【正文】 像清晰度。 （二）真空系統(tǒng) 74 10~10 ??1. 透射電鏡電源 ：一是供給電子槍的高壓部分， 二是供給電磁透鏡的低壓穩(wěn)流部分。要求供電 系統(tǒng)產(chǎn)生 高穩(wěn)定 的 加速電壓 和透鏡所需的 激磁電流 。 （三）供電系統(tǒng) 作用： 承載樣品，并使之在物鏡極靴孔內(nèi)平移、傾斜、旋轉(zhuǎn)，尋找觀察區(qū)。 二、 主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理 樣品臺 電鏡觀察時(shí)樣品受到的影響： (1)真空的影響 含有揮發(fā)溶劑或易升華的試樣必須冷凍后觀察。觀察有機(jī)物或聚合物試樣時(shí)，為防止電子束對試樣的損 傷和污染，應(yīng)提高電壓。 三、 透射電鏡樣品的制備 透射電鏡樣品的要求： 1. 樣品必須對電子束透明；通常樣品觀察區(qū)厚度控制在 100～ 200nm。 主要方法： 復(fù)型、電解雙噴、離子薄化。 1. 制備復(fù)型材料應(yīng)具備的條件 （ 1）無結(jié)構(gòu)的非晶態(tài)材料 ；因晶體衍射產(chǎn)生的襯度會干擾復(fù) 型表面形貌的分析。 （ 3）復(fù)型材料應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度，良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電 和耐電子轟擊的能力。把這層塑料薄膜小心地從樣 品表面上揭下來，剪成對角線小于 3mm 的小方塊后，就可以放在直徑為 3mm的 專用銅網(wǎng)上，進(jìn)行透射電子顯微分析。 復(fù)型前，樣品表面必須充分清洗，否則會使負(fù)復(fù)型的圖像失真。蒸發(fā)沉積層的厚度可用放在 金相樣品旁邊的乳白瓷片的顏色變化來估計(jì)。一般情況 下，瓷片呈淺棕色時(shí)，碳膜的厚度正好符合要 求。不同材料的樣品選用不同的電解 液、拋光電壓和電流密度。化學(xué)分離時(shí)，最常用的溶液是氫氟酸雙氧水溶液。 一級復(fù)型 （一）復(fù) 型 指標(biāo) 厚度 是否破壞樣品 分辨率 塑料復(fù)型 不均 不破壞 較低 碳復(fù)型 較均勻 破壞 較高 塑料一級復(fù)型和碳一級復(fù)型的特點(diǎn)比較 （一）復(fù) 型 塑料－碳二級復(fù)型過程： (1)在樣品表面滴一滴丙酮，將 A． C．紙 (酯酸纖維素薄膜 )覆蓋 其上，適當(dāng)按壓形成不夾氣泡的一級復(fù)型，圖 a。 塑料－碳二級復(fù)型 （一）復(fù) 型 (3)將固定好復(fù)型的玻璃片連同一 白瓷片置于真空鍍膜室中。碳膜厚度當(dāng)白色瓷片表面變 為淺棕色為宜。將該玻璃片放入丙酮液中，復(fù) 合復(fù)型的 A． C．紙 (即一級復(fù)型 ) 在丙酮中將逐漸被溶解，同時(shí)適當(dāng) 加熱以溶解石蠟，圖 (d)。由于水的表面張力使 碳膜舒展漂起，撈起、干燥后即可， 圖 (e)。 ? 粉末樣品的制備 ? 膠粉混合法 在干凈玻璃上滴火棉膠溶液，在膠液上放少許粉末并攪勻，再用另一塊 玻璃對研后突然抽開，膜干后劃成小方塊，在水面上下空插，膜片逐漸脫落， 用銅網(wǎng)撈出待用； ? 支持膜分散粉末法 將火棉膠或碳膜放在銅網(wǎng)上，再將粉末均勻地分布在膜上送入電鏡觀察 。 φ3mm 的圓片 （ 1）塑性好且對機(jī)械損傷要求不高時(shí)用沖床沖??； （ 2）脆性材料采用：電火花（導(dǎo)體）、超聲波鉆及研磨鉆。 （二）直接樣品的制備 美國 Ganden公司 1993年制造的 Model 600 CDIF雙離子減薄器 ，包括四部分 : 主工作室 , 氣體控制系統(tǒng) , 真空系統(tǒng)和電路系統(tǒng)。 主要用于制備陶瓷、金屬等無機(jī)材料 TEM試樣，可以獨(dú)立減薄制作兩個(gè)φ 3mm, 厚度小于。 40176。 特點(diǎn)： 制樣速度快，損傷 小，條件合適時(shí)，制 備出的樣品可直接進(jìn) 行透射電鏡觀察。但在以下方面 的研究中卓有成效： ； ； 。 