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1、电子显微分析电子显微分析p电子显微分析是利用电子显微分析是利用聚焦电子束与试样物质相聚焦电子束与试样物质相互作用产生的各种物理信号互作用产生的各种物理信号，分析试样物质的，分析试样物质的微区形貌、晶体结构和化学组成微区形貌、晶体结构和化学组成包括：包括：用透射电子显微镜进行的透射电子显微分析用透射电子显微镜进行的透射电子显微分析用扫描电子显微镜进行的扫描电子显微分析用扫描电子显微镜进行的扫描电子显微分析用电子探针仪进行的用电子探针仪进行的X X射线显微分析射线显微分析p电子显微分析是材料科学的重要分析方法之一，电子显微分析是材料科学的重要分析方法之一，它与其它的形貌、结构、成分分析方法相比具有
2、它与其它的形貌、结构、成分分析方法相比具有如下特点：如下特点：u在在极高放大倍率下极高放大倍率下直接观察试样的形貌、结构、直接观察试样的形貌、结构、选择分析区域；选择分析区域；u是一种是一种微区分析方法微区分析方法，具有高的分辨率，成像分，具有高的分辨率，成像分辨率达到辨率达到0.2-0.3nm0.2-0.3nm；u同时进行形貌、物相、晶体结构和化学组成的同时进行形貌、物相、晶体结构和化学组成的综综合分析合分析电子显微分析电子显微分析p 电子显微镜光学基础电子显微镜光学基础p 电子与固体物质的相互作用电子与固体物质的相互作用p 透射电子显微分析透射电子显微分析p 扫描电子显微分析扫描电子显微分
3、析p 电子探针电子探针X X射线显微分析射线显微分析1 1 电子显微镜光学基础电子显微镜光学基础一、光学显微镜的局限性一、光学显微镜的局限性二、电子的波性及波长二、电子的波性及波长三、电子在电磁场中的运动和电子透镜三、电子在电磁场中的运动和电子透镜四、电磁透镜的像差和理论分辨本领四、电磁透镜的像差和理论分辨本领五、电磁透镜的场深和焦深五、电磁透镜的场深和焦深分辨本领有限分辨本领有限一、光学显微镜的局限性一、光学显微镜的局限性由于光的衍由于光的衍射，使得由射，使得由物平面内的物平面内的点点O1、O2 在象平面形在象平面形成一成一B1、B2圆斑圆斑（Airy斑）。斑）。若若O1、O2靠的太近，靠的
4、太近，过分重叠，过分重叠，图象就模糊图象就模糊不清。不清。I图（图（c c）两个）两个AiryAiry斑斑明显可分辨出。明显可分辨出。图（图（d d）两个）两个AiryAiry斑斑刚好可分辨出。刚好可分辨出。图（图（e e）两个）两个AiryAiry斑斑分辨不出。分辨不出。0.81Ip 分辨率分辨率：显微镜：显微镜能分辨能分辨的样品上的样品上两点间的最小两点间的最小距离距离。p 以以物镜的分辨本领物镜的分辨本领来定义显微镜的分辨本领。来定义显微镜的分辨本领。p光学透镜分辨本领：光学透镜分辨本领：r r 照明束波长，照明束波长，透镜孔径半角，透镜孔径半角，n n 介质折射率，介质折射率，nsin
5、nsin或或N NA A 数值孔数值孔径。径。p 可见光的波长有限，光学显微镜的分辨本领不能更可见光的波长有限，光学显微镜的分辨本领不能更大的提高。大的提高。若用波长最短的可见光若用波长最短的可见光(=400nm)(=400nm)作照明源，则作照明源，则r r200nm200nmp透镜的分辨本领主要取决于照明束波长透镜的分辨本领主要取决于照明束波长。200nm是光学显微镜分辨本领的极限是光学显微镜分辨本领的极限肉眼的分肉眼的分辨本领约辨本领约为为0.1mm0.2mm增大数值增大数值孔径困难孔径困难且有限且有限染色后的洋葱表皮细胞染色后的洋葱表皮细胞 血液涂片（嗜碱性粒细胞血液涂片（嗜碱性粒细胞
