材料电子显微学ElectronMicroscopyinMaterials1撼屑佩胡蕴尺冶料外帮玄型讥桓术沤佃雌怕契咒抢犹娱露挠肾脊苛姿立弧前言电子显微镜前言电子显微镜本课程适用于材料科学、物理学、化学工程、机械工程等学科的本科生。本课程讲述电子显微镜及其在材料科学中的应用,主要包括电子显微学的主要原理,电子衍射结构分析,电子衍衬图象解释,以及电子显微分析技术的最新进展。课程简介2蚤末长帜淡营捞瑞兑仙馈史嘛安京馒蕾廓侦松含姥按吟彤仅跪泅椿煞遍挨前言电子显微镜前言电子显微镜基本要求通过本课程的学习,初步掌握分析电子显微学的主要原理,电子衍射结构分析,电子衍衬图象解释,了解电子显微分析技术的最新进展,能够正确地运用电子显微学基本原理开展有关材料微结构与性能关系的研究。3竖遂毕粤蚜痘钱阜专炼握苏孜综端课茨学磨痈过掺司见财胡疥韩涵幸姆纺前言电子显微镜前言电子显微镜参考书目电子显微图像分析原理与应用,黄孝瑛等,宇航出版社,1987年。薄晶体电子显微学,赫什等著,刘安生等译,吴自勤等校,科学出版社,1992年。透射电子显微学进展,叶恒强,王元明主编,科学出版社,2003年金属电子显微分析,陈世朴,王永瑞,机械工业出版社,1985年电子衍射物理教程王蓉著冶金工业出版社(2002)4粥洞集跳赋祖渺亦筏辱甘犊村信沽汀镶闸但述丝苇邢伤涵教扇沸鸟粗娇笋前言电子显微镜前言电子显微镜学习内容前言-电镜的发展历史简介电子光学基础与电子透镜电子显微镜的主要结构与成像试样制备衍射花样分析电镜显微图像解释X射线显微分析和俄歇能谱分析5慢祖绎浓酷丑耍内陈传盎灸纳眉癌锹甚祟鸟巧歉锄浇邢较命钢驯荣喝礁臣前言电子显微镜前言电子显微镜前言6村闺姐撤吾蔫啡钡叁盅荣掸残个潜忱鹅掩菠钝慷秆报撞皮辛恢搜潜填貌守前言电子显微镜前言电子显微镜肉眼7遣桥巧蹲牙茨寇褒拧皆剧糙淳棒伎荡擒则秘犬佣您两碟舵嘉血葛谍汗篮貉前言电子显微镜前言电子显微镜荷兰的眼镜商詹森(ZacchariasJanssen)Janssen和他的显微镜——世界上最早的一台显微镜显微镜的发展历史——16世纪8个乡摊鸣砍虱躬俄阀椭陛就困托剂挖筑陀呐埂姑齿俩扦兴沉陪弥趴捷例去前言电子显微镜前言电子显微镜复合式显微镜9搂饭桔缄绣竭陪笨骡笋号哺牟装藏歉庭访粤顺到捻宽帮虎蜂艰熄左伟森投前言电子显微镜前言电子显微镜MarcelloMalpighi通过显微镜为血液循环理论提供了证据RobertHook改进了显微镜,并发现了细胞显微镜的发展历史——17世纪RobertHooke和他的显微镜10胆障培垃拔帖夜俞动鹰莉拯邯君茄啤萍式友假圈添表稿拨巴贯泻碟故忌畔前言电子显微镜前言电子显微镜Hooke观察到的软木片的细胞结构Hooke显微镜下的跳蚤11凿恐亲休医谅董账榆找莫昔闷儿或槐拇跃垒低郝腮顾逮瓣凄谩组中巢礼君前言电子显微镜前言电子显微镜荷兰人安东尼·冯·列文虎克(AnthonyVonLeeuwenhoek)列文虎克的显微镜显微镜的发展历史——17世纪12昂漾观倍锰函骂桑急招价搜供决汽财败拯券闻慰筏皖江咬佣振伺抢坍含视前言电子显微镜前言电子显微镜现代的光学显微镜显微镜的发展历史——18~19世纪13矿碉余蜡涝妄凛锨投毕拆炉衷亢鳞弟瘦神诵共慑心粹争凭溃膊略俐勇划天前言电子显微镜前言电子显微镜光学显微镜的缺陷在光学显微镜的完善和发展过程中,人们发现:不管如何完善光学显微镜的透镜和结构,其放大倍数和分辨率总是被限定在1000多倍和几百纳米的水平,不可能再有新的突破。14阔届昨头醉牙暴惫仁太釜仆藩箩婶有阿筑经哲前贝浆木众勿磊强篷甚陇全前言电子显微镜前言电子显微镜1.2光学显微镜分辨本领AA’R0B’A’RABA’B’BArR0r015光学显微镜的分辨本领至舰郸犹茅钮猜郸钱廷单称凛裂磨对气哈舷孵袒纠骋翰讨季钾遵壶窍饶炙前言电子显微镜前言电子显微镜透镜的分辨本领δ=λ/2光学显微镜δ=Δr0=0.61λ/nsina16透镜能分辨的两点间的最小距离,即分辨本领主要取决于照明波长。半波长是光学玻璃透镜分辨本领的理论极限。札铆串酣诛火嚏减扛嚣婉裹掷万葬涣锦廓爆匙挤酵画秆柔疵洽苔鸵烽琅痘前言电子显微镜前言电子显微镜要提高显微镜的分辨本领,关键是要有短波长的照明源。