1. 透射电镜中有哪些主要光阑? 分别安装在什么位置? 其作用如何?

答：主要有三种光阑： ①聚光镜光阑。在双聚光镜系统中,该光阑装在第二聚

光镜下方。作用:限制 照明孔径角。②物镜光阑。安装在物镜后焦面。作用: 提

高像衬度；减小孔径角从而减像差；进行暗场成像。③选区光阑:放在物镜的像

平面位置。作用: 对样品进行微区衍射分析。

2. 决定X 射线强度的关系式是 试说明式中各参数的物理意义?

3. 比较物相定量分析的外标法、内标法、K 值法、直接比较法和全谱拟合法的

优缺点？

答：外标法就是待测物相的纯物质作为标样以不同的质量比例另外进行标定，

并作曲线图。外标法适合于特定两相混合物的定量分析，尤其是同质多相（同素

异构体）混合物的定量分析。 内标法是在待测试样中掺入一定量试样中没有

的纯物质作为标准进行定量分析，其目的是为了消除基体效应。内标法最大的特

点是通过加入内标来消除基体效应的影响，它的原理简单，容易理解。但它也是

要作标准曲线，在实践起来 有一定的困难。K 值法是内标法延伸。K 值法同样

要在样品中加入标准物质作为内标，人们经常也称之为清洗剂。K 值法不作标准

曲线，而是选用刚玉Al O 作为标准物质， 直接比较法通过将待测相与试样中存在的另一个相的衍射峰进行对比，求得 其含量的。直接法好处在于它不要纯物质作标准曲线，也不要标准物质，它适合

于金属样品的定量测量。

4 磁透镜的像差是怎样产生的? 如何来消除和减少像差?

像差分为球差,像散,色差. 球差是磁透镜中心区和边沿区对电子的折射能力不同

引起的. 增大透镜的 激磁电流可减小球差. 像散是由于电磁透镜的周向磁场不

非旋转对称引起的.可以通过引入一强度和 方位都可以调节的矫正磁场来进行补

偿. 色差是电子波的波长或能量发生一定幅度的改变而造成的. 稳定加速电

压 和透镜电流可减小色差

5别从原理、衍射特点及应用方面比较X 射线衍射和透射电镜中的电子衍射在材

料结构分析中的异同点。

原理: X射线照射晶体，电子受迫振动产生相干散射；同一原子内各电

子散射波相互干涉形成原子散射波；晶体内原子呈周期排列，因而各原子散射 波间也存在固定的位相关系而产生干涉作用，在某些方向上发生相长干涉，即 形成衍射。 特点: 1）电子波的波长比X射线短得多

2）电子衍射产生斑点大致分布在一个二维倒易截面内

3）电子衍射中略偏离布拉格条件的电子束也能发生衍射

4）电子衍射束的强度较大，拍摄衍射花样时间短。

应用：硬X射线适用于金属部件的无损探伤及金属物相分析，软X射线可用于非

金属的分析。透射电镜主要用于形貌分析和电子衍射分析（确定微区的晶体结构

或晶体学性质）

6子束入射固体样品表面会激发哪些信号? 它们有哪些特点和用途?

答：主要有六种：

1)背散射电子:能量高；来自样品表面几百nm深度范围；其产额随原子序数增

大而增多.用作形貌分析、成分分析以及结构分析。

2)二次电子:能量较低；来自表层5—10nm深度范围；对样品表面化状态十分敏

感。不能进行成分分析.主要用于分析样品表面形貌。

3)吸收电子:其衬度恰好和SE或BE信号调制图像衬度相反;与背散射电子的衬

度 互补。 吸收电子能产生原子序数衬度，即可用来进行定性的微区成分分析.

4)透射电子：透射电子信号由微区的厚度、成分和晶体结构决定.可进行微区成 分分析。

5)特征X射线: 用特征值进行成分分析，来自样品较深的区域

6)俄歇电子:各元素的俄歇电子能量值很低；来自样品表面1—2nm范围。它 适合做表面析。

由于样品中，不同位向的晶粒，因其衍射条件不同，造成称度差别形成图像反差，这就是衍射成像原理。明场像：通过衍射成像原理成像时，让透射束通过物镜光阑而把衍射束挡掉形成的图像称为明场像。暗场像：通过衍射成像原理成像时，让衍射束通过物镜光阑而把透射束挡掉形成的图像称为暗场像。中心暗场像：通过衍射成像原理成像时，让入射束倾斜一定角度，使得衍射束平行于透镜中心轴，此时若物镜在光轴位置则会让衍射束通过物镜光阑而把透射束挡掉。这样形成的像称为中心暗场像。

扫描电镜的成像原理与透射电镜有何不同？

透射电镜：质厚成像原理和衍衬成像原理，是通过电磁透镜放大成像的。2.扫描电镜：细聚焦电子束扫描样品时激发出各种物理信号，将这些信号调制成像。

二次电子像和背散射电子像在显示表面形貌衬度时有何相同于不同？

1、二次电子像是在入射电子束作用下被轰击出来并离开样品表面的样品的核外电子。二次电子成像的特点是二次电子的能量较低；二次电子一般都是在表层5—10nm深度范围内发射出来的，对样品的表面形貌十分敏感，能非常有效地显示样品的表面形貌二次电子的产额和原子束之间没有明显的依赖关系，所以不能用它来进行成分分析/2、背散射电子形貌衬度特点是分辨率比二次电子低，图像上显示出很强的衬度，图像层次感差，背散射电子像是表面形貌衬度和原子序数衬度的叠加。