6、在血液中的含量最少在血液中的含量最少只有只有0%-1%0%-1%）用光学显微镜来揭示更小粒子的显微组织结构是不可用光学显微镜来揭示更小粒子的显微组织结构是不可能的能的人类血细胞人类血细胞SEMSEM照片照片 夜蛾复眼的扫描电子显微照片夜蛾复眼的扫描电子显微照片各种常见植物的花粉各种常见植物的花粉 具有更高分辨率的电子显微镜具有更高分辨率的电子显微镜：照明源照明源电子束电子束比可见光波长更短的有：比可见光波长更短的有：1 1）紫外线）紫外线 会被物体强会被物体强烈的吸收；烈的吸收；2 2）X X 射线射线 无法使其会无法使其会聚聚 ；3 3）电子波）电子波p 电子显微镜的电子显微镜的照明光源照明
7、光源是是电子射线电子射线。与可见光相似，。与可见光相似，运动的电子也运动的电子也具有波、粒二象性具有波、粒二象性。p DeBroglie公式公式：p DeBroglie 波：波：p 加速电子的动能与加速电子的动能与电场加速电压的关系为：电场加速电压的关系为：二、电子的波性及波长二、电子的波性及波长P动量 m 电子质量h普朗克常数 波长v 电子运动的速度电子的速度 V 加速电压m电子静止质量 与与V的关系式的关系式加速电压较低时加速电压较低时加速电压较高时加速电压较高时电子束的波电子束的波长随电子枪长随电子枪加速电压的加速电压的增高而减小增高而减小 u当加速电压为当加速电压为100kV100kV
8、时，电子束的波长约为可见光波长的时，电子束的波长约为可见光波长的十万分之一。十万分之一。u因此，若用电子束作照明源，显微镜的分辨本领要高得多。因此，若用电子束作照明源，显微镜的分辨本领要高得多。三、电子在电磁场中的运动和电子透镜三、电子在电磁场中的运动和电子透镜u可见光可见光用用玻璃透镜玻璃透镜聚焦。聚焦。u旋转对称的静电场或磁场旋转对称的静电场或磁场也可对也可对电子束电子束起到起到聚聚焦焦的作用的作用。u电子束的聚焦装置是电子束的聚焦装置是电子透镜电子透镜u电子透镜分为电子透镜分为：静电透镜和磁透镜。静电透镜和磁透镜。电子在静电场中受到电场力的作用将产生加速度。电子在静电场中受到电场力的作用
9、将产生加速度。初速度为初速度为0 0的自由电子从零电位到达的自由电子从零电位到达V V电位时，电电位时，电子的运动速度子的运动速度v v为：为：即加速电压的大小决定了电子运动的速度。即加速电压的大小决定了电子运动的速度。1.1.电子在静电场中的运动电子在静电场中的运动电子在静电场中运动方式与光的折射现象十分相似电子在静电场中运动方式与光的折射现象十分相似，并且当，并且当电子从低电位区电子从低电位区V1V1进入高电位区进入高电位区V2V2时，折射角时，折射角,也即电子的也即电子的运动轨迹趋向于法线。反之电子的轨迹将离开法线。运动轨迹趋向于法线。反之电子的轨迹将离开法线。与玻璃的凸透镜可以使光线聚
10、焦成像相似，与玻璃的凸透镜可以使光线聚焦成像相似，一定一定形状的等电位曲面簇形状的等电位曲面簇 也可以使电子束聚焦成像也可以使电子束聚焦成像。产生这种旋转对称等电位曲面簇的电极装置即为产生这种旋转对称等电位曲面簇的电极装置即为静静电透镜电透镜。2 2、静电透镜、静电透镜u静电透镜的缺点：静电透镜的缺点：焦距太长焦距太长u在现代电子显微镜中，除在在现代电子显微镜中，除在电子枪中电子枪中用来用来使电使电子束汇聚成形子束汇聚成形外，已不再使用静电透镜聚焦成外，已不再使用静电透镜聚焦成像，而改为使用磁透镜对电子束聚焦成像。像，而改为使用磁透镜对电子束聚焦成像。3.3.磁透镜磁透镜电荷在磁场中运动时会受
