凝聚态物理实验 03 sx
物理实验技术的凝聚态物理实验
物理实验技术的凝聚态物理实验凝聚态物理实验是研究物质在固态和液态下的性质和行为的重要手段之一。
通过对材料进行实验研究，人们可以揭示物质的微观结构和宏观性质，深入理解物质的各种相态转变以及其背后的机制。
而物理实验技术则是实现这些凝聚态物理实验的关键。
在凝聚态物理实验中，为了获得准确可靠的实验结果，科学家们需要掌握各种物理实验技术。
其中包括样品制备技术、测量技术以及数据分析技术等。
样品制备技术是实验研究的基础，其质量直接影响到实验结果的可靠性。
制备高质量的样品需要科学家们对不同材料的物理和化学特性有深入的了解，掌握合适的制备方法。
例如，对于研究超导材料的实验，科学家们需要通过气相沉积、溶液法合成等方法制备高质量的材料样品。
测量技术是凝聚态物理实验中至关重要的一环。
准确的测量可以提供丰富的实验数据，从而为物理理论的验证和新物理现象的发现提供强有力的支持。
在凝聚态物理实验中，常用的测量技术包括电学测量、磁学测量、光学测量以及热学测量等。
这些测量技术可以提供关于电阻、磁化率、光谱特性以及热传导性能等物理量的信息。
科学家们通过不同测量技术的结合和创新，可以对物质的各种性质进行全面、多角度的研究。
除了样品制备和测量技术，数据分析技术也是凝聚态物理实验中不可或缺的一环。
在实验过程中，科学家们会产生大量的实验数据，这些数据需要进行整理、分析和解释，才能得出有意义的结论。
数据分析技术涉及到统计学、数值计算以及建模等方面的知识，通过对实验数据进行合理的处理和解读，科学家们可以揭示物质的微观行为，发现新的物理现象，推动凝聚态物理研究的发展。
在凝聚态物理实验中，还有一些特殊的技术被广泛应用于研究不同的物理现象。
例如，扫描隧道显微镜技术可以获得材料表面的原子分布信息，帮助科学家们理解和操纵材料的表面性质。
而冷原子技术则可以制备和操纵低温下的原子气体，研究凝聚态物质在超低温条件下的量子行为和相变。
总的来说，物理实验技术在凝聚态物理实验中起着重要的作用。
研究凝聚态物理的实验技术与方法解读
研究凝聚态物理的实验技术与方法解读凝聚态物理是研究宏观物质的性质和行为的一个重要分支领域。
在凝聚态物理研究中，实验技术和方法起着至关重要的作用，帮助科学家们深入研究物质的微观结构和宏观行为，探索凝聚态物理领域的新奇现象。
一、传统实验技术和方法在凝聚态物理研究的早期，科学家们使用一些传统的实验技术和方法来解析物质的性质。
其中一个重要的实验技术是光学技术。
通过光学技术，科学家们可以观察材料的光谱和能级结构，了解物质的电子能带分布、能隙结构等重要特征。
光学技术还可以用于研究物质的演化过程，例如在相变过程中的光学特征变化。
除了光学技术，X射线衍射技术也是凝聚态物理研究中广泛使用的实验方法之一。
通过利用物质对X射线的衍射现象，科学家们可以获得物质的晶体结构信息。
X射线衍射技术能够精确地测定晶格常数、晶体结构的空间群、晶体中原子的位置等重要参数，为材料的性质研究提供了重要依据。
此外，磁学技术也是凝聚态物理研究中常用的实验技术之一。
通过测量材料在外加磁场下的磁化行为，科学家们可以研究材料的磁性质和磁相变过程。
磁学技术可以提供关于材料的磁矩大小、磁相互作用等重要信息，为深入理解材料的性质和行为提供支持。
二、新兴实验技术和方法随着科技的发展和进步，新兴实验技术和方法也逐渐应用于凝聚态物理研究中，为科学家们提供了更多的研究手段和手段。
近年来，扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）等表面纳米结构分析技术在凝聚态物理研究中得到了广泛应用。
