前言電子顯微鏡課件

材料電子顯微學(xué)ElectronMicroscopyinMaterials1本課程適用于材料科學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)工程、機(jī)械工程等學(xué)科的本科生。本課程講述電子顯微鏡及其在材料科學(xué)中的應(yīng)用，主要包括電子顯微學(xué)的主要原理，電子衍射結(jié)構(gòu)分析，電子衍襯圖象解釋，以及電子顯微分析技術(shù)的最新進(jìn)展。課程簡(jiǎn)介2基本要求通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，初步掌握分析電子顯微學(xué)的主要原理，電子衍射結(jié)構(gòu)分析，電子衍襯圖象解釋，了解電子顯微分析技術(shù)的最新進(jìn)展，能夠正確地運(yùn)用電子顯微學(xué)基本原理開展有關(guān)材料微結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的研究。3參考書目電子顯微圖像分析原理與應(yīng)用,黃孝瑛等,宇航出版社，1987年。薄晶體電子顯微學(xué),赫什等著,劉安生等譯,吳自勤等校,科學(xué)出版社,1992年。透射電子顯微學(xué)進(jìn)展，葉恒強(qiáng)，王元明主編，科學(xué)出版社，2003年金屬電子顯微分析，陳世樸，王永瑞，機(jī)械工業(yè)出版社，1985年電子衍射物理教程王蓉著冶金工業(yè)出版社（2002）4學(xué)習(xí)內(nèi)容前言-電鏡的發(fā)展歷史簡(jiǎn)介電子光學(xué)基礎(chǔ)與電子透鏡電子顯微鏡的主要結(jié)構(gòu)與成像試樣制備衍射花樣分析電鏡顯微圖像解釋X射線顯微分析和俄歇能譜分析5

前言6肉眼7

荷蘭的眼鏡商詹森（ZacchariasJanssen）Janssen和他的顯微鏡——世界上最早的一臺(tái)顯微鏡顯微鏡的發(fā)展歷史

——16世紀(jì)8復(fù)合式顯微鏡9MarcelloMalpighi通過(guò)顯微鏡為血液循環(huán)理論提供了證據(jù)