11、到洛仑兹力的作用，其表电荷在磁场中运动时会受到洛仑兹力的作用，其表达式为：达式为：电子在磁场中的运动电子在磁场中的运动V/BV/B，F F =0,=0,电子在磁场中不受磁场力，运动速电子在磁场中不受磁场力，运动速度大小和方向不变；度大小和方向不变；VBVB，F=F=evBevB（最大值）最大值），电子在与磁场垂直，电子在与磁场垂直的平面内作匀速圆周运动；的平面内作匀速圆周运动；V V与与B B成成角角，电子在磁场内作螺旋运动；，电子在磁场内作螺旋运动；带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动VBV与与B成成角角电子在磁场中收到的洛伦兹力为：电子在磁场中收到的洛伦兹力为：方向：方向：
12、左手定则左手定则（反平行于（反平行于 的方向）的方向）大小：大小：磁聚焦原理磁聚焦原理AAu当带电粒子的速度当带电粒子的速度v v与与B B的夹角很小、各粒子速率的夹角很小、各粒子速率v v大致相大致相同时，这些粒子具有相同的螺距。同时，这些粒子具有相同的螺距。u经一个回转周期后，他们各自经过不同的螺距轨道重新经一个回转周期后，他们各自经过不同的螺距轨道重新会聚到会聚到AA点。点。u在匀强磁场中某点在匀强磁场中某点A A处有一束带电粒子处有一束带电粒子发散粒子依靠磁场作用会聚于一点的现象称为磁聚焦。发散粒子依靠磁场作用会聚于一点的现象称为磁聚焦。实际应用中，更多利用的是非匀强磁场对电子束进行聚
13、焦。实际应用中，更多利用的是非匀强磁场对电子束进行聚焦。u磁透镜产生的磁透镜产生的旋转对称的磁场旋转对称的磁场对对电子束有聚电子束有聚焦作用，能使电子束聚焦成像焦作用，能使电子束聚焦成像磁透镜磁透镜u磁透镜磁透镜:产生旋转对称非均匀磁场的产生旋转对称非均匀磁场的线圈装置线圈装置u磁透镜的磁透镜的光学性质光学性质f-f-焦距；焦距；L L1 1-物距；物距；L L2 2-像距像距 ；M-M-放大倍数放大倍数K K、D D、V V、F-F-与实验条件及设备装置有关的常数；与实验条件及设备装置有关的常数；I IN-线圈的安匝数线圈的安匝数。I-I-通过线圈的电流强度；通过线圈的电流强度；N-N-线圈
14、在每厘米长度上的圈数线圈在每厘米长度上的圈数电磁透镜的焦距计算式电磁透镜的焦距计算式磁透镜是一种可变焦、可变倍率的会聚透镜。磁透镜是一种可变焦、可变倍率的会聚透镜。磁透镜与静电透镜的比较磁透镜与静电透镜的比较 磁透镜磁透镜与与静电透镜静电透镜都可以作都可以作会聚透镜会聚透镜，但现代所有的透射电镜除电子光源外都用磁但现代所有的透射电镜除电子光源外都用磁透镜做会聚镜，主要因为：透镜做会聚镜，主要因为：2 2、磁透镜的焦距可以做得很短，获得高、磁透镜的焦距可以做得很短，获得高的放大倍数和较小的球差。的放大倍数和较小的球差。1 1、静电透镜要求过高的电压，使仪器的、静电透镜要求过高的电压，使仪器的绝缘