这些技术能够在原子尺度上观察材料的表面形貌和结构，甚至可以移动和操作个别原子。
通过STM和AFM技术，科学家们可以研究材料的表面性质、表面缺陷和局域结构等重要信息。
此外，利用超冷原子技术研究凝聚态物理也成为了当前的热点。
超冷原子技术通过将原子冷却到极低温度，使原子其自旋或粒子内部量子态都处于纯净的状态，从而可以研究到新奇的量子行为，如玻色-爱因斯坦凝聚、费米子超流等现象。
这一技术有助于深入研究与量子统计有关的现象和行为，对理解凝聚态物质的量子特性具有重要意义。
凝聚态物理实验
凝聚态物理实验凝聚态物理是研究物质的宏观性质以及它们之间相互作用的一门学科。
而凝聚态物理实验则是通过实验手段来观察和研究各种物质在固态、液态和气态条件下的性质与行为。
本文将探讨凝聚态物理实验的重要性、实验方法以及实验中的一些典型实例。
一、凝聚态物理实验的重要性凝聚态物理实验在凝聚态物理研究中起着重要的作用。
通过实验，我们可以直接观察到物质的宏观性质，探索其微观结构和相互作用。
实验结果可以为理论模型的构建和验证提供重要的支持。
同时，凝聚态物理实验也为新材料与新技术的开发提供了基础。
二、凝聚态物理实验的方法在凝聚态物理实验中，我们使用各种实验方法来研究物质的性质和行为。
以下是几种常见的凝聚态物理实验方法：1. X射线衍射X射线衍射是一种常见的实验方法，可用于研究物质的晶体结构和结晶性质。
通过照射物质样品，利用X射线的衍射现象可以确定晶体的晶格结构、晶胞参数以及原子位置等信息。
2. 核磁共振核磁共振是一种通过物质中核自旋的磁性相互作用来研究物质性质的实验方法。
通过核磁共振实验，我们可以测量物质中的核磁共振频率，从而得到关于样品的信息，例如晶格结构、核自旋等。
3. 表面等离子体共振表面等离子体共振是一种用于研究固体表面性质和表面等离子体的实验技术。
通过改变入射角度或频率的方式，可以观察到共振现象，在实验中可以测量到表面等离子体的反射和透射谱线，从而得到关于表面等离子体的信息。
4. 低温实验低温实验是凝聚态物理实验中常用的实验方法。
通过将材料冷却到极低温度，如液氮温度以下，物质的性质会发生显著变化。
低温实验可以研究超导性、超流动性等特殊性质，同时也有助于凝聚态物理理论模型的构建和验证。
三、典型实例：Van der Waals吸附实验作为凝聚态物理实验的典型案例之一，Van der Waals吸附实验在研究气体在固体表面的吸附行为方面发挥了重要作用。
这个实验通常使用Langmuir-Blodgett（LB）膜技术来进行。
凝聚态物理学的实验原理
凝聚态物理学的实验原理
凝聚态物理学的实验原理主要包括以下几个方面：
1. X射线衍射：利用X射线与晶体相互作用而产生的衍射现象，可以确定晶体的晶格结构和原子排列方式，以及表征材料的晶体结构、晶体缺陷和纳米结构等。
2. 声表面波（SAW）方法：利用固体表面上的声波性质，结合电子学技术，检测、操控和研究材料的表面的物理性质，如表面态、表面扩散等。
3. 光学方法：包括光学显微镜、红外光谱、拉曼散射等，利用光学技术来观察和研究材料的结构、物理性质以及光的相互作用等。
4. 磁学方法：利用磁性物质与外加磁场相互作用的现象，研究材料的磁性质、磁相变、磁结构等。
5. 电学方法：包括电导率测量、霍尔效应、电容等测量，通过电学性质研究材料的电子结构、载流子特性、电子输运行为等。
6. 超导电性测量：测量材料的电阻、磁化率等性质，以研究材料的超导转变温度、超导相图等。
7. 基于扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）的表面和纳米结构测
