透射电子显微学 上 第2版PDF电子书下载

第一篇 基本概念 3

第1章 透射电子显微镜 3

章节预览 3

1.1 TEM可以研究哪些材料？ 4

1.2 为什么使用电子？ 5

1.2.1 简史 5

1.2.2 显微学方法和分辨率概念 6

1.2.3 电子与物质的相互作用 10

1.2.4 景深和焦深 12

1.2.5 衍射 13

1.3 TEM的局限性 14

1.3.1 取样 14

1.3.2 解释透射像 14

1.3.3 电子束损伤与安全 15

1.3.4 样品制备 16

1.4 不同类型的TEM 17

1.5 电子的基本性质 19

1.6 显微学方法的网络资源 21

1.6.1 与显微学方法和分析相关的网址 22

1.6.2 显微学方法和分析软件 23

章节总结 26

参考文献 26

自测题 33

章节具体问题 34

第2章 散射和衍射 37

章节预览 37

2.1 我们为什么对电子散射感兴趣？ 38

2.2 散射和衍射术语 40

2.3 散射角 43

2.4 相互作用的散射截面和微分散射截面 44

2.4.1 孤立原子的散射 45

2.4.2 来自样品的散射 46

2.4.3 一些数字 46

2.5 平均自由程 47

2.6 TEM中如何利用散射 49

2.7 与X射线衍射的比较 49

2.8 夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射 50

2.9 光的狭缝衍射和圆孔衍射 51

2.9.1 双缝（杨氏双缝实验） 51

2.9.2 多缝（衍射光栅） 52

2.9.3 单一宽缝 52

2.9.4 圆孔散射 55

2.9.5 为什么这与电镜有关？ 56

2.10 相长干涉 56

2.11 角度表示 56

2.12 电子衍射花样 57

章节总结 59

参考文献 60

自测题 61

章节具体问题 62

第3章 弹性散射 63

章节预览 63

3.1 粒子和波 64

3.2 弹性散射机制 65

3.3 孤立原子的散射 67

3.4 卢瑟福散射截面 67

3.5 卢瑟福散射截面的修正 68

3.6 卢瑟福散射电子的相干性 71

3.7 原子散射因子 72

3.8 f（θ）的来源 74

3.9 结构因子F（θ） 76

3.10 简单衍射概念 77

3.10.1 电子波的干涉、透射束和衍射束的产生 78

3.10.2 衍射方程 79

章节总结 81

参考文献 82

自测题 83

章节具体问题 84

第4章 非弹性散射和电子束损伤 85

章节预览 85

4.1 TEM中的非弹性散射过程 86

4.2 X射线发射 88

4.2.1 特征X射线 88

4.2.2 轫致辐射 95

4.3 二次电子发射 97

4.3.1 二次电子 97

4.3.2 俄歇电子 98

4.4 电子－空穴对和阴极发光（CL） 99

4.5 等离子体和声子 100

4.6 电子束损伤 103

4.6.1 电子剂量 104

4.6.2 样品加热 105

4.6.3 聚合物中的电子束损伤 105

4.6.4 共价和离子晶体中的电子束损伤 106

4.6.5 金属中的电子束损伤 107

4.6.6 溅射 109

章节总结 110

参考文献 110

自测题 112

章节具体问题 113

第5章 电子源 115

章节预览 115

5.1 不同类型电子源的物理机制 116

5.1.1 热发射 116

5.1.2 场发射 117

5.2 电子束的特征 118

5.2.1 亮度 118

5.2.2 时间相干性和能量发散 120

5.2.3 空间相干性和电子源尺寸 121

5.2.4 稳定性 122

5.3 电子枪 122

5.3.1 热电子枪 123

5.3.2 场发射枪（FEG） 127

5.4 电子枪的比较 128

5.5 电子枪特性的测量 129

5.5.1 束流 130

5.5.2 会聚角 131

5.5.3 束斑直径的计算 132

5.5.4 束斑直径的测量 134

5.5.5 能量发散度 136

5.5.6 空间相干性 136

5.6 加速电压的选择 137

章节总结 137

参考文献 138

自测题 139

章节具体问题 140

第6章 透镜、光阑和分辨率 141

章节预览 141

6.1 为什么要了解透镜？ 142

6.2 光学和电子光学 143

6.2.1 如何画光路图 143

6.2.2 基本光学元素 147

6.2.3 透镜方程 148

6.2.4 放大、缩小和聚焦 148

6.3 电磁透镜 151

6.3.1 极靴和线圈 151

6.3.2 不同类型的透镜 152

6.3.3 通过磁场的电子运动轨迹 155

6.3.4 像旋转和最佳物平面 158

6.3.5 电子束的偏转 158

6.4 光阑和光圈 159

6.5 真实透镜及其问题 161

6.5.1 球差 161

6.5.2 色差 164

6.5.3 像散 166

6.6 电磁透镜的分辨率（和最终的TEM分辨率） 166

6.6.1 理论分辨率（衍射限制分辨率） 167