15、问题难以解决。绝缘问题难以解决。四、电磁透镜的像差和理论分辨本领四、电磁透镜的像差和理论分辨本领电磁透镜在成像时会产生电磁透镜在成像时会产生像差像差。*像差分为：像差分为：几何像差几何像差和和色差色差两类。两类。几何像差几何像差：由于：由于透镜磁场几何形状上的缺陷透镜磁场几何形状上的缺陷而造成而造成的像差。（的像差。（球差、轴上像散、畸变球差、轴上像散、畸变）色差色差：由于：由于电子波的波长电子波的波长或能量发生一定幅度的改或能量发生一定幅度的改变而造成的像差。变而造成的像差。像差：不汇聚在一点；不按比例成像；不相似。像差：不汇聚在一点；不按比例成像；不相似。1 1、球差、球差球差是限制电子透
16、镜分辨本领最主要的因素球差是限制电子透镜分辨本领最主要的因素球差球差是由于电磁透镜磁场的是由于电磁透镜磁场的近轴区和远轴区近轴区和远轴区对电子对电子束的束的会聚能力不同会聚能力不同而造成的。一般远轴区对电子束而造成的。一般远轴区对电子束的汇聚能力大于近轴区。的汇聚能力大于近轴区。P Pu物点物点P P通过透镜成像时，无论像平面在什么位置，都不通过透镜成像时，无论像平面在什么位置，都不能得到一个清晰的点像，而是形成一个能得到一个清晰的点像，而是形成一个弥散的圆斑弥散的圆斑；u像平面在远轴电子的焦点和近轴电子的焦点之间移动，像平面在远轴电子的焦点和近轴电子的焦点之间移动，就可以得到一个就可以得到一
17、个最小的弥散圆斑最小的弥散圆斑，称为，称为球差最小弥散圆球差最小弥散圆。rsM最小弥散圆的半径越小，透镜的分辨本领越高最小弥散圆的半径越小，透镜的分辨本领越高减小透镜孔径半角减小透镜孔径半角减小减小透镜球差系数透镜球差系数Cs提高透镜的分辨率提高透镜的分辨率2 2、轴上像散、轴上像散（像散）（像散）u像散像散是由于是由于透镜磁场不是理想的旋转对称磁场透镜磁场不是理想的旋转对称磁场而引起的像差。而引起的像差。u主要是生产工艺、透镜污染，使透镜磁场不完主要是生产工艺、透镜污染，使透镜磁场不完全旋转对称。全旋转对称。u透镜磁场不完全旋转对称使物像不能聚焦，形透镜磁场不完全旋转对称使物像不能聚焦，形成
18、成弥散的椭圆斑弥散的椭圆斑。由于这种像散发生在轴上，因此也称为由于这种像散发生在轴上，因此也称为轴上像散轴上像散。像散将影响电镜的分辨能力，一般电镜中都有像散将影响电镜的分辨能力，一般电镜中都有消消像散器像散器，可以把像散校正到容许的程度。，可以把像散校正到容许的程度。PP3 3、色差、色差u色差色差是由是由入射电子的波长或能量的非单一性入射电子的波长或能量的非单一性造成的。造成的。引起电子能量变化的主要原因为引起电子能量变化的主要原因为u电子与物质相互作用后，电子能量受到损失。电子与物质相互作用后，电子能量受到损失。u电子加速电压不稳定，引起电子束能量的波动。电子加速电压不稳定，引起电子束能
19、量的波动。减少色差的主要措施减少色差的主要措施u稳定加速电压可减小色差。稳定加速电压可减小色差。u制备较薄的待检测样品：制备较薄的待检测样品：减少透射电子的能量损失。减少透射电子的能量损失。4 4、电磁透镜的分辨本领、电磁透镜的分辨本领n电镜的分辨率：电镜的分辨率：电镜系统所能识别的电镜系统所能识别的两个相邻点两个相邻点之间的最小距离之间的最小距离称为分辨率称为分辨率n分辨率分辨率是电磁透镜的最重要的性能是电磁透镜的最重要的性能n电磁透镜的分辨本领受电磁透镜的分辨本领受衍射效应、像差衍射效应、像差等因素的等因素的影响。影响。n电磁透镜的理论分辨率为：电磁透镜的理论分辨率为：0.2 nm0.2
