材料電子顯微學(xué)基礎(chǔ)理論和具體應(yīng)用

1、材料電子顯微學(xué)基礎(chǔ)理論和具體應(yīng)用Electron Microscopy in Materials1本課程適用于材料科學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)工程、機械工程等學(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)的最新進展。 課 程 簡 介2基 本 要 求通過本課程的學(xué)習，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)的最新進展，能夠正確地運用電子顯微學(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，

2、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)進展，葉恒強， 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 內(nèi) 容前言-電鏡的發(fā)展歷史簡介電子光學(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顯微鏡的發(fā)展歷史 16世紀 荷蘭的眼鏡商詹森（Zaccharias Janssen）8Janssen和他的顯微鏡世界上最早的一臺顯微鏡復(fù)合式顯微鏡9

3、顯微鏡的發(fā)展歷史 17世紀Marcello Malpighi通過顯微鏡為血液循環(huán)理論提供了證據(jù) Robert Hook改進了顯微鏡，并發(fā)現(xiàn)了細胞 10Robert Hooke和他的顯微鏡Hooke觀察到的軟木片的細胞結(jié)構(gòu)Hooke顯微鏡下的跳蚤11顯微鏡的發(fā)展歷史 17世紀荷蘭人安東尼馮列文虎克（Anthony Von Leeuwenhoek)12列文虎克的顯微鏡顯微鏡的發(fā)展歷史 1819世紀現(xiàn)代的光學(xué)顯微鏡13光學(xué)顯微鏡的缺陷 在光學(xué)顯微鏡的完善和發(fā)展過程中，人們發(fā)現(xiàn)：不管如何完善光學(xué)顯微鏡的透鏡和結(jié)構(gòu)，其放大倍數(shù)和分辨率總是被限定在1000多倍和幾百納米的水平，不可能再有新的突破。 141

4、5光學(xué)顯微鏡的分辨本領(lǐng)透鏡的分辨本領(lǐng) =/2光學(xué)顯微鏡 =r0/nsina16透鏡能分辨的兩點間的最小距離，即分辨本領(lǐng)主要取決于照明波長。 半波長是光學(xué)玻璃透鏡分辨本領(lǐng)的理論極限。 要提高顯微鏡的分辨本領(lǐng)，關(guān)鍵是要有短波長的照明源。 必須尋找一種波長短，且能使之聚焦成像的新型的照明源，才有可能突破光學(xué)顯微鏡分辨本領(lǐng)和放大倍數(shù)的理論極限。 17顯微鏡的發(fā)展歷史 20世紀兩個發(fā)現(xiàn)法國科學(xué)家德.布羅意（De Broglie） 50kv加速電壓下，電子的波長大約為18顯微鏡的發(fā)展歷史 20世紀兩個發(fā)現(xiàn)德國科學(xué)家加博爾和布施短焦距、有會聚能力的線圈對電子能起透鏡的作用，就如同普通的可見光通過光學(xué)透鏡被折

5、射聚焦一樣。 19顯微鏡的發(fā)展歷史 20世紀魯斯卡（Ruska）的早期工作第一件工作：系統(tǒng)的研究單個磁場（磁透鏡）的光學(xué)行為。 第二件工作：一個磁透鏡形成的電子像有沒有可能被第二個磁透鏡再進一步的放大。 20顯微鏡的發(fā)展歷史 20世紀魯斯卡（Ruska）的早期工作1933年，魯斯卡（Ruska）和克諾爾（Knoll）共同設(shè)計成功了一臺電子光學(xué)裝置。 1933年底，建成了一臺真正的電子顯微鏡。 21顯微鏡的發(fā)展歷史 20世紀其他人的工作221933年底，Marton(馬頓)1935年，Drest(德里斯特)和Mueller(米勒)1935年，Knoll（克諾爾）顯微鏡的發(fā)展歷史 20世紀第一臺實

6、用電子顯微鏡1938年，魯斯卡（Ruska）成功研制出了世界上第一臺真正實用的透射電子顯微鏡。 分辨本領(lǐng)可達100，比光學(xué)顯微鏡提高了20倍。 231939年，德國Siemens-Halske(西門子-哈爾斯科)公司以這臺電子顯微鏡為樣機生產(chǎn)了世界上第一批（約40臺）商品電子顯微鏡。 并在戰(zhàn)后運到了其他國家。 人類從光學(xué)顯微鏡的時代進入了電子顯微鏡的時代。 顯微鏡的發(fā)展歷史 20世紀24顯微鏡的發(fā)展歷史 20世紀1952年，英國工程師Charles Oatley制造出了第一臺掃描電子顯微鏡（SEM）。 251983年，IBM公司蘇黎世實驗室的兩位科學(xué)家Gerd Binnig（賓尼希）和Heinrich Rohrer（羅雷爾）發(fā)明了掃描隧道顯微鏡（STM）。 顯微鏡的發(fā)展歷史 20世紀掃描隧道顯微鏡下的由單個原子構(gòu)成的“IBM”字樣掃描隧道顯微鏡下的由單個原子排成的環(huán)26顯微鏡的發(fā)展歷史 20世紀Ernst Ruska，Gerd Binnig和Heinrich Rohrer（從左至右）分別因為發(fā)明電子顯微鏡和掃描隧道顯微鏡而分享1986年的諾貝爾物理學(xué)獎。 27電子顯微鏡