RobertHook改進(jìn)了顯微鏡，并發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞

顯微鏡的發(fā)展歷史

——17世紀(jì)RobertHooke和他的顯微鏡10Hooke觀察到到的軟軟木片片的細(xì)細(xì)胞結(jié)結(jié)構(gòu)Hooke顯微鏡鏡下的跳跳蚤11荷蘭人人安東東尼·馮·列文虎虎克（AnthonyVonLeeuwenhoek)列文虎虎克的的顯微微鏡顯微鏡鏡的發(fā)發(fā)展歷歷史——17世紀(jì)12現(xiàn)代的的光學(xué)顯顯微鏡鏡顯微鏡鏡的發(fā)發(fā)展歷歷史——18~19世紀(jì)13光學(xué)顯顯微鏡鏡的缺缺陷在光學(xué)學(xué)顯微微鏡的的完善善和發(fā)發(fā)展過(guò)過(guò)程中中，人人們發(fā)發(fā)現(xiàn)：：不管管如何何完善善光學(xué)學(xué)顯微微鏡的的透鏡鏡和結(jié)結(jié)構(gòu)，，其放放大倍倍數(shù)和和分辨辨率總總是被被限定定在1000多倍和和幾百百納米米的水水平，，不可可能再再有新新的1415光學(xué)顯顯微鏡鏡的分分辨本本領(lǐng)透鏡的的分辨辨本領(lǐng)領(lǐng)δ=λ/2光學(xué)顯顯微鏡鏡δ=Δr0=0.61λ/nsina16透鏡能分分辨的兩兩點(diǎn)間的的最小距距離，即即分辨本本領(lǐng)主要要取決于于照明波波長(zhǎng)。半半波長(zhǎng)是是光學(xué)玻玻璃透鏡鏡分辨本本領(lǐng)的理理論極限限。要提高顯顯微鏡的的分辨本本領(lǐng)，關(guān)關(guān)鍵是要要有短波波長(zhǎng)的照照明源。。必須尋找找一種波波長(zhǎng)短，，且能使使之聚焦焦成像的的新型的的照明源源，才有有可能突突破光學(xué)學(xué)顯微鏡鏡分辨本本領(lǐng)和放放大倍數(shù)數(shù)的理論論極限。。17顯微鏡的的發(fā)展歷歷史——20世紀(jì)兩個(gè)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)法國(guó)科學(xué)學(xué)家德.布羅意（（DeBroglie）50kv加速電壓壓下，電電子的波波長(zhǎng)大約約為0.05?18顯微鏡的的發(fā)展歷歷史——20世紀(jì)兩個(gè)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)德國(guó)科學(xué)學(xué)家加博博爾和布布施短焦距、、有會(huì)聚聚能力的的線圈對(duì)對(duì)電子能能起透鏡鏡的作用用，就如如同普通通的可見見光通過(guò)過(guò)光學(xué)透透鏡被折折射聚焦焦一樣。19顯微鏡的的發(fā)展歷歷史——20世紀(jì)魯斯卡（（Ruska）的早期期工作第一件工工作：系系統(tǒng)的研研究單個(gè)個(gè)磁場(chǎng)（（磁透鏡鏡）的光光學(xué)行為為。第二件工工作：一一個(gè)磁透透鏡形成成的電子子像有沒沒有可能能被第二二個(gè)磁透透鏡再進(jìn)進(jìn)一步的的放大。。20顯微鏡的的發(fā)展歷歷史——20世紀(jì)魯斯卡（（Ruska）的早期期工作1933年，魯斯斯卡（Ruska）和克諾諾爾（Knoll）共同設(shè)設(shè)計(jì)成功功了一臺(tái)臺(tái)電子光光學(xué)裝置置。1933年底，建建成了一一臺(tái)真正正的電子子顯微鏡鏡。21其他人的的工作顯微鏡的的發(fā)展歷歷史——20世紀(jì)1933年底，Marton(馬頓)1935年，Drest(德里斯特特)和Mueller(米勒)1935年，Knoll（克諾爾爾）22第一臺(tái)實(shí)實(shí)用電子子顯微鏡鏡1938年，魯斯斯卡（Ruska）成功研研制出了了世界上上第一臺(tái)臺(tái)真正實(shí)實(shí)用的透透射電子子顯微鏡鏡。分辨辨本領(lǐng)可可達(dá)100?，比光學(xué)學(xué)顯微鏡鏡提高了了20倍。顯微鏡的的發(fā)展歷歷史——20世紀(jì)231939年，德國(guó)國(guó)Siemens-Halske(西門子-哈爾斯科科)公司以這這臺(tái)電子子顯微鏡鏡為樣機(jī)機(jī)生產(chǎn)了了世界上上第一批批（約40臺(tái)）商品品電子顯顯微鏡。。并在戰(zhàn)戰(zhàn)后運(yùn)到到了其他他國(guó)家。。人類從光光學(xué)顯微微鏡的時(shí)時(shí)代進(jìn)入入了電子子顯微鏡鏡的時(shí)代代。顯微鏡的的發(fā)展歷歷史——20世紀(jì)241952年，英國(guó)國(guó)工程師師CharlesOatley制造出了了第一臺(tái)臺(tái)掃描電電子顯微微鏡（SEM）。顯微鏡的的發(fā)展歷歷史——20世紀(jì)251983年，IBM公司蘇黎黎世實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室的兩兩位科學(xué)學(xué)家GerdBinnig（賓尼希希）和HeinrichRohrer（羅雷爾爾）發(fā)明明了掃描描隧道顯顯微鏡（（STM）。顯微鏡的的發(fā)展歷歷史——20世紀(jì)掃描隧道道顯微鏡鏡下的由單個(gè)原原子構(gòu)成成的“IBM””字樣掃描隧道道顯微鏡鏡下的由單單個(gè)原子子排成的的環(huán)26ErnstRuska，GerdBinnig和HeinrichRohrer（從左至至右）分分別因?yàn)闉榘l(fā)明電電子顯微微鏡和掃掃描隧道道顯微鏡鏡而分享享1986年的諾貝爾物物理學(xué)獎(jiǎng)。顯微鏡的發(fā)展展歷史——20世紀(jì)27第一個(gè)階段：：30年代到50年代第二個(gè)階段：：50年代到60年代第三個(gè)階段：：60年代到70年代第四個(gè)階段：：70年代至今電子顯微鏡發(fā)發(fā)展的四個(gè)階階段28掃描電子顯微微鏡（SEM）掃描隧道顯微微鏡（STM）超高壓透射電電鏡（TEM）29材料微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)的研究材料成分和結(jié)結(jié)構(gòu)分析半導(dǎo)體中的應(yīng)應(yīng)用地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)應(yīng)用考古