20、nm五、电磁透镜的场深和焦深五、电磁透镜的场深和焦深电镜不仅分辨率高，还具有电镜不仅分辨率高，还具有场深大、焦深长场深大、焦深长的特点。的特点。p场深是指在场深是指在不影响透镜成像分辨率的前提不影响透镜成像分辨率的前提下，下，物平面物平面可可沿透镜轴向移动的距离沿透镜轴向移动的距离。p场深反映了试样所在的物平面可沿轴向进行场深反映了试样所在的物平面可沿轴向进行的偏差范围。的偏差范围。1 1、场深、场深p焦深是指在焦深是指在不影响透镜成像分辨率的前提不影响透镜成像分辨率的前提下，下，像平面像平面可可沿透镜轴向移动的距离沿透镜轴向移动的距离。p场深反映了场深反映了观察屏或照相底板观察屏或照相底板可
21、在像平面上、可在像平面上、下下沿镜轴移动的距离沿镜轴移动的距离。2 2、焦深、焦深一、入射电子的散射一、入射电子的散射1 1、散射及散射截面、散射及散射截面2 2、原子核对入射电子的散射、原子核对入射电子的散射3 3、核外电子对入射电子的散射、核外电子对入射电子的散射2 2 电子与固体物质的相互作用电子与固体物质的相互作用二、入射电子与固体材料相互作用产生的信号二、入射电子与固体材料相互作用产生的信号原子电离、自由载流子、二次电子、俄歇电子、特征原子电离、自由载流子、二次电子、俄歇电子、特征X X射线、特征能量损失电子、阴极发光、电子感生电导等射线、特征能量损失电子、阴极发光、电子感生电导等三
22、、相互作用体积与信号产生的深度和广度三、相互作用体积与信号产生的深度和广度一、入射电子的散射一、入射电子的散射1 1、散射及散射截面、散射及散射截面n散射散射:当一束当一束聚焦电子聚焦电子沿一定方向射到固体上时，在沿一定方向射到固体上时，在固体原子的固体原子的库仑电场库仑电场作用下，入射作用下，入射电子方向将发生改电子方向将发生改变变，这种现象称为（电子），这种现象称为（电子）散射散射。n散射分类：散射分类：有有弹性散射弹性散射和和非弹性散射非弹性散射之分。之分。n原子散射截面原子散射截面用于度量用于度量一个电子被一个试样原子散射一个电子被一个试样原子散射后后偏转角等于或大于偏转角等于或大于角
23、的几率角的几率。原子中的原子中的原子核原子核和和核外电子核外电子对对入射电子入射电子均有散射作用。均有散射作用。2 2、原子核对入射电子的散射、原子核对入射电子的散射（1 1）弹性散射）弹性散射散射角散射角弹性散射截面：弹性散射截面：原子核对入射电子的散射包括原子核对入射电子的散射包括弹性散射弹性散射和和非弹性散射非弹性散射电子电子:只改变运动方向，不损失能量。只改变运动方向，不损失能量。E0入射电子的能量弹性散射电子是透射电镜中成像和衍射的基础弹性散射电子是透射电镜中成像和衍射的基础入射电子运动到原入射电子运动到原子核附近损失能量子核附近损失能量损失能量损失能量E E转变为转变为连续连续X
24、X射线射线c光速，h普朗克常量，X射线的波长（2 2）非弹性散射）非弹性散射3 3、核外电子对入射电子的非弹性散射、核外电子对入射电子的非弹性散射n原子中核外电子对入射电子的散射作用是一种原子中核外电子对入射电子的散射作用是一种非弹性散射非弹性散射。n以上激发现象都是入射电子作用的结果，所以称为以上激发现象都是入射电子作用的结果，所以称为电子激发电子激发。n入射电子所损失的能量：入射电子所损失的能量：转变为热转变为热，部分使物质产生各种部分使物质产生各种激发现象激发现象（如，原子电离、自由载流子、二次电子、俄歇电子、特征X射线、特征能量损失电子、阴极发光、电子感生电导等）。二、入射电子与固体材
