電子顯微分析試題級(jí)答案(中南大學(xué))

1、材料結(jié)構(gòu)分析一、名詞解釋：1、球差：球差是由于電子透鏡的中心區(qū)域和邊沿區(qū)域?qū)﹄娮拥臅?huì)聚能力不同而造成的。電子通過透鏡時(shí)的折射近軸電子要厲害的多，以致兩者不交在一點(diǎn)上，結(jié)果在象平面成了一個(gè)滿散圓斑。色差：是電子能量不同，從而波長不一造成的2、 景深：保持象清晰的條件下，試樣在物平面上下沿鏡軸可移動(dòng)的距離或試樣超越物平面 元件的距離。焦深：在保持像清晰的前提下，象平面沿鏡軸可移動(dòng)的距離或者說觀察屏或照相底板沿鏡軸所允許的移動(dòng)距離 3、分辨率： 所能分辨開來的物平面上兩點(diǎn)間的最小距離，稱為分辨距離4、明場像：采用物鏡光闌將衍射束擋掉，只讓透射束通過獲得圖像襯度得到的圖像。5、暗場像：用物鏡光闌擋住透

2、射束及其余衍射束，而只讓一束強(qiáng)衍射束通過光闌所的圖像。中心暗場像： 入射電子束相對(duì)衍射晶面傾斜角，此時(shí)衍射斑將移到透鏡的中心位置，該衍射束通過物鏡光欄形成的衍襯像稱為中心暗場成像。襯度：試樣不同部位由于對(duì)入射電子作用不同，經(jīng)成像放大系統(tǒng)后，在顯示裝置上顯示的強(qiáng)度差異。 6、消光距離：衍射束的強(qiáng)度從0逐漸增加到最大，接著又變?yōu)?時(shí)在晶體中經(jīng)過的距離。7、菊池花樣：由入射電子經(jīng)非彈性不相干散射，失去很少能量，隨即入射到一定晶面時(shí)，滿足布拉格定律，產(chǎn)生布拉格衍射，衍射圓錐與厄瓦爾德球相交，其交線放大后在底片投影出的由亮暗平行線對(duì)組成的花樣。8、衍射襯度：由于晶體試樣滿足布拉格反射條件程度差異以及結(jié)構(gòu)

3、振幅不同而形成的電子圖像反差，它僅屬于晶體結(jié)構(gòu)物質(zhì)。9、雙光束條件：假設(shè)電子束穿過樣品后，除了透射束以外，只存在一束較強(qiáng)的衍射束精確地符合布拉格條件，其它的衍射束都大大偏離布拉格條件。作為結(jié)果，衍射花樣中除了透射斑以外，只有一個(gè)衍射斑的強(qiáng)度較大，其它的衍射斑強(qiáng)度基本上可以忽略，這種情況就是所謂的雙光束條件。10、電子背散射衍射：當(dāng)入射電子束在晶體樣品中產(chǎn)生散射時(shí)，在晶體內(nèi)向空間所有方向發(fā)射散射電子波。如果這些散射電子波河晶體中某一晶面之間恰好符合布拉格衍射條件將發(fā)生衍射，這就是電子背散射衍射。11、二次電子：在入射電子束作用下被轟擊出來并離開樣品表面的樣品的核外電子叫做二次電子。12、背散射電

4、子：被固體樣品中原子反射回來的一部分入射電子，又分彈性背散射電子和非彈性背散射電子。二、簡答1透射電鏡主要由幾大系統(tǒng)構(gòu)成?各系統(tǒng)之間關(guān)系如何? 答：電鏡一般是由電子光學(xué)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和供電系統(tǒng)三大部分組成。其中電子光學(xué)系統(tǒng)是其核心，其他系統(tǒng)為輔助系統(tǒng)。2 照明系統(tǒng)的作用是什么?它應(yīng)滿足什么要求? 答：照明系統(tǒng)包括電子槍和聚光鏡2個(gè)主要部件，它的功用主要在于向樣品及成像系統(tǒng)提供亮度足夠的光源。電子束流，對(duì)它的要求是輸出的電子束波長單一穩(wěn)定，亮度均勻一致，調(diào)整方便，像散小。它應(yīng)滿足明場和暗場成像需求。（劉：產(chǎn)生發(fā)射會(huì)聚出一定能量的電子束，發(fā)射的電流穩(wěn)定性要好，電流組打狗，電子束能量集中，電子束相干

