主要受哪些因素影响?说明电磁透镜的景深大、焦长长,是什么因素影响的结果?假设电磁透镜没有像差,也没有衍射Airy斑,即分辨率极高,此时它的景深和焦长如何?景深受分辨本领和孔径半角α的影响焦长受分辨本领、放大倍数和孔径半角的影响电磁透镜景深大、焦长长,是孔径半角α影响的结果分辨率极高,景深和焦长将减小(趋于0)1.透镜电镜主要由几大系统构成?各系统之间关系如何?透射电镜由电子光学系统、电源与控制系统、真空系统三部分组成。
电子光学系统是核心,其它两个部分为辅助部分,三大系统相互联系,缺一不可。
2.照明系统的作用是什么?它应满足什么要求?作用:提供一个亮度高,照明孔径角小,平行度好,束流稳定的照明电子束。
为满足明场与暗场成像需要,照明束可在2º~3º范围内倾斜。
3.成像系统的主要构成及其特点是什么?构成:成像系统主要由物镜、中间镜和投影镜组成。
1)物镜。
特点:⑴是强激磁短焦距的透镜(ƒ=1~3mm),透射电子显微镜分辨本领的高低主要取决于物镜;⑵放大倍数较高,一般在100~300倍;⑶最高分辨率可达0.1nm左右。
物镜的背焦面上有物镜光阑(4)在电子显微镜进行图像分析时,物镜和样品之间的距离总是固定不变的。
2)中间镜。
特点:⑴弱激磁长焦距;⑵可变倍率,可在0~20倍调节(其放大倍数大于1,放大物镜像;放大倍数小于1时,缩小物镜像)。
主要利用中间镜的可变倍率来控制电镜的放大倍率数。
3)投影镜。
特点:(1)强激磁短焦距透镜;孔径角很小,因此景深和焦长都非常大。
作用是把中间镜放大(或者缩小)的像(或者衍射花样)进一步放大,并投在荧光屏上。
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。
(要知道)成像操作: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,这就是成像操作(要知道)衍射操作:如果把中间镜的物平面和物镜的背焦面重合,则在荧光屏上得到一幅电子衍射花样,这就是衍射操作光路图如下:图透射电镜成像系统的两种基本操作(a)将衍射谱投影到荧光屏(b)将显微像投影到荧光屏5.透射电镜中有哪些主要光阑,在什么位置?其作用如何?透射电镜中有聚光镜光阑、物镜光阑、选区光阑三类主要光阑。
1)聚光镜光阑——第二聚光镜下方,限制照明孔径角。
2)物镜光阑(衬度光阑)——常安放在物镜的后焦面上,作用是①减小物镜孔径角,以减小像差,获得衬度较大的、质量较高的显微图像;②在物镜的后焦面上套取衍射束的斑点(副焦点)成像——获得暗场像。
3)选区光阑(场限光阑或视场光阑)——常安放在物镜的像平面上。
主要作用:用于选区衍射,也就是选择样品上的一个微小的区域进行晶体结构分析,限制电子束只能通过光阑孔限定的微区成像。
6.点分辨率和晶格分辨率有何不同?同一电镜的这两种分辨率哪个高?为什么?1)点分辨率:透射电镜刚能分清的两个独立颗粒的间隙或中心距离。
在非相干照明条件下,点分辨率是振幅衬度。
2)晶格分辨率:当电子束射入样品后,通过样品的透射束和衍射束间存在位相差。
由于透射和衍射束间的位相不同,它们间通过动力学干涉在相平面上形成能反映晶面间距大小和晶面方向的条纹像,即晶格条纹像晶格分辨率与点分辨率是不同的,点分辨率就是实际分辨率,晶格分辨率的晶格条纹像是因位相差引起的干涉条纹,实际是晶面间距的比例图像。
晶格分辨率更高。
1.复型样品在透镜电镜下的衬度是如何形成的?衬度是指在荧光屏或照片底片上,眼睛能观察到的光强度或感光度的差别。
1)所谓小孔径角成像是指在物镜背焦平面上沿径向插入一个小孔径的物镜光阑,挡住散射角大于α的电子,只允许散射角小于α的电子通过物镜光阑参与成像,而图像的衬度就取决于透过物镜光阑投影到荧光屏或照相底片上不同区域的电子强度差别。
2)质厚衬度原理是建立在非晶体样品中原子对入射电子的散射和衍射电子显微镜小孔径角成像基础上的成像原理,是是解释非晶态样品电子显微图像衬度的理论依据。