25、料相互作用产生的信号二、入射电子与固体材料相互作用产生的信号1 1、背散射电子、背散射电子n背散射电子：背散射电子：电子射入试样后，受到原子的弹电子射入试样后，受到原子的弹性和非弹性散射，有一部分电子的总散射角大于性和非弹性散射，有一部分电子的总散射角大于9090，重新从试样表面逸出，称为，重新从试样表面逸出，称为背散射电子背散射电子，这个过程称为这个过程称为背散射背散射。n背散射电子能量：背散射电子能量：大于大于50eV50eVn背散射电子像：背散射电子像：扫描电镜和电子探针中应用背扫描电镜和电子探针中应用背散射电子成像，称为背散射电子像。其分辨率较散射电子成像，称为背散射电子像。其分辨率较
26、二次电子像低。二次电子像低。2 2、二次电子、二次电子n在入射电子作用下在入射电子作用下被轰击出来并离开样品表面的核被轰击出来并离开样品表面的核外电子外电子。n由于原子核和外层价电子间的由于原子核和外层价电子间的结合能很小结合能很小，因此，因此，外层的外层的电子较容易和原子脱离电子较容易和原子脱离，使原子电离。，使原子电离。n二次电子流二次电子流用用I IS S表示。表示。n二次电子常用作二次电子常用作扫描电子显微镜的成像信号扫描电子显微镜的成像信号。n二次电子的特征：二次电子的特征：1)1)二次电子二次电子能量较低能量较低。一般不超过一般不超过50 50 evev，大部分几，大部分几evev
27、；2)2)对样品对样品表面化状态十分敏感表面化状态十分敏感，来自表层，来自表层510nm510nm深度深度范围。因此能有效地反映样品范围。因此能有效地反映样品表面的形貌表面的形貌；3)3)其产额与原子序数间没有明显的依赖关系。因此，其产额与原子序数间没有明显的依赖关系。因此，不能进行成分分析不能进行成分分析。3 3、透射电子、透射电子n当试样厚度小于入射电子的穿透深度时，电子从当试样厚度小于入射电子的穿透深度时，电子从另一表面射出，这样的电子称为另一表面射出，这样的电子称为透射电子透射电子。n透射电子流透射电子流用用I IS S表示表示。n透射电子显微镜（透射电子显微镜（TEMTEM）：应用：
28、应用透射电子成像透射电子成像。n如果试样较薄，则透射电子主要由弹性散射电子如果试样较薄，则透射电子主要由弹性散射电子组成，成像清晰。组成，成像清晰。n如果试样较厚，则透射电子有相当部分是非弹性如果试样较厚，则透射电子有相当部分是非弹性散射电子，成像清晰度差。散射电子，成像清晰度差。4 4、吸收电子、吸收电子n入射电子经多次入射电子经多次非弹性散射非弹性散射后后能量损失殆尽能量损失殆尽，不，不再产生其它效应，一般称为被试样吸收，这种电再产生其它效应，一般称为被试样吸收，这种电子称为子称为吸收电子吸收电子。n吸收电子流吸收电子流用用I IA A表示。表示。n利用测量吸收电子产生的电流，既可以利用测
29、量吸收电子产生的电流，既可以成像成像，又，又可以获得不同可以获得不同元素的定性元素的定性分布情况，它被分布情况，它被广泛用广泛用于扫描电镜和电子探针于扫描电镜和电子探针中。中。信号强度关系信号强度关系I0=IB+Is+IT+IAI I0 0：入射电子强度：入射电子强度 I IB B：背散射电子强度：背散射电子强度I Is s：二次电子强度：二次电子强度I IT T：透射电子强度：透射电子强度I IA A：吸收电子强度：吸收电子强度=I=IB B/I/I0 0 背散射电子发射系数背散射电子发射系数=I=Is s/I/I0 0 二次电子发射系数二次电子发射系数=I=IT T/I/I0 0 透射电子
