文档介绍：材料分析化学 第6讲 材料的形貌分析
朱永法
清华大学化学系
清华大学化学系
材料与表面实验室
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形貌分析简介
材料的形貌也是材料分析的重要组成部分,主要分析材料的几何形貌,材料的颗粒度以及颗粒度的分布等方面。
扫描电子显微镜
透射电子显微镜
扫描隧道显微镜
原子力显微镜
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扫描电镜分析
扫描电子显微镜是最常用的显微形貌分析仪器之一。
二次电子象
背散射电子象
吸收电流象
透射电子象等信息
粒度分布分析
微区元素组成分析等
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基本知识
由于可见光波的波长在500nm左右,其衍射效应使得光学显微镜的分辨本领不能小于200nm。
显微镜的分辩本领:d=×λ/(nsinα),由此可见显微镜的分辩本领与光的波长成正比。当光的波长越长,其分辨率越低。只有采用比较短的波长的光线,才能获得较高的放大倍数
电子波λ=()1/2 nm。
当加速电压为100 kV时, ;当 E = 30KeV 时, λ≈
电子显微镜可以获得很好的高分辨率图像,;
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显微镜的工作原理
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基本原理
SEM是利用聚焦电子束在样品上扫描时激发的某种物理信号来调制一个同步扫描的显象管在相应位置的亮度而成象的显微镜。
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三种显微镜比较
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分辨率影响因素
由于电子束的波长很短,理论上电镜可以达到很高的分辨率;
在光学显微镜中决定分辨率的是光的波长,象差不是主要原因;
在电子显微镜中,波长已经不是决定性因素;
而透镜产生的象散和球差,电子波产生的色差和衍射差是主要因素;
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球差原理
球差
像散
球差是由于电子透镜中心区域和边缘区域对电子会聚能力不同所产生的。
球差与透镜的性质有关,但难以通过校准的方法进行补偿,对分辩本领的影响最大。
像散原理
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球差是由于电子透镜中心区域和边缘区域对电子会聚能力不同所产生的。
球差与透镜的性质有关,但难以通过校准的方法进行补偿,对分辩本领的影响最大。
几何象差是由于实际电子轨道并不符合光程相等原理所引起的。
象散主要来自于透镜磁场的不对称性。而磁场的不对称起因主要有极内部污染,机械不对称性等因素,可以通过附加磁场的电磁消象散器来矫正。