材料微观分析.pdf

2、分析电磁透镜对电子波的聚焦原理，说明电磁透镜的结构对聚焦能力的影响] 聚焦原理 ：电子在磁场中运动，当电子运动方向与磁感应强度方向不平行时，将产生一个与运动方向垂直的力（洛仑兹力）使电子运动方向发生偏转在一个电磁线圈中，当电子沿线圈轴线运动时，电子运动方向与磁感应强度方向一致，电子不受力，以直线运动通过线圈；当电子运动偏离轴线时，电子受磁场力的作用，运动方向发生偏转，最后会聚在轴线上的一点电子运动的轨迹是一个圆锥螺旋曲线右图短线圈磁场中的电子运动显示了电磁透镜聚焦成像的基本原理：结构的影响：1） 增加极靴后的磁线圈内的磁场强度可以有效地集中在狭缝周围几毫米的范围内；2） 电磁透镜中为了增强磁感应强度，通常将线圈置于一个由软磁材料（纯铁或低碳钢）制成的具有内环形间隙的壳子里，此时线圈的磁力线都集中在壳内，磁感应强度得以加强狭缝的间隙越小，磁场强度越强，对电子的折射能力越大3） 改变激磁电流可以方便地改变电磁透镜的焦距3、电磁透镜的像差是怎样产生的，如何消除和减少像差？像差有几何像差（球差、像散等）和色差球差是由于电磁透镜的中心区域和边沿区域对电子的会聚能力不同而造成的；为了减少由于球差的存在而引起的散焦斑，可以通过减小球差系数和缩小成像时的孔径半角来实现像散是由透镜磁场的非旋转对称而引起的；透镜磁场不对称， 可能是由于极靴内孔不圆、上下极靴的轴线错位、制作极靴的材料材质不均匀以及极靴孔周围局部污染等原因导致的。

像散可通过引入一个强度和方向都可以调节的矫正电磁消像散器来矫正色差是由于入射电子波长（或能量）不同造成的；使用薄试样和小孔径光阑将散射角大的非弹性散射电子挡掉，也可以采取稳定加速电压的方法来有效减小色差5、电磁透镜景深和焦长主要受哪些因素影响？说明电磁透镜的景深大、焦长长，是什么因素影响的结果？假设电磁透镜没有像差，也没有衍射Airy斑，即分辨率极高，此时它的景深和焦长如何？景深受分辨本领和孔径半角α的影响焦长受分辨本领、放大倍数和孔径半角的影响电磁透镜景深大、焦长长，是孔径半角α影响的结果分辨率极高，景深和焦长将减小（趋于0）1.分别说明成像操作与衍射操作时各级透镜（像平面与物平面）之间的相对位置关系，并画出光路图要知道） 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，这就是成像操作（要知道） 衍射操作： 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，这就是衍射操作光路图如下：图透射电镜成像系统的两种基本操作(a)将衍射谱投影到荧光屏(b)将显微像投影到荧光屏2.透射电镜中有哪些主要光阑，在什么位置？其作用如何？透射电镜中有聚光镜光阑、物镜光阑、选区光阑三类主要光阑。

1）聚光镜光阑—— 第二聚光镜下方，限制照明孔径角2）物镜光阑（衬度光阑）—— 常安放在物镜的后焦面上，作用是①减小物镜孔径角，以减小像差，获得衬度较大的、质量较高的显微图像；②在物镜的后焦面上套取衍射束的斑点（副焦点）成像—— 获得暗场像3）选区光阑（场限光阑或视场光阑）—— 常安放在物镜的像平面上主要作用：用于选区衍射，也就是选择样品上的一个微小的区域进行晶体结构分析，限制电子束只能通过光阑孔限定的微区成像1、分析电子衍射与X 衍射有何异同？相同：①原理相似，以满足（或基本满足）布拉格方程作为产生衍射的必要条件②两种衍射技术所得到的衍射花样在几何特征上也大致相似不同：①电子波波长比X 射线短得多，在同样满足布拉格条件时，它的衍射角很小，约为-210 rad，X 射线衍射角最大可接近2②进行电子衍射操作时采用薄晶样品，薄样品的倒易阵点会沿着样品厚度方向延伸成杆状， 因此，增加了倒易阵点和埃瓦尔德球相交截的机会，结果使略为偏离布拉格条件的电子束也能发生衍射③因为电子波波长短， 可以认为电子衍射产生的衍射斑点大致分布在一个二维倒易截面内④原子对电子的散射能力远高于它对X 射线的散射能力（约高出四个数量级），故电子衍射束的强度较大，摄取衍射花样时曝光时间仅需数秒钟。

6、说明多晶、单晶及非晶衍射花样的特征及形成原理 ·多晶衍射花样：多晶体的电子衍射花样是一系列不同半径的同心圆环多晶取向完全混乱，可看作是一个单晶体围绕一点在三维空间内旋转，故其倒易点是以倒易原点为圆心，（hkl）晶面间距的倒数为半径的倒易球，与反射球相截为一个圆所有能产生衍射的半点都扩展为一个圆环，故为一系列同心圆环·单晶衍射花样：单晶体的电子衍射花样由排列的十分整齐的许多斑点组成倒易原点附近的球面可近似看作是一个平面，故与反射球相截的是而为倒易平面，在这平面上的倒易点阵都坐落在反射球面上，相应的晶面都满足Bragg 方程， 因此， 单电子的衍射谱是而为倒易点阵的投影，也就是某一特征平行四边形平移的花样·非晶衍射花样： 非晶态物质的电子衍射花样只有一个漫散的中心斑点非晶没有整齐的晶格结构形成原理：其形成原理与X 射线相似，是以满足（或基本满足）布拉格方程作为产生衍射的必要条件，同时要满足结构因子不等于0补充：· （掌握）相机常数的物理意义在电子衍射基本公式RLgKg中，KL称为电子衍射的相机常数，L 称为相机长度 R 是正空间的矢量，hklg为倒易空间的矢量 相机常数是一个协调正、倒空间的比例常数。

这就是说，衍射斑点的R矢量是产生这一斑点的晶面倒易矢量g 按比例的放大， 相机常数K 就是比例系数 （或放大倍数）·单晶体电子衍射花样标定采用标准花样对照法，将衍射花样直接与标准电子衍射花样（P265）进行核对，找到相符的 标 准 花 样 ， 直 接 得 到 各 斑 点 的 指 数 和 晶 带 轴 的 方 向 （ 晶 带 轴 的 方 向 在 附 录 中 用[]Bzuvw表示） 我猜测是立方体心（a） 别忘带量角器。