量：通过探针与样品之间的相互作用，得到样品表面和纳米结构的拓扑、电子性质等信息。
8. 中子散射：利用中子与物质相互作用散射出不同能量和散射角度的中子，研究材料的磁结构、晶体结构等。
以上只是凝聚态物理学实验原理的一小部分，随着科学技术的不断发展，新的实验方法和原理也在不断涌现。
物理学中的凝聚态物理实验研究
物理学中的凝聚态物理实验研究物理学是自然科学中的一门重要学科，它涉及到基本粒子、宇宙和物质等方面的研究。
其中，凝聚态物理学是物理学中的一个重要分支，它研究固体、液体和气体等物质的基本性质和行为。
作为一门实验对理论发展非常重要的科学，凝聚态物理学的实验研究一直都是物理学家们关注的焦点。
凝聚态物理的基本概念凝聚态物理学是研究凝聚态物质的物理学，凝聚态物质包括固体、液体和气体。
而凝聚态物理的研究范围主要集中在凝聚态物质的微观结构、电磁性质、热力学性质和动力学性质等方面。
因此，凝聚态物理学的主要任务是寻找物质的统一理论，揭示物质的性质和规律。
为了深入了解凝聚态物理学，我们需要先了解两个基本概念：凝聚态和量子力学。
凝聚态是指固体、液态和气态等物质形态的总和。
量子力学是一种描述微观世界中物质行为的理论，它通过数学方法来表述微观世界的规律和性质。
凝聚态物理学的研究就是在量子力学的基础上，通过实验和理论的相互印证来揭示凝聚态物质的性质和规律。
凝聚态物理的实验研究凝聚态物理学是一门实证科学，实验是凝聚态物理学发展的重要手段。
实验是通过实际的实验操作来验证理论预言。
凝聚态物理中的实验研究有很多，下面我们简单介绍一下常见的实验研究方法。
1.传统的精密测量技术传统的精密测量技术是凝聚态物理实验研究中最主要的研究方法之一。
利用传统的精密测量技术，物理学家们可以对物质的微观结构、物理特性和相互作用进行深入研究。
例如，经典的X衍射实验是一种常用的手段，它通过照射样品并观察其散射光来研究样品的内部结构和晶体性质。
如今，基于同样的原理，已经发展出了许多新技术，如中子衍射、光子衍射、中子反射、电子衍射等。
2.低温实验低温实验是凝聚态物理学中独有的研究方法之一，它通过将样品降温到近绝对零度（-273°C）的温度来观察物质在超低温下的行为和特性。
在低温实验中，实验室中的低温环境可以达到几个毫开尔文，物理学家们通过强制冷却手段如液氮或液氦冷却样品。
凝聚态物理实验技术总结
凝聚态物理实验技术总结凝聚态物理是研究物质在固态或液态下的性质和行为的学科，起源于对固体晶体结构和固态物理性质的研究。
通过实验方法，人们可以深入了解凝聚态物质的基本性质，从而推动科学研究和技术发展。
本文将总结凝聚态物理实验技术的一些重要方面，以期为读者提供一些关于该领域的初步了解。
一、低温实验技术低温技术在凝聚态物理实验中占据重要地位。
通过降低温度，物质的性质会发生巨大变化，例如超导性和超流动性的现象。
实验室中常用的低温制冷技术包括液氮制冷和液氦制冷。
液氮通常用于制冷至接近零下200度的温度，而液氦则可使温度降至极低的4.2K以下。
低温实验技术除了供应稳定精确的低温环境外，还需要解决样品热量和振动噪音散失的问题。
二、晶体生长技术凝聚态物理中的晶体生长是一项复杂而关键的技术。
晶体生长技术主要包括高温法、溶液法和气相法等不同方法。
其中，高温法通常用于生长高质量的单晶，它采用高温熔融法或高温气相法，通过慢慢降温来控制晶体的生长速度和晶格结构。
溶液法通常适用于生长大型晶体，通过溶液中的过饱和度来控制晶体的生长。
气相法则适用于生长无机晶体或半导体纳米材料，其中关键是通过气相反应在适当的条件下制备和控制晶体生长。
三、光谱分析技术光谱分析技术在凝聚态物理实验中也起着重要的作用。