5、性好，單色性好。）3 成像系統(tǒng)的主要構(gòu)成及其特點(diǎn)是什么? 答：成像系統(tǒng)主要由物鏡、中間鏡和投影鏡及物鏡光闌和選區(qū)光闌組成物鏡：強(qiáng)激磁短焦距，放大倍數(shù)高，100300倍中間鏡：弱激磁長焦距，放大倍數(shù)020倍，當(dāng)放大倍數(shù)大于1，用來進(jìn)一步放大物象，小于1用來縮小物象投影鏡：強(qiáng)激磁短焦距，激磁電流固定，景深焦長很大物鏡光闌：裝在物鏡后焦面，直徑20-120um，無磁金屬制成。選區(qū)光闌：裝在物鏡像平面上，直徑20-400um.4 分別說明成像操作與衍射操作時(shí)各級(jí)透鏡(像平面與物平面)之間的相對(duì)位置關(guān)系，并畫出光路圖。 答：成像：試樣在物鏡的物平面上，物鏡的像平面是中間鏡的物平面，中間鏡的像平面是投影鏡

6、的物平面。 衍射：試樣在物鏡的物平面上，物鏡的后焦面是中間鏡的物平面，中間鏡的像平面是投影鏡的物平面。5說明多晶、單晶及非晶衍射花樣的特征及形成原理。答：單晶：明銳，周期性排布的衍射斑點(diǎn)，可以找到一個(gè)平行四方形，通過平移這個(gè)平行四邊形，可得所有像每一個(gè)斑點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)面，可視為倒易面的投影，因此具有周期性。多晶：樣品中各晶粒同名晶面倒易點(diǎn)集合形成倒易球面，倒易球面與反射球相交為圓環(huán)，因此各晶粒同名面形成以入射電子束軸2為半錐角的衍射圓錐，各圓錐與感光平板相交，形成衍射圓環(huán)像。明銳的衍射環(huán)，或由斑點(diǎn)組成的環(huán)，同一組晶面倒易矢量因位相不同形成倒易球，與反射球相交成環(huán)。非晶：模糊的環(huán)帶，晶面隨機(jī)分布，衍

7、射無規(guī)律性。6制備薄膜樣品的基本要求是什么?具體工藝過程如何?雙噴減薄與離子減薄各適用于制備什么樣品?答：樣品的基本要求：1）薄膜樣品的組織結(jié)構(gòu)必須和大塊樣品相同，在制備過程中，組織結(jié)構(gòu)不變化；2）樣品相對(duì)于電子束必須有足夠的透明度3）薄膜樣品應(yīng)有一定強(qiáng)度和剛度，在制備、夾持和操作過程中不會(huì)引起變形和損壞；4）在樣品制備過程中不允許表面產(chǎn)生氧化和腐蝕。樣品制備的工藝過程  1) 切薄片樣品2) 預(yù)減薄3) 終減薄離子減?。?）不導(dǎo)電的陶瓷樣品2）要求質(zhì)量高的金屬樣品3）不宜雙噴電解的金屬與合金樣品雙噴電解減?。?）不易于腐蝕的裂紋端試樣2）非粉末冶金試樣3）組織中各相電解性能相差不大

