材料分析方法考试重点(4)

2020-04-14 16:53

(1)质厚衬度是建立在原子对电子散射的理论基础上的,而衍射衬度则是利用电子通过不同位相晶粒是的衍射成像原理而获得的衬度,利用了布拉格衍射角。

(2)质厚衬度利用样品薄膜厚度的差别和平均原子序数的差别来获得衬度,而衍射衬度则是利用不同晶粒的警惕学位相不同来获得衬度。

(3)质厚衬度应用于非晶体复型样品成像中,而衍射衬度则应用于晶体薄膜样品成像中。

2、画图说明电子束衍射衬度成像原理,并说明什么是明场像、暗场像和中心暗场像。 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Ihkl和IO-Ihkl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

IA ≈ I0 IB ≈ I0 - Ihkl

B晶粒相对A晶粒的像衬度为

由于样品中不同位向的晶体的衍射条件不同而造成的衬度差别成为衍射衬度 明场成像: 只让中心透射束穿过物镜光栏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栏形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。

3、用理想晶体衍衬运动学基本方程解释等厚条纹与等倾条纹。

答:通过对双光束近似和柱体近似的假设,我们得到理想晶体衍射强度公式

2t2sin2(?st)sin2(?st)?Ig?2?

22?g(?st)(?st)等厚条纹: 如果晶体保持在确定的位向,则衍射晶体偏离矢量s保持恒定,此时上式可以改写为 Ig=sin2(πts)/(sξg)2 显然,当s为常数时,随样品厚度t的变化,衍射强度将发生周期性的振荡,振荡度周期为tg=1/s 这就是说,当t=n/s(n为整数)时,Ig=0;而当t=(n+1/2)/s时,衍射强度为最大Igmax=1/( sξg)2

Ig随t周期性振荡这一运动学结果,定性的解释了晶体样品楔形边缘处出现的厚度消光条纹。根据式 Ig=ΦgΦg*=(π2/ξ2g)sin2(πts)/(πs)2 的计算,在衍射图像上楔形边缘上将得到几列亮暗相间的条纹,每一亮暗周期代表一个消光距离的大小,此时tg= ξg=1/s 因为同一条纹上晶体的厚度是相同的,所以这种条纹叫做等厚条纹,所以,消光条纹的

数目实际上反映了薄晶体的厚度。

等倾条纹: 如果把没有缺陷的薄晶体稍微弯曲,则在衍衬图像上可以出现等倾条纹。此时薄晶体的厚度可视为常数,而晶体内处在不同部位的衍射晶体面因弯曲而使他们和入射束之间存在不同程度的偏离,即薄晶体上各点具有不同的偏离矢量s。 在计算弯曲消光条纹的强度时,可把式Ig=ΦgΦg*=(π2/ξ2g)sin2(πts)/(πs)2 改写成Ig=(πt)2×sin2(πts)/[ ξ2g×(πts)2]

因为t为常数,故Ig随s变化。当s=0,±3/2t,±5/2t,…时,Ig有极大值,其中s=0时,衍射强度最大,即 Ig=(πt)2/ξ2g

当s=±1/t,±2/t,±3/t…时,Ig=0.

4、什么是缺陷的不可见判据?如何用不可见判据来确定位错的布氏矢量?

缺陷不可见判据是指:g.R?0.确定位错的布氏矢量可按如下步骤:找到两个操作发射g1和g2,其成像时位错均不可见,则必有g1·b=0,g2·b=0。这就是说,b应该在g1和g2所对应的晶面(h1k1l1)he(h2k2l2)内,即b应该平行于这两个晶面的交线,b=g1×g2,再利用晶面定律可以求出b的指数。至于b的大小,通常可取这个方向上的最小点阵矢量。 1、电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:电子束入射固体样品表面会激发出背散射电子,二次电子,吸收电子,透射电子,特征 X 射线,俄歇电子六种。