光谱技术可通过测量光的吸收、发射、散射等现象，研究物质的结构、能带以及电子、声子的激发状态。
常见的光谱技术包括紫外可见吸收光谱、红外光谱、拉曼散射光谱等。
这些技术不仅可以提供物质的结构信息，还能探测它们的电子和声子态，提供宝贵的实验数据。
四、多体系统的凝聚态技术多体系统凝聚态物理的研究涉及到多个粒子之间的相互作用和动态行为。
在实验研究中，需要进行配备与之相适应的技术手段。
例如，超冷原子物理实验需要先冷却气体至纳开尔文温度尺度，然后通过激光束和磁场来操纵和探测冷原子系统。
这一技术手段开辟了研究玻色爱因斯坦凝聚和费米子超流的新途径。
其他例子包括通过偏振光制备拓扑态，通过磁控法制备自旋决定材料等。
物理实验技术中的凝聚态物理实验设计与实施方法
物理实验技术中的凝聚态物理实验设计与实施方法凝聚态物理是研究固体和液体等凝聚态物质的物理性质及其相互关系的学科。
在凝聚态物理研究中，物理实验是获取数据并验证理论模型的重要手段。
因此，设计和实施准确可靠的凝聚态物理实验至关重要。
本文将探讨几种常见的凝聚态物理实验设计与实施方法。
一、样品制备在凝聚态物理实验中，样品的制备是实验成功的首要条件。
例如，研究材料的电子输运性质，需要制备高质量的单晶样品。
为了获得这样的样品，研究者需要采用多种技术，如分子束外延、溅射沉积和化学气相沉积等。
样品的制备过程需要高度重复性和稳定性，以获得可重复的实验结果。
二、温度控制在凝聚态物理实验中，温度控制是非常重要的实验环境条件。
凝聚态物质在不同温度下会显示出不同的物理性质，因此，精确控制温度可以帮助研究者揭示物质的行为。
常见的温度控制方法包括使用恒温槽、热电偶和Peltier热电效应等。
通过这些方法，研究者可以在一定范围内准确控制实验温度。
三、测量技术凝聚态物理实验通常需要测量样品的物理性质，例如电阻率、磁化率和热容等。
为了进行准确的测量，研究者需要选择合适的测量技术。
例如，在测量电阻率时，可以使用四探针技术来减少接触电阻的影响。
在测量磁化率时，可以利用超导磁测量技术来提高灵敏度。
通过选择合适的测量技术，可以获得准确可靠的实验结果。
四、外场技术外场技术在凝聚态物理实验中起着重要的作用。
通过施加外场，如磁场、电场和光照等，可以改变材料的物理性质，探索新的物理现象。
例如，在研究超导性质时，可以施加磁场来研究材料的磁化率和电阻率。
这些外场技术也需要精确的控制和测量，以获得准确的实验结果。
五、数据处理凝聚态物理实验产生的数据通常非常庞大和复杂。
为了从这些数据中提取有用的信息，研究者需要运用合适的数据处理技术。
例如，可以使用自动化数据采集和分析系统来处理实验数据，从而减少人为误差。
此外，还可以利用数值模拟和统计方法来分析实验数据，以获得对物质行为的深入理解。
物理实验技术中的凝聚态物理实验指南
物理实验技术中的凝聚态物理实验指南凝聚态物理是研究固体和液体物质的物理性质以及它们的相互作用的学科领域。
在凝聚态物理实验中，掌握一些基本的实验技术非常重要。
本文将为您介绍几种常见的凝聚态物理实验技术。
一、样品制备凝聚态物理实验的首要任务是制备合适的样品。
样品可以是单晶体、薄膜、纳米材料等。
其中，单晶体制备是一个重要的研究领域，因为单晶体可以提供很多纯净的物理信息。
常见的单晶体生长方法有悬滴法、熔融法和气相扩散法。
薄膜制备通常采用物理气相沉积或化学气相沉积等方法。
二、实验仪器在凝聚态物理实验中，各种仪器设备的选择和使用对实验结果至关重要。
常见的实验仪器包括光学显微镜、电子显微镜、透射电子显微镜、扫描电子显微镜等。
这些仪器可以帮助研究人员观察样品的微观结构和表面形貌，从而获取更多的信息。
三、测量技术在凝聚态物理实验中，测量技术是不可或缺的。