1、背散射电子：来自样品表层几百纳米的深度范围。形聚分析，成分分析。

2、二次电子:在表层5—10nm深度范围内。形貌分析。

3、吸收电子：能产生原子序数衬度。成分分析，

4、透射电子：由扩散区的厚度，成分和晶体结构决定。微区成分分析。

5、特征X射线：内层电子被激发而具有特征能量的X射线释放。判断微区存在相应元素。

6、俄歇电子：只有在距离表面1nm左右范围内溢出的俄歇电子具备特征能量。表面成分分析。

当电子束入射重元素和轻元素时，其作用体积有何不同？产生的信号的分辨率有何特点？

重元素：呈半球状。电子束进入表面后立即横向扩展，因此在分析重元素时，即使电子束的束斑很细小，也不能达到较高的分辨率，此时二次电子的分辨率和背散射电子的分辨率之间差距明显变。而轻元素：滴状。当入射电子束进入浅层时尚未向横向扩展，俄歇电子和二次电子的分辨率就相当于束斑的直径，当入射电子束进入样品较深部位时向横向扩展的范围变大，从而使它的分辨率大为降低。

 

第二篇：材料分析方法 总结及习题

电子衍射花样指数化

5衍射线在空间的方位取决于什么？衍射线的强度又取决于什么？

答：衍射线在空间的方位主要取决于晶体的晶面间距，或者晶胞的大小。

衍射线的强度主要取决于晶体中原子的种类和它们在晶胞中的相对位置。

1. 粉末多晶体X射线衍射线的强度主要由5个因子决定。（  ）

2. 衍射线在空间的方位主要取决于晶体的晶面间距，或者晶胞的大小。衍射线的强度主要取决于晶体中原子的种类和它们在晶胞中的相对位置。（  ）

4.晶体结构是客观存在，有严格的物理意义。而倒易点阵不是客观实在，没有特定的物理意义，纯粹为数学模型和工具。（  ）

1.举例说明电子探针的三种工作方式在显微成分分析中的应用。

答：(1). 定点分析：

将电子束固定在要分析的微区上用波谱仪分析时，改变分光晶体和探测器的位置，即可得到分析点的X射线谱线；

用能谱仪分析时，几分钟内即可直接从荧光屏（或计算机）上得到微区内全部元素的谱线。

(2). 线分析：

将谱仪（波、能）固定在所要测量的某一元素特征X射线信号（波长或能量）的位置把电子束沿着指定的方向作直线轨迹扫描，便可得到这一元素沿直线的浓度分布情况。

改变位置可得到另一元素的浓度分布情况。

(3). 面分析：

    电子束在样品表面作光栅扫描，将谱仪（波、能）固定在所要测量的某一元素特征X射线信号（波长或能量）的位置，此时，在荧光屏上得到该元素的面分布图像。改变位置可得到另一元素的浓度分布情况。也是用X射线调制图像的方法。

3.说明衍衬像的成像原理，并指出什么是明场像，什么是暗场像。

答：衍射衬度:由样品各处衍射束强度的差异形成的衬度。

  衍射衬度成像原理如下图所示。

设薄膜有A、B两晶粒

B内的某(hkl)晶面严格满足Bragg条件，或B晶粒内满足“双光束条件”，则通过(hkl)衍射使入射强度I0分解为I_hkl和IO-I_hkl两部分

A晶粒内所有晶面与Bragg角相差较大，不能产生衍射。

在物镜背焦面上的物镜光阑，将衍射束挡掉，只让透射束通过光阑孔进行成像（明场），此时，像平面上A和B晶粒的光强度或亮度不同，分别为

I_A» I₀

I_B  » I₀ - I_hkl

B晶粒相对A晶粒的像衬度为

明场成像：只让中心透射束穿过物镜光阑形成的衍衬像称为明场镜。

暗场成像：  只让某一衍射束通过物镜光阑成的衍衬像称为暗场像。

中心暗场像： 入射电子束相对衍射晶面倾斜角，此时衍射斑将移到透镜的中心位置，该衍射束通过物镜光栏形成的衍衬像称为中心暗场成像。

写出消光规律，写出面心及体心前四个干涉面指数。

5.证明（）、（）、（）、（01）、（12）晶面属于[111]晶带。

答：根据晶带定律公式Hu+Kv+Lw=0计算

（）晶面：1×1+1×+0×1=1—1+0=0

（）晶面：1×1+1×+1×1=1—2+1=0

（）晶面：×1+2×1+1×1=（—3）+2+1=0

（01）晶面：0×1+×1+1×1=0+（—1）+1=0

（12）晶面：1×1+×1+1×2=1+（—3）+2=0

因此，经上五个晶面属于[111]晶带。

高分辨晶体条纹像及结构像的概念和特点？

晶体条纹像：

利用透射束和一支衍射束相干成像，形成一组或几组互相平行的条纹，对应于样品晶体中一定的晶面组，称为晶体条纹像。

? 条纹像是样品晶体中原子面的直接反映。条纹在纸面上的垂直方向，就是它所对应的原子面的法线方向；条纹间距（除以照片的放大倍数后）等于对应晶面的面间距。因此，如果样品晶体中存在某种结构缺陷或者成分变化（并因此而引起面间距改变），则将在其晶格条纹像中得到反映。

结构像：

利用透射束和许多衍射束相干成像，可以显示样品晶体的单个原子及其排列规律（金属原子在像上表现为黑点，原子间的通道则呈亮色），特别适宜于晶体结构中的各种缺陷及精细结构的研究。

目前利用结构像已观测到单个空位、层错、畴界面及表面处的原子组态等。重要的是它能给出几个nm范围内的局部结构，而不像X射线衍射法给出的是亿万个单胞的平均结构。

扫描电镜最常用的信号是            ，分辨率最高的信号是        。扫描隧道显微镜是新型的表面分析仪器，它的主要原理是利用了量子力学中的        效应。电镜里最重要的光阑是        和       光阑。目前表面分析仪器最高的分辨率可达