6.6.2 球差导致的实际分辨率 169

6.6.3 色差导致的样品限制分辨率 170

6.6.4 定义的混淆 171

6.7 焦深和景深 172

章节总结 174

参考文献 175

自测题 177

章节具体问题 178

第7章 如何“看见”电子 181

章节预览 181

7.1 电子探测和显示 182

7.2 观察屏 183

7.3 电子探测器 184

7.3.1 半导体探测器 185

7.3.2 闪烁体－光电倍增探测器／TV相机 187

7.3.3 电荷耦合器件（CCD）探测器 189

7.3.4 法拉第杯 191

7.4 对不同信号的探测器种类选择 193

7.5 图像记录 195

7.5.1 感光乳剂 195

7.5.2 其他图像记录方法 196

7.6 扫描图像和静态TEM图像的对比 196

章节总结 197

参考文献 197

自测题 198

章节具体问题 199

第8章 真空泵和样品杆 201

章节预览 201

8.1 真空 202

8.2 粗真空泵 203

8.3 高／超高真空泵 204

8.3.1 扩散泵 204

8.3.2 涡轮分子泵 205

8.3.3 离子泵 206

8.3.4 低温（吸附）泵 206

8.4 完整真空系统 207

8.5 检漏 209

8.6 污染：碳氢化合物和水汽 209

8.7 样品杆和测角台 210

8.8 侧插式样品杆 211

8.9 顶插式样品杆 212

8.10 倾斜和旋转样品杆 213

8.11 原位样品杆 215

8.12 等离子清洗器 218

章节总结 220

参考文献 221

自测题 221

章节具体问题 222

第9章 设备 225

章节预览 225

9.1 照明系统 226

9.1.1 平行束的TEM操作 226

9.1.2 会聚束（S）TEM模式 229

9.1.3 聚光物镜 230

9.1.4 平移和倾转电子束 233

9.1.5 C2光阑合轴 234

9.1.6 聚光镜缺陷 235

9.1.7 校准 237

9.2 物镜和测角台 239

9.3 形成衍射花样和像：TEM成像系统 240

9.3.1 选区衍射 241

9.3.2 明场像和暗场像 244

9.3.3 中心暗场像操作 246

9.3.4 空心锥衍射与暗场像 247

9.4 形成衍射花样和像：STEM成像系统 249

9.4.1 明场STEM像 251

9.4.2 暗场STEM像 253

9.4.3 环形暗场像 253

9.4.4 STEM中的放大倍数 254

9.5 合轴和消像散 254

9.5.1 透镜旋转中心 254

9.5.2 成像透镜像散校正 256

9.6 成像系统的校准 258

9.6.1 放大倍数的校准 258

9.6.2 相机长度校准 261

9.6.3 图像相对于衍射花样的旋转 264

9.6.4 图像和衍射花样的空间关系 266

9.7 其他校准 266

章节总结 268

参考文献 268

自测题 270

章节具体问题 271

第10章 样品制备 273

章节预览 273

10.1 安全性 274

10.2 自支撑样品或使用微栅 276

10.3 制备最终减薄的自支撑样品 278

10.3.1 从大块样品上切薄片 278

10.3.2 切圆片 278

10.3.3 预减薄样品 280

10.4 样品最终减薄 282

10.4.1 电解抛光 282

10.4.2 离子减薄 283

10.5 截面样品 289

10.6 微栅／垫圈上的样品 290

10.6.1 电解抛光——金属和合金的窗口法 291

10.6.2 超薄切片 292

10.6.3 研磨和捣碎 294

10.6.4 复型和萃取 294

10.6.5 解理和小角度解理技术（SACT） 296

10.6.6 90°楔形 298

10.6.7 光刻 299

10.6.8 择优化学刻蚀 299

10.7 FIB 300

10.8 存储样品 302

10.9 一些原则 303

章节总结 305

参考文献 305

自测题 307

章节具体问题 308

第二篇 衍射理论 311

第11章 TEM中的衍射 311

章节预览 311

11.1 为什么在TEM中使用衍射？ 312

11.2 TEM、衍射相机和TV 313

11.3 原子面的散射 314

11.4 晶体的散射 317

11.5 布拉格定律中n的意义 321

11.6 动力学效应的图解介绍 323

11.7 衍射花样的标定 324

11.8 实验电子衍射花样 324

11.9 选区电子衍射花样 325

章节总结 331

参考文献 331

自测题 331

章节具体问题 332

第12章 在倒空间思考 335

章节预览 335

12.1 为何引入另一种点阵？ 336

12.2 倒易点阵的数学定义 337

12.3 矢量g 337

12.4 劳厄方程及其与布拉格定律的关系 340

12.5 Ewald反射球 342

12.6 偏离参量 344

12.7 薄膜效应和加速电压效应 347

章节总结 348

