[理学]材料化学11.pdf

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[理学]材料化学11

无机材料常用测试技术 主要内容 • 扫描电镜(SEM) • 透射电镜(TEM) • 原子力显微镜(AFM) • X射线衍射(XRD) • 元素分析(EA) 显微分析技术—— 电子显微镜 Technology for Microscopy Analysis Electron Microscope 一束电子射到试样上,电子与物质相互作用,当 电子的运动方向被改变,称为散射。 弹性散射 电子只改变运动方向而电子的 能量不发生变化 散射 非弹性散射 电子的运动方向和能量都发生变化 SEM (扫描电镜) EDS (能谱) AES (俄歇 电子能谱) TEM (透射电镜) 直接透射电子,以及弹性或非弹性散射的透射电子用于透射 透射电子 电镜(TEM)的成像和衍射 入射电子与样品中原子的价电子发生非弹性散射作用而损 失的那部分能量(30~50eV)激发核外电子脱离原子,能量 大于材料逸出功的价电子可从样品表面逸出,成为真空中的 自由电子,此即二次电子。在电场的作用下它可呈曲线运动 进入检测器,使表面凹凸的各个部分都能清晰成像。 二次电子试样表面状态非常敏感,能有效显示试样表面的 二次电子 微观形貌;二次电子的分辨率可达5~10nm,即为扫描电镜 的分辨率。 二次电子的强度主要与样品表面形貌相关。二次电子和背 景散射电子共同用于扫描电镜(SEM)的成像。 当探针很细,分辨高时,基本收集的是二次电子而背景电 子很少,称为二次电子成像(SEI) 。 入射电子穿达到离核很近的地方被反射,没有能量损失; 既包括与原子核作用而形成的弹性背散射电子,又包括与样 品核外电子作用而形成的非弹性背散射电子,前者的份额远 大于后者。 背景散射电子 背散射电子反映样品表面的不同取向、不同平均原子量的 区域差别,产额随原子序数的增加而增加;利用背散射电子 为成像信号,可分析形貌特征,也可显示原子序数衬度而进 行定性成分分析。 入射电子和原子中的内层电子发生非弹性散射作用而损失一 部分能量(几百个eV ),激发内层电子发生电离,形成离 子,该过程称为芯电子激发。除了二次电子外,失去内层电 子的原子处于不稳定的较高能量状态,将依一定的选择定则 特征X射线 向能量较低的量子态跃迁,跃迁过程中发射出反映样品中元 素组成信息的特征X射线,可用于材料的成分分析。 如果入射电子把外层电子打进内层,原 俄歇 子被激发了.为释放能量而电离出次外层电 (Auger)电 子,叫俄歇电子。 子 主要用于轻元素和超轻元素(除H和He) 的 分析,称为俄歇电子能谱仪。 如果入射电子使试样的原于内电子发生电离, 高能级的电子向低能级跃迁时发出的光波长较 阴极荧光 长(在可见光或紫外区) ,称为阴极荧光,可用 作光谱分析,但它通常非常微弱。 各种信

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