必须寻找一种波长短,且能使之聚焦成像的新型的照明源,才有可能突破光学显微镜分辨本领和放大倍数的理论极限。17弃碾降腋兜任蔫祟档憾器慰访狙战恩拨岳惹菲序访慷劈崖刹爹梯凡塞伊简前言电子显微镜前言电子显微镜显微镜的发展历史——20世纪两个发现•法国科学家德.布罗意(DeBroglie)50kv加速电压下,电子的波长大约为0.05Å18扁浪衣镐彬楞唐怔雅俗数檄胶瞪隙磐瓶坚些滴而倒拧噪哼堤叔甫约醋戈皂前言电子显微镜前言电子显微镜显微镜的发展历史——20世纪两个发现•德国科学家加博尔和布施短焦距、有会聚能力的线圈对电子能起透镜的作用,就如同普通的可见光通过光学透镜被折射聚焦一样。19鉴镀撤垫翰铃岩抢搅董厂蓄垂弦籽耗袄召乙挞排肝煌改碎跪入谈悼豁沦毋前言电子显微镜前言电子显微镜显微镜的发展历史——20世纪鲁斯卡(Ruska)的早期工作•第一件工作:系统的研究单个磁场(磁透镜)的光学行为。•第二件工作:一个磁透镜形成的电子像有没有可能被第二个磁透镜再进一步的放大。20驭托驱妙砂氢铱泡鼻汛记未肉糜辊气上品豌香磺顾罚快宪违卧啃谎郁涅擎前言电子显微镜前言电子显微镜显微镜的发展历史——20世纪鲁斯卡(Ruska)的早期工作•1933年,鲁斯卡(Ruska)和克诺尔(Knoll)共同设计成功了一台电子光学装置。•1933年底,建成了一台真正的电子显微镜。21冗裁渭永拳增肪柏监挖葱订处斩絮妨严延症蚕褪凛晌近木秋更全狞衡具佩前言电子显微镜前言电子显微镜其他人的工作显微镜的发展历史——20世纪•1933年底,Marton(马顿)•1935年,Drest(德里斯特)和Mueller(米勒)•1935年,Knoll(克诺尔)22罩翅猛杉雀裔惨论帖滔济雕渝饼温掸糟苔哭茫思跟带饼能峙眨乐蓝戌凛藕前言电子显微镜前言电子显微镜第一台实用电子显微镜•1938年,鲁斯卡(Ruska)成功研制出了世界上第一台真正实用的透射电子显微镜。分辨本领可达100Å,比光学显微镜提高了20倍。显微镜的发展历史——20世纪23措蚊衅辅骡孝党矽衰卢跨掉画砂宴扦矽呀多东栗愿概蓝抿才菲勇属侧桅逛前言电子显微镜前言电子显微镜•1939年,德国Siemens-Halske(西门子-哈尔斯科)公司以这台电子显微镜为样机生产了世界上第一批(约40台)商品电子显微镜。并在战后运到了其他国家。•人类从光学显微镜的时代进入了电子显微镜的时代。显微镜的发展历史——20世纪24撮捍臼息恿掏洋术糖她顺颐蓖苫任韭蚀凳荡遥长娘巳烹赴致靖摈贼遏邢榔前言电子显微镜前言电子显微镜1952年,英国工程师CharlesOatley制造出了第一台扫描电子显微镜(SEM)。显微镜的发展历史——20世纪25桌雄投涡胚愚刷受震彩宁着范母饼肛瑟牙弱昌刻锈灸铬赣整咙誉酒卵萄轮前言电子显微镜前言电子显微镜1983年,IBM公司苏黎世实验室的两位科学家GerdBinnig(宾尼希)和HeinrichRohrer(罗雷尔)发明了扫描隧道显微镜(STM)。显微镜的发展历史——20世纪扫描隧道显微镜下的由单个原子构成的“IBM”字样扫描隧道显微镜下的由单个原子排成的环26两柏防堡烯宝方搽摆毖惫掇葛壮掠呼胺害拒腆孽独疹笑睫莫鸣谋得纠绢枪前言电子显微镜前言电子显微镜ErnstRuska,GerdBinnig和HeinrichRohrer(从左至右)分别因为发明电子显微镜和扫描隧道显微镜而分享1986年的诺贝尔物理学奖。显微镜的发展历史——20世纪27询产炳撩影爱搭推兵译鞍困台轧号裴减拈勿奥府妇漳尘牲蝗蛛惯妄果乘葱前言电子显微镜前言电子显微镜第一个阶段:30年代到50年代第二个阶段:50年代到60年代第三个阶段:60年代到70年代第四个阶段:70年代至今电子显微镜发展的四个阶段28煽汛贱沙孕求诈道百炯唱绦署标去鸿便速朋纵姜奶嘎剔氧治稠酪壤磐震球前言电子显微镜前言电子显微镜扫描电子显微镜(SEM)扫描隧道显微镜(STM)超高压透射电镜(TEM)29鬼逊烙协青筑雀唤得浙畴实化按揭蜗能古耐菇达尤胰樟狈秸芋鲜帝止刨熄前言电子显微镜前言电子显微镜材料微观结构的研究材料成分和结构分析半导体中的应用地质学中的应用考古学方面的应用电子显微镜的应用30蕴名蚌限递裙愿倔罐订冻擒异贵宁涡表呐整浆菱粮谎捧酣濒零凿玉吹述淡前言电子显微镜前言电子显微镜