8、的材料4）不易于脆斷、不能清洗的試樣7 什么是衍射襯度?它與質(zhì)厚襯度有什么區(qū)別?答：由于樣品中不同位相的衍射條件不同而造成的襯度差別叫衍射襯度。它與質(zhì)厚襯度的區(qū)別：（1) 質(zhì)厚襯度是建立在原子對(duì)電子散射理論基礎(chǔ)上的，而衍射襯度則是利用電子通過不同位相粒時(shí)的衍射成像原理而獲得的襯度，利用了布拉格衍射角。（2) 質(zhì)厚襯度利用樣品薄膜厚度的差別和平均原子序數(shù)的差別來獲得襯度，而衍射襯度則是利用不同晶粒的晶體學(xué)位相不同來獲得襯度。（3) 質(zhì)厚襯度應(yīng)用于非晶體復(fù)型樣品成像中，而衍射襯度則應(yīng)用于晶體薄膜樣品成像中。（衍射襯度：由于晶體薄膜的不同部位滿足布拉格衍射條件的程度有差異以及結(jié)構(gòu)振幅不同而形成電子圖

9、像反差。它僅屬于晶體物質(zhì)，對(duì)于非晶體試樣是不存在的。質(zhì)厚襯度：由于試樣的質(zhì)量和厚度不同，各部分對(duì)入射電子發(fā)生相互作用，產(chǎn)生的吸收與散射程度不同，而使得透射電子束的強(qiáng)度分布不同形成反差。 區(qū)別：衍射襯度利用不同晶粒晶體學(xué)位相不同獲得襯度，利用于晶體薄膜樣品中；質(zhì)厚襯度利用薄膜樣品厚度差別和原子序數(shù)差別來獲得襯度，利用于非晶體復(fù)型樣品成像中）8圖說明衍襯成像原理，并說明什么是明場像、暗場像和中心暗場像。（圖）答：設(shè)薄膜有A、B兩晶粒B內(nèi)的某(hkl)晶面嚴(yán)格滿足Bragg條件，或B晶粒內(nèi)滿足“雙光束條件”，則通過(hkl)衍射使入射強(qiáng)度I0分解為Ihkl和IO-Ihkl兩部分A晶粒內(nèi)所有晶面與Br

10、agg角相差較大，不能產(chǎn)生衍射。在物鏡背焦面上的物鏡光闌，將衍射束擋掉，只讓透射束通過光闌孔進(jìn)行成像（明場），此時(shí)，像平面上A和B晶粒的光強(qiáng)度或亮度不同，分別為IA » I0IB » I0 - IhklB晶粒相對(duì)A晶粒的像襯度為明場成像： 只讓中心透射束穿過物鏡光欄形成的衍襯像稱為明場鏡。 暗場成像：只讓某一衍射束通過物鏡光欄形成的衍襯像稱為暗場像。 中心暗場像：入射電子束相對(duì)衍射晶面傾斜角，此時(shí)衍射斑將移到透鏡的中心位置，該衍射束通過物鏡光欄形成的衍襯像稱為中心暗場成像。 9 什么是消光距離?影響晶體消光距離的主要物性參數(shù)和外界條件參數(shù)是什么?（公式）答：消光距離：由于透

11、射波和衍射波強(qiáng)烈的動(dòng)力學(xué)相互作用結(jié)果，使I0和Ig在晶體深度方向上發(fā)生周期性的振蕩，此振蕩的深度周期叫消光距離。（衍射束的強(qiáng)度從0逐漸增加到最大，接著又變?yōu)?時(shí)在晶體中經(jīng)過的距離。）影響因素：晶胞體積，結(jié)構(gòu)因子，Bragg角，電子波長。（劉：物性參數(shù)：晶胞體積 操作反射的結(jié)構(gòu)振幅外界參數(shù)：入射電子波波長（加速電壓） 電子流與晶面形成半衍射角）10 衍襯運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本假設(shè)及其意義是什么?怎樣做才能滿足或接近基本假設(shè)?答：（1）、忽略樣品對(duì)電子束的吸收和多重散射 。（2）、不考慮衍射束和透射束間的交互作用。即對(duì)襯度有貢獻(xiàn)的衍射束，其強(qiáng)度相對(duì)于入射束強(qiáng)度是非常小的 。（3）、雙光束近似意味著：a) 存