常见的测量技术包括磁测量、电学测量、光学测量和热学测量等。
这些测量技术可以帮助研究人员获得样品的磁性、电性、光学性质以及热学性质的信息。
四、低温实验低温实验是凝聚态物理实验中的重要环节。
通过降低温度，可以观察到一些在室温条件下无法观察到的物理现象。
常见的低温实验设备有液氮制冷机和制冷剂制冷机。
这些设备可以将样品的温度降低到接近绝对零度，并实现一些特殊的物理现象和性质。
五、数据处理数据处理是凝聚态物理实验的最后一步。
在实验过程中获得的各种数据需要经过合适的处理和分析，从而得到有意义的结果。
常见的数据处理软件有Matlab、Python和Origin等。
这些软件提供了各种数学模型和算法，可以帮助研究人员进行数据拟合、图像处理和结果展示等。
综上所述，凝聚态物理实验中的实验技术涉及到样品制备、实验仪器的选择和使用、测量技术、低温实验以及数据处理等方面。
只有掌握了这些技术，研究人员才能够进行凝聚态物理的深入研究。
希望本文能给您提供一些关于凝聚态物理实验技术的指导和启示。
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1．电子光学系统 电子光学系统的组成：照明部分、 成像放大部分、显像部分。 1）照明部分。主要由电子枪、聚光 镜组成，其作用主要是提供一束高亮 度、小孔角、相干性好、束流稳定的 照明源。
2 实验设备
由于电子显微镜要求近百万倍的放大倍数，这就要 求电子束的强度高、直径小、相干性好。 由于电子之间的斥力和阳极小孔的发散作用，电 子束穿过阳极小孔后，逐渐变粗，射到试样上仍然 过大。 聚光镜起会聚电子束，调节照明强度、孔径角和 束斑大小的作用。 聚光镜有第一聚光镜和第二聚光镜，第一聚光镜 是使电子束斑缩小，第二聚光镜使束斑放大，以增 大焦距，设置样品，如下图所示。
（4）终减薄。常用的终减薄方法有两种，即 电子轰击和离子轰击。其中电子减薄快捷且无 机械损伤，但只适合用于导电样品；离子减薄 适用于难熔金属、硬质合金及不导电样品，离 子减薄设备复杂，减薄时间长，后期阶段难掌 握。
2 实验设备
透射电子显微镜
2 实验设备
物镜和中间镜、投影镜构成三级成像系统，电子束通 过样品后进入物镜，在其像面上形成第一个电子像。 物镜的像面是中间镜的物面，中间镜将物镜的像放大， 成像在中间镜的像面上。同理，中间镜的像面是投影 镜的物面，投影镜将中间镜的像放大，成像在投影镜 的像面，即荧光屏上形成的最终成像。
2 实验设备
CEISS902电镜 加速电压50KV、80KV W灯丝 顶插式样品台 能量分辨率1.5ev
2 实验设备
透射电子显微镜
2 实验设备
TEM
电子光学系统（镜筒） 照明部分 成像放大部分 供电系统 真空系统
显像部分 荧光屏和照相装置
电子枪：TEM电子 源 聚光镜
物镜、中间镜、投影 镜
2 实验设备
匀照射到试样上的某一待观察微小区域，入射电子 与试样物质相互作用，由于试样很薄，绝大部分电 子穿透试样，其强度分布与所观察试样区的形貌、 组织、结构一一对应。投射出试样的电子经物镜、 中间镜、投影镜的三级磁透镜放大投射在观察图形 的荧光屏上，荧光屏把电子强度分布转化为人眼可 见的光强分布，于是在荧光屏上显出与试样形貌、 组织、结构相应的图像。
透射光学显微镜
3 成像原理
物镜和中间镜、投影镜构成三级成像系统，电子束通过样 品后进入物镜，在其像面上形成第一个电子像。物镜的像 面是中间镜的物面，中间镜将物镜的像放大，成像在中间 镜的物面上。同理，中间镜的像面是投影镜的物面，投影 镜将中间镜的像放大，成像在投影镜的像面，即荧光屏上 形成的最终成像。最终放大倍数是这三个透镜的放大倍数 的乘积，即： M最终=M物镜×M中×M投 一般情况下：M物=100倍 M中=0 ～20倍 M投=100倍。
4 基本方法
碳一级复型示意图
4 基本方法
萃取复型
制作方法类似于碳一复型，是在使复型膜与样品表 面分离时，将样品表面欲分析的颗粒相抽取下来并黏附在 复型膜上。萃取复型既复制了试样表面的形貌，同时又把 第二相粒子黏附下来保持原来的分布状态，如图所示。
萃取复型示意图
4 基本方法
2） 直接样品制备
粉末样品 分散：用超声波分散器将需要观察的粉末在溶液（不与粉末发 生作用的）中分散成悬浮液。 镀膜：用滴管滴几滴在覆盖有碳加强火棉胶支持膜的电镜铜网 上。待其干燥（或用滤纸吸干）后，再蒸上一层碳膜，即成为 电镜观察用的粉末样品。 检查:如需检查粉末在支持膜上的分散情况，可用光学显微镜 进行观察。也可把载有粉末的铜网再作一次投影操作，以增加 图像的立体感，并可根据投影“影子”的特征来分析粉末颗粒 的立体形状。
2 实验设备
EM420透射电子显微镜 加速电压20KV、40KV、 60KV、 80KV、100KV、120KV 晶格分辨率 2.04Å 点分辨率 3.4Å 最小电子束直径约2nm
2 实验设备
Philips CM12透射电镜
加速电压20KV、40KV、60KV、 80KV 、100KV、120KV LaB6或W灯丝 晶格分辨率 2.04Å 点分辨率 3.4Å 最小电子束直径约2nm
Байду номын сангаас
3 成像原理
物镜的任何缺陷都会被系统中其它部分 放大，所以透射电子显微镜的好坏，很 到程度上 取决于物镜的好坏。为了提高 物镜的分辨能力，减少物镜的球差和提 高像的衬度，常在物镜的极靴 进口表面 分别放置一个物镜光栅（防止物镜污染） 和一个衬度光阑（提高衬度）。
3 成像原理
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。 电子衍射花样：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。
点分辨率：能分辨两点之间的最短距离。一般为 2~3.5 Å 。 线分辨率：能分辨两条线之间的最短距离，通过 拍摄已知晶体的晶格象测定，又称晶格分辨率。 一般为1~2 Å 。
1
透射电子显微镜简介
（a）点分辨率（硅蒸镀膜）（b）线分辨率（金）
测量透射电镜分辨率
2 实验设备
JEM-2010透射电镜
加速电压200KV LaB6灯丝 点分辨率 1.94Å
2 实验设备
C1通常保持不变，其作 用是将电子枪的交叉点成 一缩小的像，使其尺度缩 小一个数量级以上。 照明电子束的束斑尺寸 及相干性的调整是通过改 变C2的激磁电流和C2的光阑 孔径实现的。
双聚光镜照明系统光路 图
2 实验设备 2） 成像放大部分
成像放大系统由物镜、一两个中间镜和一 两个投射镜组成。
透射电子显微镜简介
优点： 高分辨率、高放大倍数， 观察和分析材料的形貌、组织和 结构的有效工具。 应用：材料微区的组织形貌观察， 晶体缺陷分析和晶体结构测定。
1
透射电子显微镜简介
分辨率：成像物体上能分辨出来的两个物 点间的最小距离。 光学显微镜的分辨率为
Δr≈0.5 λ
式中， λ为照明光源波长。
1
2 实验设备
3）显像部分
投影镜下面是观察室，内有一个荧光屏，在 电子束的攻击下产生荧光。操作者通过镜筒上的 窗口便可观察到荧光屏上的电子图像。在观察窗 口前还装有一个光学放大镜，常用它对图像进行 聚焦。荧光屏下面放置感光底片或玻璃底板，将 荧光屏竖起即可曝光。
2 实验设备 2 真空系统