补充:(掌握)质厚衬度原理:非晶(复型)样品电子显微图像衬度是由于样品不同微区间存在原子序数或厚度的差异而形成的,即质厚衬度。
它是建立在非晶样品中原子对电子的散射和透射电子显微镜小孔径成像的基础上的。
质厚衬度的成像原理见下图。
2. 说明如何用透射电镜观察超细粉末的尺寸和形态?如何制备样品?关键工作是粉末样品的制备,样品制备的关键是如何将超细粉的颗粒分散开来,各自独立而不团聚。
制备样品:方法主要包括胶粉混合法和支持膜分散粉末法。
P1331、分析电子衍射与X 衍射有何异同?相同:①原理相似,以满足(或基本满足)布拉格方程作为产生衍射的必要条件 ②两种衍射技术所得到的衍射花样在几何特征上也大致相似。
不同:①电子波波长比X 射线短得多,在同样满足布拉格条件时,它的衍射角θ很小,约为-210rad ,X 射线衍射角最大可接近2π ②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,增加了倒易阵点和埃瓦尔德球相交截的机会,结果使略为偏离布拉格条件的电子束也能发生衍射。
③因为电子波波长短,可以认为电子衍射产生的衍射斑点大致分布在一个二维倒易截面内。
④原子对电子的散射能力远高于它对X 射线的散射能力(约高出四个数量级),故电子衍射束的强度较大,摄取衍射花样时曝光时间仅需数秒钟。
2.倒易点阵与正点阵之间的关系如何?倒易点阵与电子衍射斑点之间有何对应关系? ·倒易点阵与正点阵之间的关系:①正倒点阵异名基矢点乘为0,同名基矢点乘为1,即******0a b a c b a b c c a c b ⋅=⋅=⋅=⋅=⋅=⋅=***1a a b b c c ⋅=⋅=⋅=②倒易矢量hkl g 垂直于正点阵中相应的(h ,k ,l )晶面,或平行于它的法向hkl N ;倒易点阵中的一个点代表的是正点阵中的一组晶面。
③倒易矢量的长度等于正点阵中相应晶面间距的倒数,即1/hkl hkl g d =④对正交点阵,有*//a a ,*//b b ,*//c c ,*1a a =,*1b b =,*1c c= ⑤只有在立方点阵中,晶面法向和同指数的晶向是重合(平行)的。
即倒易矢量hkl g 是与相应的指数的晶[hkl]平行的。
·倒易点阵与电子衍射斑点之间的对应关系:电子衍射斑点就是与晶体相对应的倒易点阵中某一截面上阵点排列的像。
3.用爱瓦尔德图解法证明布拉格定律以O 为中心,1λ为半径作一个球,入射波矢量为k ,1k λ=。
此时若有倒易阵点G (指数为hkl )正好落在爱瓦尔德球的球面上,则相应的晶面组(hkl )与入射束方向比满足布拉格条件,而衍射束方向即OG ,或者写成波矢量为'k ,其长度也为1λ。
根据倒易矢量的定义,*O G g = ,于是得到'k k g -=由O 向*O G 作垂线,垂足为D ,因为g//hkl N ,所以OD 就是正空间中(hkl )晶面的方位,若它与入射束方向的夹角为θ,则有 **sin O D OO θ=,sin 2g k θ=,1g d=,1k λ=⇒2sin d θλ= 4、何为零层倒易截面和晶带定理?说明同一晶带中各种晶面及其倒易矢量与晶带轴之间的关系。
·零层倒易截面:由于晶体的倒易点阵是三位点阵,如果电子束沿晶带轴[uvw]的反向入射时,通过原点*O 的倒易平面只有一个,我们把这个二维平面叫做零层倒易面。
·晶带定理:因为零层倒易面上的各倒易矢量都和晶带轴[]r uvw =垂直,故有0hkl g r ⋅= ,即0hu kv lw ++=。
这就是晶带定理。
·关系:同一晶带中各个晶面与晶带轴平行,其倒易矢量与晶带轴垂直。
5、为何对称入射(B//[uvw])时,即只有倒易点阵原点在爱瓦尔德球球面上,也能得到除中心斑点以外的一系列衍射斑点?由于实际的样品晶体都有确定的形状和有限的尺寸,因而它们的倒易阵点不是一个几何意义上的点,而是沿着晶体尺寸较小的方向发生扩展,扩展量为该方向上实际尺寸倒数的2倍。