12、在一個(gè)S值；        b) 具有互補(bǔ)性基本假設(shè)：（4）柱體近似。試樣下表面某點(diǎn)所產(chǎn)生的衍射束強(qiáng)度近似為以該點(diǎn)為中心的一個(gè)小柱體衍射束的強(qiáng)度，柱體與柱體間互不干擾。滿足或接近基本假設(shè)得做到：（1）試樣取向應(yīng)使衍射晶面處于足夠偏離布拉格條件的位置，即S0（2）要采用足夠薄的樣品（劉：采用雙光束近似，只考慮透射束和一束衍射束成像，且兩者強(qiáng)度互補(bǔ)。（2） 認(rèn)為衍射波振幅遠(yuǎn)小于透射波振幅，試樣各處入射電子波振幅與強(qiáng)度都保持不變，只需計(jì)算衍射波的振幅與強(qiáng)度變化。（3） 假定電子束在晶體內(nèi)多次反射和吸收忽略不計(jì)。（4） 假設(shè)相鄰兩入

13、射束之間無相互作用，可將入射范圍看作一圓柱體，只可考慮沿柱體軸向上的衍射強(qiáng)度的變化，柱體出射角衍射強(qiáng)度只與考慮的柱體內(nèi)結(jié)構(gòu)內(nèi)容與衍射強(qiáng)度有關(guān)。 當(dāng)試樣很薄，電子速度很快，布拉格反射角2很小時(shí)接近假設(shè)條件。）11 舉例說明理想晶體衍襯運(yùn)動(dòng)學(xué)基本方程在解釋衍襯圖像中的應(yīng)用。當(dāng)偏離矢量為定值時(shí)，Ig隨t的變化，按余弦周期變化形成明暗相間的條紋，同一條紋對(duì)應(yīng)的厚度是相同的，深度周期為1/s。12什么是缺陷不可見判據(jù)?如何用不可見判據(jù)來確定位錯(cuò)的布氏矢量?答：缺陷不可見判據(jù)是指：=0確定位錯(cuò)的布氏矢量可按如下步驟：找到兩個(gè)操作反射g1和g2，其成像時(shí)位錯(cuò)均不可見，則必有g(shù)1·b=0，g2

14、83;b=0.這就是說，b應(yīng)該在g1和g2所對(duì)應(yīng)的晶面（h1k1l1）和（h2k2l2）內(nèi)，即b應(yīng)該平行于這兩個(gè)晶面的交線，b=g1g2，再利用晶面定律可以求出b的指數(shù)。至于b的大小，通?？扇∵@個(gè)方向上的最小點(diǎn)陣矢量。13 寫出電子束入射固體晶體表面激發(fā)出的三種物理信號(hào)，它們有哪些特點(diǎn)和用途?答：主要有六種：1)背散射電子:能量高；來自樣品表面幾百nm深度范圍；其產(chǎn)額隨原子序數(shù)增大而增多.用作形貌分析、成分分析以及結(jié)構(gòu)分析。2)二次電子:能量較低；來自表層510nm深度范圍；對(duì)樣品表面化狀態(tài)十分敏感。不能進(jìn)行成分分析.主要用于分析樣品表面形貌。6)俄歇電子:各元素的俄歇電子能量值很低；來自樣品

15、表面12nm范圍。它適合做表面分析。非表面3)吸收電子:其襯度恰好和SE或BE信號(hào)調(diào)制圖像襯度相反;與背散射電子的襯度互補(bǔ)。吸收電子能產(chǎn)生原子序數(shù)襯度，即可用來進(jìn)行定性的微區(qū)成分分析.4) 透射電子：透射電子信號(hào)由微區(qū)的厚度、成分和晶體結(jié)構(gòu)決定.可進(jìn)行微區(qū)成分分析。5)特征X射線: 用特征值進(jìn)行成分分析，來自樣品較深的區(qū)域 14掃描電鏡的成像原理與透射電鏡有何不同? 答：掃描電鏡成像原理：掃描電鏡利用聚焦電子束在樣品表面逐點(diǎn)掃描，與樣品作用產(chǎn)生各種物理信號(hào)，如俄歇電子，二次電子，背散射電子，特征X射線等，這些信號(hào)經(jīng)檢測器接收，放大，并轉(zhuǎn)換成調(diào)制信號(hào)，最后在熒光屏上顯示反映樣品表面各種特征的圖像