30、系数透射电子系数=I=IA A/I/I0 0 吸收电子系数吸收电子系数+=1试样的质量厚度试样的质量厚度Z Z（ug/mmug/mm2 2)电子在Cu中的透射、吸收、背散射系数随质量厚度的变化背散射系数背散射系数吸收系数吸收系数透射系数透射系数透射系数、吸收系数、背散射系数之间的关系透射系数、吸收系数、背散射系数之间的关系n激发：激发：入射电子受到核外电子散射后，损失的能量将入射电子受到核外电子散射后，损失的能量将会使材料表面的原子受到激发，这一过程称为激发会使材料表面的原子受到激发，这一过程称为激发n驰豫：驰豫：原子受激后，处于高能状态。此时原子有向低原子受激后，处于高能状态。此时原子有向低
31、能态转变的趋势。原子从受激态跃迁至低能态的过程能态转变的趋势。原子从受激态跃迁至低能态的过程称为驰豫过程。称为驰豫过程。n在原子的在原子的激发、驰豫过程激发、驰豫过程中，产生中，产生二次电子、俄歇电二次电子、俄歇电子、特征子、特征X射线射线。5 5、原子激发与驰豫、原子激发与驰豫p当电子射入试样后，受到原子的当电子射入试样后，受到原子的弹性、非弹性散弹性、非弹性散射射。特别是在许多次的散射后，电子在各个方向散。特别是在许多次的散射后，电子在各个方向散射的几率相等，也即发生射的几率相等，也即发生漫散射漫散射。p由于这种扩散过程，电子与物质的相互作用不限由于这种扩散过程，电子与物质的相互作用不限于
32、电子入射方向，而是有于电子入射方向，而是有一定的体积范围一定的体积范围。此体积。此体积范围称为范围称为相互作用体积相互作用体积。三、相互作用体积与信号产生的深度和广度三、相互作用体积与信号产生的深度和广度p电子与固体试样相互作用体积的电子与固体试样相互作用体积的形状和大小形状和大小与与入射入射电子的能量电子的能量、试样原子序数、试样原子序数和和电子束入射方向电子束入射方向有关。有关。p相互作用体积的相互作用体积的形状和大小形状和大小决定了决定了各种物理信号产各种物理信号产生的深度和广度范围。生的深度和广度范围。1 1、相互作用体积、相互作用体积影响相互作用体积形状、大小的因素影响相互作用体积形
33、状、大小的因素（1 1）试样）试样原子序数原子序数对对形状形状的影响的影响（2 2）入射）入射电子能量电子能量对对体积体积的影响的影响（3 3）入射）入射电子方向电子方向的影响的影响P115，图，图2-212 2、各种物理信号产生的深度和广度、各种物理信号产生的深度和广度深度深度 俄歇电子俄歇电子1nm1nm 二次电子二次电子10nm10nm10nm X X射线射线1um1um电子与材料相互作用产生的信号及据之发展起来的分析方法电子与材料相互作用产生的信号及据之发展起来的分析方法电镜大体可划分为：电镜大体可划分为：电镜的分类电镜的分类透射电子显微镜（透射电子显微镜（TEMTEM）扫描扫描电子显
34、微镜电子显微镜（SEMSEM）扫描透射扫描透射电子显微镜电子显微镜（STEMSTEM)扫描探针显微镜（扫描探针显微镜（SPMSPM）Transmission Electron MicroscopeScanning Electron MicroscopeScanning Probe Microscope 一、透射电子显微镜一、透射电子显微镜1、工作原理 2、结构组成 3、主要性能指标（包括场深）透射电子显微分析透射电子显微分析二、像衬度及复型像二、像衬度及复型像1、像衬度 2、复型像三、透射电镜试样制备三、透射电镜试样制备1、粉体样品的制备2、薄膜样品的制备3、复型样品的制备（包括萃取复型）四、电子衍射四、电子衍射u 薄晶体电子显微像薄晶体电子显微像u 高压电子显微像高压电子显微像