P6.现代方法简答题

回答下面的概念:

像差:像差是理想像与实际像的差距。像差一般由几何像差(球差,像散)和色差引起

表面形貌衬度:试样表面形貌差别而形成的衬度,可以用SEM进行表征

质厚衬度:样品不同微区间存在的原子序数或厚度的差异而形成的衬度

线吸收系数:X射线通过位厚度(即单位体积)物质的强度衰减量

分辨率:可以分辨两物电的最小分辨距离,一般是波长的一半

双光束衍射:倾转样品,使晶体只有一个满足布拉格条件的精密那,从而产生的衍射花样中几乎只存在大的透射斑点和一个强衍射斑点

暗场像:让衍射光束成像的操作称为暗场操作,所成的像称为暗场像

明场像:让透射光束成像的操作称为明场操作,所成的像称为明场像

X射线谱:X射线谱由连续谱和标识谱两部分组成,标识谱重叠在连续谱背景上

莫塞莱定律K=\sqrt{R(\frac{1}{n_2^2}-\frac{1}{n_1^2})},R为里德伯常数

  1. 磁透镜的像差是如何产生的?如何来消除和减少像差?

    答:

    像差由几何像差(球差,像散)和色差产生。

    球差是磁透镜中心区和边沿区对电子的折射能力不同引起的,增大透镜的激磁电流可减小球差;

    像散是由于透镜磁场的非旋转对称引起的,可以调节磁场来进行补偿;

    色差是电子波的波长(能量)非单一性造成的,稳定加速电压和透镜电流可减小色差。

  2. 扫描电镜的分辨率受什么因素影响的?用不同的信号成像时其分辨率有何不同?所谓的扫描电镜分辨率是指用何种信号成像时的分辨率?

    答:

    电子束斑大小、检测信号类型、检测部位的原子序数是影响SEM分辨率的三大因素。

    不同信号成像时的分辨率为:

    信号 二次电子 背散射电子 吸收电子 特征X射线 e俄歇电子
    分辨率(nm) 5\backsim10 50\backsim200 100\backsim1000 100\backsim1000 5\backsim10

    二次电子信号成像时的分辨率为SEM的分辨率

  3. 为什么光学显微镜的分辨率远不及电子显微镜?

    答:

    分辨率大概是波长的1/2,电子束的波长远远小于可见光的波长,因而分辨率远高于光学显微镜。

  4. 为什么扫描电镜的分辨本领和信号的种类有关?为什么可以利用特征X射线进行微区成分分析?二次电子的成像和背散射电子的成像各有何特点?

    答:

    1. 不同的电子信号的出射深度和产生机制不同,决定了SEM的分辨率存在差异;

    2. 特征X射线能进行微区成分分析是因为特征X射线的能量与样品中的原子序数由对应关系,且强度对应了原素的浓度,因而可以用来进行微区成分分析;

    3. 二次电子主要来自物体表面,对于表面形貌比较敏感,分辨率高在5\backsim10nm

      背散射电子来自几百纳米深度,随原子序数增大而增多,不仅可以分析形貌特征还可以显示原子序数衬度,分辨率在50\backsim 200nm

  5. 什么是衍射衬度?画图说明衍衬成像原理,并说明什么是明场像、暗场像、中心暗场像。

    答:

    1. 衍射衬度:由于样本各处衍射强度差异形成的衬度;
      • 明场像:只让中心透射光束穿过物镜光阑形成的衍衬像
      • 暗场像:只让某一强衍透射光束穿过物镜光阑形成的衍衬像
      • 中心暗场像:挡住透射及其余衍射光束,只让一束强衍射光束通过形成暗场像,此时如果物镜光阑处于光轴位置,则所得的像为中心暗场像。
  6. 何为波谱仪和能谱仪?说明其工作的三种基本方式,并比较波谱仪和能谱仪的优缺点。

    答:

    1. 波谱仪:用于检测X射线的特征波长

      能谱仪:用于检测X射线的特征能量

    2. 实际工作方式:直进式,回转式

    3. 优缺点比较:

      • 能谱仪结构简单稳定性好,可以同一时间内探测分析点内的所有元素,但只能探测原子序数大于11的元素。
      • 能谱仪不必聚焦,对样品表面没特殊要求,但分辨率低且并需要消耗液氮保持低温。
      • 波谱仪只能逐个元素检测,但可以测定4-92间的所有元素。
  7. 为什么TEM中要求使用尽可能薄的样品?

    答:

    因为电子束的穿透能力比较低,所以需要尽可能把样品做薄。

  8. 简述场发射电子枪的优缺点。

    答:

    • 优点:电子束斑细,发光效率高
    • 缺点:要求高真空度,造价贵
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