16、，不會(huì)產(chǎn)生衍射像。透射鏡成像原理：1）所以從同一點(diǎn)出發(fā)的不同方向的電子，經(jīng)透鏡作用后，交于像平面一點(diǎn)，構(gòu)成相應(yīng)像。2）從不同物點(diǎn)出發(fā)的同方向同樣相位的電子，經(jīng)透鏡作用后，會(huì)聚于焦平面上一點(diǎn)，構(gòu)成與試樣像對(duì)應(yīng)的散射花樣，利用透過樣品并攜帶其結(jié)構(gòu)信息的電子逐步放大成像。（TEM：入射電子與試樣中原子相互作用，發(fā)生彈性散射或非彈性散射，最后離開試樣，并通過各層透鏡的作用最后在顯示屏上顯示出不同的放大了的花樣和象。SEM：電子束打在試樣上你，激發(fā)出各種信號(hào)，信號(hào)強(qiáng)度取決于試樣表面形貌、受激區(qū)域成分和晶體取向，在試樣附近的探測器接受這些信號(hào)，經(jīng)處理放大后，輸送到顯像管調(diào)制亮度。SEM的成像過程與TEM的

17、成像原理是完全不同的。TEM是利用透射電子經(jīng)電磁透鏡成像；SEM的成像不需要成像透鏡，它是采集電子束激發(fā)樣品的信息（主要是二次電子）和反彈回來的背散射電子，類似于電視顯像過程，其圖像按一定時(shí)間空間順序逐點(diǎn)形成，并在鏡體外顯像管上顯示。）15二次電子像和背散射電子像在顯示表面形貌襯度時(shí)有何相同與不同之處? 答：二次電子像顯示表面形貌襯度時(shí)：1）凸出的尖棱，小粒子以及比較陡的斜面處SE產(chǎn)額較多，在熒光屏上這部分的亮度較大。2）平面上的SE產(chǎn)額較小，亮度較低。3）在深的凹槽底部盡管能產(chǎn)生較多二次電子，使其不易被控制到，因此相應(yīng)襯度也較暗。背散射電子像顯示表面形貌襯度時(shí)：1）用BE進(jìn)行形貌分析時(shí)，其分

18、辨率遠(yuǎn)比SE像低。2）BE能量高，以直線軌跡逸出樣品表面，對(duì)于背向檢測器的樣品表面，因檢測器無法收集到BE而變成一片陰影，因此，其圖象襯度很強(qiáng)，襯度太大會(huì)失去細(xì)節(jié)的層次，不利于分析。因此，BE形貌分析效果遠(yuǎn)不及SE，故一般不用BE信號(hào)。16 當(dāng)電子束入射重元素和輕元素時(shí)，其作用體積有何不同?各自產(chǎn)生的信號(hào)的分辨率有何特點(diǎn)?答：1.輕元素：電子束進(jìn)入輕元素樣品表面后會(huì)造成一個(gè)滴狀作用體積。入射電子束在被樣品吸收或散射出樣品表面之前將在這個(gè)體積中活動(dòng)。俄歇電子和二次電子因其本身能量較低以及平均自由程很短，只能在樣品的淺層表面內(nèi)逸出，在一般情況下能激發(fā)出俄歇電子的樣品表層厚度約為0.5-2nm，激發(fā)

19、二次電子的層深為5-10nm范圍。入射電子束進(jìn)入淺層表面時(shí)，尚未向橫向擴(kuò)展開來，因此，俄歇電子和二次電子只能在一個(gè)和入射電子束斑直徑相當(dāng)?shù)膱A柱體內(nèi)被激發(fā)出來，因?yàn)槭咧睆骄褪且粋€(gè)成像檢測單元（像點(diǎn)）的大小，所以這兩種電子的分辨率就相當(dāng)于束斑的直徑。2.重元素：電子束入射重元素樣品中時(shí)，作用體積不呈滴狀，而是半球狀。電子束進(jìn)入表面后立即向橫向擴(kuò)展，因此在分析重元素時(shí)，即使電子束的束斑很細(xì)小，也不能達(dá)到較高的分辨率，此時(shí)二次電子的分辨率和背散射電子的分辨率之間的差距明顯變小。17二次電子像景深很大；樣品凹坑底部都能清楚地顯示出來，從而使圖像的立體感很強(qiáng)，其原因何在?答：二次電子像立體感很強(qiáng)這是因?yàn)?/p>

20、1）凸出的尖棱，小粒子以及比較陡的斜面處SE產(chǎn)額較多，在熒光屏上這部分的亮度較大。2）平面上的SE產(chǎn)額較小，亮度較低。3）在深的凹槽底部盡管能產(chǎn)生較多二次電子，使其不易被控制到，因此相應(yīng)襯度也較暗。18. 要在觀察斷口形貌的同時(shí)，分析斷口上粒狀?yuàn)A雜物的化學(xué)成分，選用什么儀器?用怎樣的操作方式進(jìn)行具體分析?答：要在觀察斷口形貌的同時(shí)，分析斷口上粒狀?yuàn)A雜物的化學(xué)成分，應(yīng)選用配置有波譜儀或能譜儀的掃描電鏡。具體的操作分析方法是：先掃描不同放大倍數(shù)的二次電子像，觀察斷口的微觀形貌特征，選擇并圈定斷口上的粒狀?yuàn)A雜物，然后用波譜儀或能譜儀定點(diǎn)分析其化學(xué)成分（確定元素的種類和含量）。19舉例說明電子探針的三

21、種工作方式(點(diǎn)、線、面)在顯微成分分析中的應(yīng)用。答：（1）電子探針定點(diǎn)分析： 將電子束固定在要分析的微區(qū)上用波譜儀分析時(shí)，改變分光晶體和探測器的位置，即可得到分析點(diǎn)的X射線譜線；用能譜儀分析時(shí)，幾分鐘內(nèi)即可直接從熒光屏（或計(jì)算機(jī)）上得到微區(qū)內(nèi)全部元素的譜線（2）電子探針線分析： 將譜儀（波、能）固定在所要測量的某一元素特征X射線信號(hào)（波長或能量）的位置把電子束沿著指定的方向作直線軌跡掃描，便可得到這一元素沿直線的濃度分布情況。改變位置可得到另一元素的濃度分布情況。 （3）電子探針面分析： 電子束在樣品表面作光柵掃描，將譜儀（波、能）固定在所要測量的某一元素特征X射線信號(hào)（波長或能量）的位置，此

22、時(shí)，在熒光屏上得到該元素的面分布圖像。改變位置可得到另一元素的濃度分布情況。也是用X射線調(diào)制圖像的方法20. 電子探針儀與掃描電鏡有何異同?電子探針儀如何與掃描電鏡和透射電鏡配合進(jìn)行組織結(jié)構(gòu)與微區(qū)化學(xué)成分的同位分析?答：相同點(diǎn)：（1） 兩者鏡筒和樣品室無本質(zhì)區(qū)別。（2） 都是利用電子束轟擊固體樣本產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行分析。 不同點(diǎn)：（1） 電子探針檢測的是特征X射線，掃描電鏡可以檢測多種信號(hào)，一般利用二次電子信號(hào)進(jìn)行形貌分析。（2） 電子探針得到的是元素分布的圖像，用于成分分析；掃描電鏡得到的是表面形貌的圖像。電子探針用來成分分析，透射電鏡成像操作用來組織形貌分析，衍射操作用來晶體結(jié)構(gòu)分析，掃描電鏡