为了保证入射电子束在整个孔道中只与试样放 生相互作用，而不与空气分子发生碰撞，因此， 整个电子通道从电子枪至照相地板盒都必须置 于真空系统之内，一般真空度为1.33×10-2～ 1.33×10-5Pa。真空系统就是用来把镜筒内的 空气抽走，以达到电子显微镜安全工作的真空 度。
物 物镜 衍射谱 选区光阑 一次象 中间镜 二次象 投影镜
（a）高放大率
（b）衍射
3 成像原理
衬度：显微图像中不同区域的明暗差别，分为质厚 衬度、相位衬度和衍射衬度。 质厚衬度：非晶体样品衬度的主要来源。样品不同 微区存在原子序数和厚度的差异导致质厚衬度。 原子序数Z越大，产生非相干散射的电子比例就越 大。厚度d增大，将发生更多的散射。不同微区Z 和d的差异，使进入物镜光阑并聚焦于像平面的散 射电子有差别，形成像的衬度。 Z较高、样品较厚 区域在屏上显示为较暗区域。图像上的衬度变化 反映了样品相应区域的原子序数和厚度的变化。
透射电子显微镜简介
1924年，德布罗意（De Brolie)发现电子波的 波长比可见光短十万倍。
1926年，布施（Busch）指出轴对称非均匀磁 场能使电子波聚焦。
1
透射电子显微镜简介
1938年，德国工程师 Max Knoll和Ernst Ruska制造出了世界 上第一台透射电子显 微镜(TEM)。
4 基本方法
碳一级复型： 直接把表面清洁的金相样品放入真空镀膜装置中，在垂直方 向上在试样表面蒸镀一层厚度为数十纳米的碳膜。蒸发沉积 层的厚度可用放在金相样品旁边的乳白瓷片的颜色变化来估 计。在瓷片上事先滴一滴油，喷碳时油滴部分的瓷片不沉积， 碳基本保持本色，其他部分随着碳膜变厚渐渐变成浅棕色和 深棕色。一般情况下，瓷片呈浅棕色时，碳膜的厚度正好符 合要求。把喷有碳膜的样品用小刀划成对角线小于3mm的小 方块，放入配置好的分离液内进行电解或化学分离，电离分 解时，样品做阳极，不锈钢平板做阴极。分离开的碳膜在丙 酮或酒精中清洗后便可置于铜网上放入电镜观察，如右图所 示。化学分离时，最常用的溶液时氢氟酸双氧水溶液。碳膜 剥离后必须清洗，然后才能进行观察分析。
2 实验设备 3 供电系统
①高压电源； ②阴极灯丝加热电源； 供电 ③电磁透镜电流电源； 系统 ④真空系统电源； ⑤辅助电源（自动控制开关、指示灯、照 明等）。 电镜供电系统最大的特点就是高度稳定性，在电路中 采用可靠的稳压和稳流线路。
3 成像原理 原理：电子枪产生的电子束经1～2级聚光镜会聚后均
（1）初减薄。初减薄用来制备厚度约为 100~200µm的薄片，其制作过程为： ① 延性金属采用电火花或线切割法，亦可 轧薄再退火。 ② 脆性材料用刀片沿解理面解理。 ③ 薄片不与解理面平行可用金刚锯。
4 基本方法
（2）圆片切取。如果材料的塑性较好且 机械损伤的要求不严格，可采用特制的小 型冲床从薄片上直接取直径为3mm的圆片。 对于脆性材料可以采用点火花切割、超声 波钻和研磨钻。
4 基本方法
4 基本方法
薄膜样品制备 块状材料和薄膜材料通过减薄的方法制成对电子 束透明的薄膜样品。 减薄的方法有： 超薄切片，适用于生物试样； 电解抛光，适用于金属； 化学抛光，适用于在化学试剂中可以均匀减薄的材 料，如半导体，单晶体，氧化物。 离子轰击，适用于无机非金属材料。
4 基本方法 以金属样品为例，说明薄膜样品制备方法。
Max Knoll(1897-1969)
Ernst Ruska(1906-1988)
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透射电子显微镜简介
电子显微镜的照明光源是电子波。电子波的波长为： λ =h/mv 电子速度v与加速电压U存在下面的关系： 1 2 mv eU 2