高分子 乳液顆粒形態(tài) 觀察 高分子乳液顆粒形態(tài) 種子聚合乳液 顆粒的核 — 殼結(jié)構(gòu) 四、 透射電鏡在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用 第六節(jié) 掃描電子顯微鏡 掃描電鏡實(shí)驗(yàn)工作始于 1935年，第一 臺商品掃描電鏡成于 1965年，分辨率達(dá) 到 25nm，現(xiàn)在已達(dá)到 1nm左右。 一、 掃描 電子顯微鏡的工作原理與構(gòu)造 1. 工作原理 二、 主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理 1. 電子光學(xué)系統(tǒng) 三、 掃描 電鏡樣品的制備 四、 掃描 電鏡在材料研究中的應(yīng)用 第六節(jié) 掃描電子顯微鏡 最高成像分辨率： 15 197。 XL30 SFEG場發(fā)射槍掃描電鏡 配有高性能 X射線能譜儀，能同時(shí)進(jìn)行樣品表層的微區(qū)成分的定性、半定量和定量分析，獲得元素的分布圖。試樣為塊狀或粉 末顆粒，成像信號可以是 二次電子、 背散射電子 或 吸收電子 。由電子槍發(fā) 射的能量為 5～ 35keV的電子，以其交 叉斑（ 50μm ）作為電子源，經(jīng)二級聚 光鏡及物鏡的縮小形成束斑直徑小于 5nm的微細(xì)電子束，在掃描線圈驅(qū)動(dòng) 下，于試樣表面按一定時(shí)間、空間順序 做柵網(wǎng)式掃描。二次電子信號被探 測器收集轉(zhuǎn)換成電訊號，經(jīng)視頻放 大后輸入到顯像管柵極，調(diào)制與入 射電子束同步掃描的顯像管亮度， 得到反映試樣表面形貌的二次電子 像。 （ 2） 場深大 三百倍于光學(xué)顯微鏡 ， 適于粗糙表面和斷口的分析 觀察；圖像富有立體感 、 真實(shí)感 、 易于識別和解釋 。 （ 4） 具有相當(dāng)?shù)姆直媛? 一般為 2～ 6nm， 最高可達(dá) （ 5） 對試樣的電子損傷小 掃描電鏡的電子束流為 10－ 10～ 10－ 12A， 直徑小 （ 3～幾十納米 ） ， 能量小 ， 且在試樣上掃描 并不固定照射 ， 多損傷小 ， 對高分子材料有利； 掃描電鏡的特點(diǎn) 一、掃描電子顯微鏡的工作原理與構(gòu)造 （ 6） 保真性高 相對于透射電鏡的復(fù)型試樣 ， 掃描電鏡可以直接觀察 ， 無假像 。采用雙放大倍數(shù)裝置或圖像選擇器，可在熒光屏上同時(shí)觀察不同放大倍數(shù)的圖像或不同形式的圖像。 （ 9）可使用加熱、冷卻和拉伸等樣品臺進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，觀察在不同環(huán)境條件下的相變及形態(tài)變化等。 掃描電鏡的結(jié)構(gòu) 一、掃描電子顯微鏡的工作原理與構(gòu)造 為獲得信號強(qiáng)度和掃描像（尤其是二次電子像）分 辨率，要求掃描電子束應(yīng)具有較高的亮度和盡可能小的 束斑直徑。 電子光學(xué)系統(tǒng) 二、主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理 作用： 使電子束產(chǎn)生橫向偏轉(zhuǎn)。 掃描系統(tǒng)通過雙偏轉(zhuǎn)線圈控制： 上下偏轉(zhuǎn)線圈同時(shí)起作用時(shí)，電子束在樣品表面 做光柵掃描， X、 y向掃描位移相等，光柵為正方形； 下偏轉(zhuǎn)線圈不起作用時(shí)，末級聚光鏡起二次偏轉(zhuǎn)作用， 電子束在樣品表面擺動(dòng)，做角光柵掃描。常用閃爍計(jì)數(shù)器，用來檢測二次電子背散射電子等信號。 電源系統(tǒng)： 由穩(wěn)壓穩(wěn)流及相應(yīng)的保護(hù)電路組成。 普通熱陰極電鏡要保持優(yōu)于 10－ 2～ 10－ 4Pa。表面受到污染的試樣，要在不破壞試樣表面結(jié)構(gòu)的前提下進(jìn)行適當(dāng)清洗，然后烘干。有些試樣的表面、斷口需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)那治g，才能暴露某些結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，則在侵蝕后應(yīng)將表面或斷口清洗干凈，然后烘干。大小要適合儀器專用樣品座的尺寸 。 3 、粉末試樣的制備 先將導(dǎo)電膠或雙面膠紙粘結(jié)在樣品座上，再均勻地把粉末樣撒在上面，用洗耳球吹去未 粘住的粉末，再鍍上一層導(dǎo)電膜，即可上電鏡觀察。 