23、用來表面形貌分析。21. 波譜儀和能譜儀各有什么優(yōu)缺點(diǎn)?答：波譜儀：用來檢測X射線的特征波長的儀器。能譜儀：用來檢測X射線的特征能量的儀器。優(yōu)點(diǎn)：（1）能譜儀探測X射線的效率高。 （2）在同一時(shí)間對(duì)分析點(diǎn)內(nèi)所有元素X射線電子的能量進(jìn)行測定和技數(shù)，在幾分鐘內(nèi)可得到定性分析結(jié)果，而波譜儀只能逐個(gè)測量每種元素特征波長。 （3）結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性和重現(xiàn)性都很好。 （4）不必聚焦，對(duì)樣品表面無特殊要求，適于粗糙表面分析。缺點(diǎn)：（1）分辨率低。 （2）能譜儀只能分析原子序數(shù)大于11的元素，而波譜儀可測定原子序數(shù)從4到92之間的所有元素。 （3）能譜儀的Si（Li）探頭必須保持在低溫態(tài)，因此必須時(shí)時(shí)用液氮冷卻

24、。 22. 某多晶體的電鏡衍射圖中，有八個(gè)衍射環(huán)，R從小到大讀數(shù)依次等于628、727、1029、1205、1257、1462、1587、1631mm，若該晶體屬于立方晶系，能否判斷該樣品的點(diǎn)陣類型?答：衍射環(huán)半徑平方之比為3:4:8:11:12:16:19:20，對(duì)面心點(diǎn)陣而言只有h、k、l為全奇或全偶時(shí)才能發(fā)生衍射，該比例符合面心立方的衍射規(guī)律，因此比該樣品應(yīng)為面心立方。23.透射電鏡的電子光學(xué)系統(tǒng)（鏡筒）包括哪幾個(gè)部分，分別指出電子槍、聚光鏡、物鏡、中間鏡、投影鏡和照相機(jī)各屬于哪個(gè)部分；指出物鏡光闌和選區(qū)光闌所在的位置。答：電子光學(xué)系統(tǒng)包括照明部分、成像放大部分和顯像部分。電子槍聚光鏡屬

25、于照明部分，物鏡、中間鏡和投影鏡屬于成像放大部分，照相機(jī)屬于顯像部分。物鏡光闌位于物鏡的后焦面，選區(qū)光闌位于物鏡的像平面。24.電磁透鏡的像差包括哪幾種，分別說明它們產(chǎn)生的原因及消除的方法。答：像差分為球差,像散,色差.球差是磁透鏡中心區(qū)和邊沿區(qū)對(duì)電子的折射能力不同引起的. 增大透鏡的激磁電流可減小球差.像散是由于電磁透鏡的周向磁場不非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱引起的.使用附加弱磁場的電磁消象散器來矯正。色差是電子波的波長或能量發(fā)生一定幅度的改變而造成的. 使用薄試樣和小孔徑光闌將散射角大的非彈性散射電子擋掉，將有助于減小色散、 穩(wěn)定加速電壓和透鏡電流可減小色差25.透射電鏡中有哪些主要光闌，在什么位置？其作用

26、如何？答：主要有三種光闌：聚光鏡光闌。在雙聚光鏡系統(tǒng)中，該光闌裝在第二聚光鏡下方，作用：限制照明孔徑角。物鏡光闌。安裝在物鏡后焦面。作用：提高像襯度：減小孔徑角，從而減小像差：進(jìn)行暗場成像。選區(qū)光闌：放在物鏡的像平面位置。作用：對(duì)樣品進(jìn)行微曲衍射分析。27.試分析位錯(cuò)線像總是出現(xiàn)在它的實(shí)際位置的一側(cè)或另一側(cè)的成因。答：位錯(cuò)的襯度是由位錯(cuò)線附近點(diǎn)陣畸變引起的，而位錯(cuò)線本身偏移矢量不發(fā)生變化，只有在其附近某處晶面的偏離矢量為0，產(chǎn)生位錯(cuò)線的像，從而偏離位錯(cuò)線的實(shí)際位置。27. 試分析位錯(cuò)線像總是出現(xiàn)在它的實(shí)際位置的一側(cè)或另一側(cè)的成因。如果(hkl)是由于位錯(cuò)線D而引起局部畸變的一組晶面,并以它作為

