現(xiàn)代材料分析測(cè)試技術(shù)材料分析測(cè)試技術(shù)-展示頁
2025-03-02 10:03本頁面
【正文】 ? 除了電磁波譜外 ， 在物質(zhì)波中 ， 電子波不僅具有短波長(zhǎng) ，而且存在使之發(fā)生折射聚焦的物質(zhì) 。 但是 ， 迄今為止還沒有找到能使 X射線改變方向 、 發(fā)生折射和聚焦成象的物質(zhì) ， 也就是說還沒有 X射線的透鏡存在 。 但是大多數(shù)物質(zhì)都強(qiáng)烈地吸收紫外光 ， 因此紫外光難以作為照明光源 。 如何提高顯微鏡的分辨率 ? 根據(jù)式 （ 13） ， 要想提高顯微鏡的分辨率 ， 關(guān)鍵是降低照明光源的波長(zhǎng) 。 ? 光學(xué)顯微鏡的放大倍數(shù)可以做的更高 ， 但是 ， 高出的部分對(duì)提高分辨率沒有貢獻(xiàn) ， 僅僅是讓人眼觀察更舒服而已 。 這個(gè)放大倍數(shù)稱之為有效放大倍數(shù) 。 ? 一般地 ， 人眼的分辨本領(lǐng)是大約 ， 光學(xué)顯微鏡的最大分辨率大約是 。半波長(zhǎng)是光學(xué)顯微鏡分辨率的理論極限 。 由式 11得： MRr 00 ?? 即 ??s nr ??對(duì)于光學(xué)透鏡，當(dāng) n?sinα 做到最大時(shí)（ n≈ ， α≈70 75176。 因此通常以Airy斑的第一暗環(huán)的半徑來衡量其大小 。 ? 測(cè)量結(jié)果表明 Airy斑的強(qiáng)度大約 84%集中在中心亮斑上 ，其余分布在周圍的亮環(huán)上 。 一個(gè)理想的物點(diǎn) ， 經(jīng)過透鏡成像時(shí) ， 由于衍射效應(yīng) ， 在像平面上形成的不再是一個(gè)像點(diǎn) ， 而是一個(gè)具有一定尺寸的中央亮斑和周圍明暗相間的圓環(huán)所構(gòu)成的Airy斑 。 人類認(rèn)識(shí)微觀世界的能力從此有了長(zhǎng)足的發(fā)展 。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ， 光學(xué)顯微鏡因其有限的分辨本領(lǐng)而難以滿足許多微觀分析的需求 。但它的能力是有限的 ， 如果兩個(gè)細(xì)小物體間的距離小于 ， 眼睛就無法把它們分開 。 2022年版 5） 葉恒強(qiáng) 編著 。 《 透射電子顯微學(xué) 》 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 。 《 材料分析測(cè)試技術(shù) —— 材料 X射線與電子顯微分析 》 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 。 電子顯微分析技術(shù) 主要要求： 1)掌握透射電鏡分析 、 掃描電鏡分析和表面分析技術(shù)及其在材料研究領(lǐng)域的應(yīng)用； 2） 了解電子與物質(zhì)的交互作用以及電磁透鏡分辨率的影響因素； 3） 了解透射電鏡的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 ， 掌握電子衍射分析及衍射普標(biāo)定 、 薄膜樣品的制備及其透射電子顯微分析； 4） 了解掃描電鏡的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理 ， 掌握原子序數(shù)襯度 、 表面形貌襯度及其在材料領(lǐng)域的應(yīng)用；了解波譜儀 、 能譜儀的結(jié)構(gòu)及工作原理 ， 初步掌握電子探針分析技術(shù)； 5） 對(duì)表面成分分析技術(shù)有初步了解； 6） 了解電子顯微技術(shù)的新進(jìn)展及實(shí)驗(yàn)方法的選擇； 參考書： 1） 常鐵軍 ， 祁欣 主編 。本部分的主要目的： 介紹透射電鏡分析 、 掃描電鏡分析 、 表面成分分析及相關(guān)技術(shù)的基本原理 ， 了解透射電鏡樣品制備和分析的基本操作和步驟 ， 掌握掃描電鏡在材料研究中的應(yīng)用技術(shù) 。 在介紹基本原理的基礎(chǔ)上 ， 側(cè)重分析技術(shù)的應(yīng)用 ！ 講課 18學(xué)時(shí) ， 實(shí)驗(yàn)： 4學(xué)時(shí) ， 考試 2學(xué)時(shí) 。 《 材料近代分析測(cè)試方法 》 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社； 2） 周玉 ， 武高輝 編著 。 1998版 3） 黃孝瑛 編著 。 1987版 4） 進(jìn)藤 大輔 ， 及川 哲夫 合著 . 《 材料評(píng)價(jià)的分析電子顯微方法 》 冶金工業(yè)出版社 。 《 材料界面結(jié)構(gòu)與特性 》 科學(xué)出版社 ， 1999版 引言 眼睛是人類認(rèn)識(shí)客觀世界的第一架 “ 光學(xué)儀器 ” 。 光學(xué)顯微鏡的發(fā)明為人類認(rèn)識(shí)微觀世界提供了重要的工具 。 上世紀(jì) 30年代后 ， 電子顯微鏡的發(fā)明將分辨本領(lǐng)提高到納米量級(jí) ， 同時(shí)也將顯微鏡的功能由單一的形貌觀察擴(kuò)展到集形貌觀察 、 晶體結(jié)構(gòu) 、 成分分析等于一體 。 光學(xué)顯微鏡的分辨率 由于光波的波動(dòng)性 ， 使得由透鏡各部分折射到像平面上的像點(diǎn)及其周圍區(qū)域的光波發(fā)生相互干涉作用 ， 產(chǎn)生衍射效應(yīng) 。 如圖 11所示 。 由于周圍亮環(huán)的強(qiáng)度比較低 ，一般肉眼不易分辨 ， 只能看到中心亮斑 。 根據(jù)衍射理論推導(dǎo) ， 點(diǎn)光源通過透鏡產(chǎn)生的 Airy斑半徑 R0的表達(dá)式為： MnR ??s ?（ 11） 圖 11 兩個(gè)電光源成像時(shí)形成的 Airy斑 (a)Airy斑； (b)兩個(gè) Airy斑靠近到剛好能分開的臨界距離是強(qiáng)度的疊加 ? 通常把兩個(gè) Airy斑中心 間距 等于 Airy斑半徑時(shí) ， 物平面上相應(yīng)的兩個(gè)物點(diǎn)間距 （ Δr 0） 定義為透鏡能分辨的最小間距 ， 即透鏡分辨率 （ 也稱分辨本領(lǐng) ） 。 ），式（ 12）簡(jiǎn)化為： 20???r （ 13） （ 12） 透鏡分辨率 有效放大倍數(shù) ? 上式說明 ， 光學(xué)透鏡的分辨本領(lǐng)主要取決于照明源的波長(zhǎng) 。 可見光的最短波長(zhǎng)是 390nm， 也就是說光學(xué)顯微鏡的最高分辨率是 ≈ 200nm。 把 放大到 分辨的放大倍數(shù)是 1000倍 。 光學(xué)顯微鏡的分辨率在 時(shí) ， 其有效放大倍數(shù)是 1000倍 。所以光學(xué)顯微鏡的放大倍數(shù)一般最高在 10001500之間 。 ? 順著電磁波譜朝短波長(zhǎng)方向?qū)ふ?， 紫外光的波長(zhǎng)在 13390nm之間 ， 比可見光短多了 。 ? 更短的波長(zhǎng)是 X射線 。 因此 X射線也不
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