離子濺射鍍膜與真空鍍膜相比 ， 其 主要優(yōu)點(diǎn) 是： （ 1 ） 裝置結(jié)構(gòu)簡單 ， 使用方便 ， 濺射一次只需幾分鐘 ， 而真空鍍膜則要半個(gè)小時(shí)以 上 。 （ 3 ） 對同一種鍍膜材料 ， 離子濺射鍍膜質(zhì)量好 ， 能形成顆粒更細(xì) 、 更致密 、 更均 勻 、 附著力更強(qiáng)的膜 。為 微區(qū)分析 。 分析特點(diǎn)： ?手段簡化，分析速度快； ?成分分析所需樣品量很少，且為無損分析方法； ?釋譜簡單且不受元素化合狀態(tài)的影響； X射線譜儀： 樣品被激發(fā)的 X射線進(jìn)入譜儀，經(jīng)彎晶展譜后被接收 并記錄下譜線的強(qiáng)度。 第七節(jié) 電子探針 X射線顯微分析 分析原理 莫塞萊定律： 特征 X射線譜的波長 λ與原子序數(shù) Z的 關(guān)系為： C為對特定始、終態(tài)躍遷的常數(shù)， σ為核的屏蔽系數(shù) K系譜線 σ＝ 1。 Si(Li)檢測器的工作原理： X射線光子進(jìn)入探測器后被 Si原子俘獲并發(fā)射一個(gè)高能電子， 產(chǎn)生電子 — 空穴對及相應(yīng)的電荷量，電荷在電容上積分，形成代表 X光子能量的信息（正比）。 能譜儀 第七節(jié) 電子探針 X射線顯微分析 分析特點(diǎn)： ?手段簡化，分析速度快； ?成分分析所需樣品量很少，且為無損分析方法； ?釋譜簡單且不受元素化合狀態(tài)的影響； ?靈敏度高（ 探頭近，未經(jīng)晶體衍射，信號強(qiáng)度損失極少） ?譜線重現(xiàn)性好（無運(yùn)動(dòng)部件，穩(wěn)定性好）。 Si(Li)探頭須保存在液氮冷卻的 低溫狀態(tài)，防治 Li濃度因擴(kuò)散而變化。對于任 意一個(gè)給定的入射角 θ，僅有一個(gè)確定的波長 λ滿足衍 射條件。被激發(fā)的特征 x射線照射到連續(xù) 轉(zhuǎn)動(dòng)的分光晶體上實(shí)現(xiàn)分光，即不同波長的 X射線將在各 自滿足布拉格方程的 2θ方向上被檢測器接受，進(jìn)而展示 適當(dāng)波長范圍以內(nèi)的全部 X射線譜。 由于分光晶體衍射晶面間距固定， 譜儀 θ角轉(zhuǎn)動(dòng)范圍有限，測定的波長 范圍有限，為盡可能使測定覆蓋周期 表所有元素，必須裝多塊晶體。 波譜儀 彎晶聚焦 第七節(jié) 電子探針 X射線顯微分析 ? 定性分析 定性分析是利用 x射線譜儀，將樣品發(fā)射的 x射線展成 x射線譜， 記錄下樣品所發(fā)射的特征譜線的 波長 ，然后 根據(jù) X射線波長表 ，判斷 這些特征譜線的歸屬，進(jìn)而 確定 樣品所含 元素的種類 。 為獲得元素含量的精確值，不僅要根據(jù)探測系統(tǒng)的特性對儀器 進(jìn)行 修正，扣除 連續(xù) x射線等引起的 背景強(qiáng)度， 還必須作一些消除 影 響 x射線強(qiáng)度與成分之間比例關(guān)系 的修正工作 (稱 “ 基體修正 ” )。 工作方式 ZrO2(Y2O3)陶瓷析出相與基體的 定點(diǎn)分析 (圖中數(shù)字為 Y203mol%) 80000 第七節(jié) 電子探針 X射線顯微分析 線掃描分析 入射電子束在樣 品表面沿選定直線 掃描，譜儀檢測某 元素不同位置的特 征 X射線信號強(qiáng)度， 進(jìn)而獲得該元素分 布均勻性的信息。 工作方式 ZnOBi2O3陶瓷燒結(jié)表面的面分布成分分析 (a)形貌像 (b)Bi元素的 X射線面分布像 6500 第七節(jié) 電子探針 X射線顯微分析 技術(shù)參數(shù)： 129eV,峰背比優(yōu)于 20220:1 Be4 ～ U92 500,000cps 主要特點(diǎn)： ，性能好，壽命長； 32位軟硬件系統(tǒng)，具有操作引導(dǎo)的集成式界面； 有技術(shù)軟件，分析精度高。 美國 EDAX Inc. GENESIS 型能譜儀 能譜儀 第七節(jié) 電子探針 X射線顯微分析 技術(shù)參數(shù) 1. 分析范圍： NaU 2. SiPin檢測器無需液氮致冷 3. 能量分辨率： 250eV 4. 光管功率： 9W 主要特點(diǎn) *多元素定性定量分析 (NaU) ，一次可測量 30