27、操作反射用于成象.其該晶面于布拉格條件的偏移參量為S0,并假定S0>0,則在遠(yuǎn)離位錯(cuò)線D的區(qū)域(如A和C位置,相當(dāng)于理想晶體)衍射波強(qiáng)度I(即暗場中的背景強(qiáng)度).位錯(cuò)引起它附近晶面的局部轉(zhuǎn)動(dòng),意味著在此應(yīng)變場范圍內(nèi),(hkl)晶面存在著額外的附加偏差S.離位錯(cuò)線愈遠(yuǎn), S愈小,在位錯(cuò)線右側(cè)S>0,在其左側(cè)S<0,于是,參看上圖b),c),在右側(cè)區(qū)域內(nèi)(例如B位置),晶面的總偏差S0+S>S0,使衍襯強(qiáng)度IB<I; 而在左側(cè),由于S0與S符號(hào)相反,總偏差S0+S<S0,且在某個(gè)位置(例如D)恰巧使S0+S=0,衍射強(qiáng)度I D=Imax. 這樣,在偏離位錯(cuò)線實(shí)際

28、位置的左側(cè),將產(chǎn)生位錯(cuò)線的象(暗場中為亮線,明場相反).6、 掃描電鏡的成像原理與透射電鏡有何不同？請(qǐng)寫出二種主要可以用作掃描電鏡成像的信號(hào)，比較這二種信號(hào)成像時(shí)的分辨率有何不同？并用圖示的方法解釋引起分辨率差異的原因。答：掃描電鏡利用電子束與樣品作用激發(fā)各種物理信號(hào)，如俄歇電子，二次電子，背散射電子等，反應(yīng)樣品表面形貌，而透射電鏡利用穿過樣品的電子束的會(huì)聚等反應(yīng)樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)，二次電子，背散射電子，二次電子反應(yīng)樣品形貌襯度，背散射電子反應(yīng)原子序數(shù)，二次電子信號(hào)的分辨率更高，如圖所示，在入射電子轟擊下，只有表層下510A0厚度內(nèi)激發(fā)出的二次電子才有可能逸出表面，這樣的深度內(nèi)電子基本上還是按入射方

29、向前進(jìn)，因此二次電子發(fā)射的廣度與入射電子束直徑相差不多，而被散射電子則不然，它是入射電子在試樣內(nèi)經(jīng)過一次或幾次大角度散射后離開試樣表面的電子，具有較高能量，因此可以從試樣較深部位射出，它在試用內(nèi)部接近完全擴(kuò)散廣度較入射電子束直徑大若干倍，所以二次電子像分辨率比背散射電子象高的多。7、 根據(jù)衍襯成像的運(yùn)動(dòng)學(xué)理論可知，衍射束強(qiáng)度為。試從衍襯運(yùn)動(dòng)學(xué)角度來解釋在樣品觀察時(shí)，為什么會(huì)出現(xiàn)等厚條紋現(xiàn)象？解：= 由上式得，在理想晶體中，當(dāng)偏離矢量為常數(shù)時(shí)，電子衍射強(qiáng)度隨傳播深度作余弦變化，在襯度相上觀察到明暗相間的條紋，即等厚條紋。8、 根據(jù)衍襯成像的運(yùn)動(dòng)學(xué)理論可知，衍射束強(qiáng)度為。試從衍襯運(yùn)動(dòng)學(xué)角度來解釋在樣品觀察時(shí)（當(dāng)樣品