(1)背散射电子是固体样品中的原子核反弹回来的部分入射电子,它来自样品表层几百纳米的深度范围。由于它的产额能随样品原子序数增大而增大,所以不仅能用做形貌分析,而且可以用来显示原子序数的衬度,定性地用做成分分析。(2)二次电子是在入射电子束作用下被轰击出来离开样品表面的核外电子。它来自表层5~10nm的深度范围内,它对样品表面形貌十分敏感,能用来非常有效的显示样品的表面形貌。

(3)吸收电子是非散射电子经多次弹性散射之后被样品吸收的部分,它能产生原子序数衬度,同样也可以用来进行定性的微区成分分析。

(4)透射电子是入射电子穿过薄样品的部分,它的信号由微区的厚度,成分和晶体结构来决定。可以利用特征能量损失电子配合电子能量分析器进行微区成分分析。

(5)特征 X 射线由样品原子内层电子被入射电子激发或电离而成,可以用来判定微区存在的元素。

(6)俄歇电子是由内层电子能级跃迁所释放的能量将空位层的外层电子发射出去而产生的,平均自由程很小,只有 1nm 左右,可以用做表面层成分分析。

2、 扫描电镜的分辨率受哪些因素影响?用不同的信号成像时,其分辨率有何不同?所谓扫描电镜的分辨率是指用何种信号成像时的分辨率?

在其他条件相同的情况下(如信噪比、磁场条件及机械振动等)电子束的束斑大小、检测信号的类型以及检测部位的原子序数是影响扫描电子显微镜分辨率的三大因素。成像分辨率(nm):二次电子5-10,背散射电子50-200,吸收电子100-1000特征X射线100-1000,俄歇电子5-10

所谓扫描电镜的分辨率是指二次电子像的分辨率。 3、表面形貌衬度像(二次电子)形成原理

二次电子产额对微区表面的几何形状十分敏感。随入射束与试样表面法线夹角增大,二次电

子产额增大。因为电子束穿入样品激发二次电子的有效深度增加了,使表面5-l0 nm作用体积内溢出的表面二次电子数量增多。成像时,某微区二次电子信号的收集率越大,则该微区对应像区越亮;这就是成像衬度形成原理导致图像上“黑白”形成原因。

4、扫描电子显微镜的分辨率受到哪些因素影响?用不同的信号丞相时,其分辨率有何不同?所谓电子显微镜的分辨率是指用何种信号成像时的分辨率?

答:影响扫描电镜分辨率的有三大因素:电子束束斑大小,检测信号类型,检测部位原子序数。

用不同的信号成像时,分辨率的大小如下:

SEM 的分辨率是指二次电子像的分辨率

5、背散射电子像和吸收电子像的原子序数衬度形成原理,并举例说明在分析样品中元素分布的应用。

原子序数衬度原理是利用背散射电子在原子序数较小的范围内,背散射电子的产生额度对原子序数十分敏感,利用原子序数造成衬度变化可以对各种金属和合金进行定性分析;吸收电子产额与背散射电子相反,样品的原子序数越小,背散射电子越少,吸收电子越多,因此吸收电子像的衬度和背散射电子像互补应用:A+B=成分,A-B=形貌,A、B是一对特征检测器。

1、什么叫波谱仪和能谱仪?

波长分散谱仪:(WDS)用来测定特征X 射线波长的谱仪,简称为波谱仪。 能量分散谱仪:(EDS)用来测定 X 射线特征能量的谱仪,简称为能谱仪。


材料分析方法考试重点(4).doc 将本文的Word文档下载到电脑 下载失败或者文档不完整,请联系客服人员解决!

下一篇:运动解剖学课程设计 2

相关阅读
本类排行
× 注册会员免费下载(下载后可以自由复制和排版)

马上注册会员

注:下载文档有可能“只有目录或者内容不全”等情况,请下载之前注意辨别,如果您已付费且无法下载或内容有问题,请联系我们协助你处理。
微信: QQ: