电子显微学进展教学大纲北京科技大学.doc

2010-2011学年?电子显微学进展?教学大纲 课程编号: M031037 中文名称: 电子显微学进展 英文名称: 一. 总学时: 27 面授学时: 其它学时: 二.学分: 1.5 ? 三. 先修课程: 电子显微学 四. 教学目的: 材料科学的中心概念是制备－结构－性能的相互关系，要对材料进行有效的设计和性能优化，在纳米和原子尺度的结构研究是必不可少的。而电子显微学作为最有效的结构研究方法之一，一直是材料研究的重要组成部分。国际上，以美国国家电镜中心为代表，先进电子显微学主要在两个方向迅速发展并获得广泛的应用。一是由于球差校正器的突破性进展，电镜的空间分辨率快速提高，进入亚埃分辨率的阶段。二是由于能量单色器和高分辨能量过滤器的使用，电子能量损失谱的能量分辨率也越来越高，目前已接近0.1 eV，堪与大型科学装置同步辐射媲美。高能量分辨率结合高空间分辨率，使先进电子显微镜成为研究物质的原子和电子结构，以及材料物理行为的强有力的工具。 本课程从衍射、成像、谱学三方面帮助学生更好地理解透射电子显微学理论与实际材料应用的相互关系：透射电子显微镜充分利用电子束与材料的相互作用发出的各种信号，包括弹性与非弹性散射电子，实空间与倒空间分布，给出关于材料结构的全面的信息。了解目前先进电子显微学特别是在高空间高能量分辨的原子结构及电子结构方面的发展状况以及其在材料科学中的应用。 激发学生的学习热情，培养学生对电子显微学研究的兴趣；引导学生了解材料领域微结构研究可进行哪些方面的工作，为学生今后研究工作的开展提供先期准备。 五. 考核方式：（请注明各种类型所占比例） 平时成绩：30％。其中课后作业25％；课堂点名5％ 课程总结报告：70％ 六. 课程主要内容：（请注明学时分配） 1.电子显微学概述（2学时）： 介绍电子显微镜主要是透射电子显微镜及电子显微学发展历史；简单回顾本课程将涉及到的电子光学内容。透射电子显微镜充分利用电子束与材料的相互作用发出的各种信号，包括弹性与非弹性散射电子，实空间与倒空间分布，给出关于材料结构的全面的信息。本课程将从透射电子显微方法的三大部分：衍射，成像，谱学逐一学习先进电子显微学的必威体育精装版进展。 2.电子显微镜及电子光学（2学时） 介绍透射电子显微镜各组成部分及功能；详细讲解电镜中各种像差。 3.电子衍射 （4学时） 详细介绍运动学衍射及动力学衍射。重点学习电子衍射谱的标定。 4. 高分辨电子显微学（6学时）： 介绍光波传播主要是衍射的基本原理惠更斯－费涅耳原理和电子衍射中运用的非常广泛的三种数学表达式：傅氏变换，卷积，d 函数。 重点学习高分辨成像基本原理，特别是衬度传递函数概念。 高分辨电子显微学在先进材料中的应用 高分辨像模拟理论 5. 像模拟软件JEMS及晶体结构构建软件CrystalMaker的实际应用（2学时） 6. 电子出射波重构（2学时） 用系列欠焦像（Lichte欠焦）重构样品下表面的出射波函数，去除物镜像差等因素的干扰，实现相位和振幅的再现。 7. 像差校正电子显微学 （2学时） 像差校正是目前电子显微学领域的一个大热点，采用像差校正器排除物镜的不完美性如球差等因素的干扰，从而实现像点与实际原子柱投影的一一对应。 8. 扫描透射电子显微学（2学时） 既有在样品上扫描的功能又有透射成像的功能，其主要特点是高亮度原子尺度的小束斑和配备高角环形探测器。扫描透射成像又称为Z衬度像，像点强度约与原子序数的平方成正比，没有衬度反转。 8. 电子能量损失谱 （5学时） 七. 参考书目： 1. D.B. Williams and C.B. Carter, “Transmission Electron Microscopy”, 1996. 2. P. Hirsch, et al. “Electron Microscopy of Thin Crystals”, 2nd edition, 1977. 中译本：薄晶体电子显微学 （英）赫什等著 3. J.M. Cowley, “Diffraction Physics”, 3rd edition, 1995. 4. J.C.H. Spence, “High-Resolution Electron Microscopy”, 3rd edition, 2003. 5. R.F. Egerton, “Electron Energy-Loss Spectroscopy in the Electron Microscope”, 2nd edition, 1996. 6. P.R. Buseck, J.M. Cowley, L. Eyring, “High-Resolution Transmission Electr