参考文献 348

自测题 349

章节具体问题 350

第13章 衍射束 351

章节预览 351

13.1 为什么要计算强度？ 353

13.2 处理方法 353

13.3 衍射束振幅 354

13.4 特征长度ξg 356

13.5 Howie-Whelan方程 357

13.6 Howie-Whelan方程的拓展 359

13.7 求解Howie-Whelan方程 360

13.8 γ（1）和γ（2）的重要性 361

13.9 总波振幅 363

13.10 有效偏离参量 364

13.11 柱体近似 365

13.12 近似和简化 367

13.13 类比耦合谐振子 368

章节总结 369

参考文献 369

自测题 370

章节具体问题 371

第14章 布洛赫波 373

章节预览 373

14.1 TEM中的波动方程 374

14.2 晶体 375

14.3 布洛赫函数 377

14.4 布洛赫波的薛定谔方程 378

14.5 平面波振幅 381

14.6 布洛赫波的吸收 384

章节总结 385

参考文献 385

自测题 386

章节具体问题 387

第15章 色散面 389

章节预览 389

15.1 引言 390

15.2 Ug＝0时的色散图 391

15.3 Ug≠0时的色散图 392

15.4 色散面与衍射花样的关系 394

15.5 Ug、ξg和sg之间的关系 398

15.6 布洛赫波振幅 400

15.7 扩展到多束情形 401

15.8 色散面和缺陷 403

章节总结 403

参考文献 404

自测题 405

章节具体问题 406

第16章 晶体衍射 407

章节预览 407

16.1 简单点阵衍射回顾 408

16.2 结构因子：思想 409

16.3 一些重要的结构：体心立方、面心立方和密排六方 410

16.4 扩充fcc和hcp使之包含基元 414

16.5 将体心立方和面心立方的分析用于简单立方结构 416

16.6 将密排六方结构扩展到TiAl 416

16.7 超晶格反射与成像 417

16.8 长周期超晶格衍射 420

16.9 禁止反射 421

16.10 国际标准表格的使用 422

章节总结 424

参考文献 425

自测题 426

章节具体问题 427

第17章 小体积衍射 429

章节预览 429

17.1 引言 430

17.1.1 求和方法 431

17.1.2 积分方法 432

17.2 薄膜效应 433

17.3 楔形样品的衍射 435

17.4 面缺陷的衍射 436

17.5 来自颗粒的衍射 439

17.6 单位错和多位错的衍射 442

17.7 衍射和色散面 444

章节总结 446

参考文献 446

自测题 447

章节具体问题 448

第18章 平行束衍射花样的获取与标定 451

章节预览 451

18.1 选择合适的技术 452

18.2 SAD实验技术 454

18.3 极射赤面投影 456

18.4 单晶衍射花样的标定 460

18.5 多晶材料的环形花样 464

18.6 空心锥衍射的环形花样 467

18.7 非晶材料的环形花样 468

18.8 旋进衍射 472

18.9 二次衍射 473

18.10 样品的取向 477

18.11 取向关系 481

18.12 计算机分析 483

18.13 取向的自动确定与取向分布图 484

章节总结 486

参考文献 486

自测题 490

章节具体问题 491

第19章 菊池衍射 493

章节预览 493

19.1 菊池线的来源 494

19.2 菊池线和布拉格散射 495

19.3 绘制菊池图 498

19.4 晶体取向和菊池图 503

19.5 设置sg值 505

19.6 强度 507

章节总结 508

参考文献 509

自测题 510

章节具体问题 511

第20章 CBED花样的获取 513

章节预览 513

20.1 为什么使用会聚束？ 514

20.2 CBED花样的获取 516

20.2.1 SAD和CBED的比较 516

20.2.2 TEM模式下的CBED 518

20.2.3 STEM模式下的CBED 519

20.3 实验变量 520

20.3.1 C2光阑的选取 520

20.3.2 相机常数的选取 522

20.3.3 束斑大小的选择 523

20.3.4 样品厚度的影响 523

20.4 CBED花样的聚焦和离焦 525

20.4.1 聚焦CBED花样 525

20.4.2 大角度（离焦）CBED花样 527

20.4.3 最后调节步骤 531

20.5 能量过滤 531

20.6 零阶和高阶劳厄带衍射 533

20.6.1 ZOLZ花样 533

20.6.2 HOLZ花样 533

20.7 CBED花样中的菊池线和布拉格线 537

20.8 HOLZ线 539

20.8.1 HOLZ线与菊池线的关系 539

20.8.2 HOLZ线的获取 539

20.9 空心圆锥／旋进CBED 542

章节总结 544

参考文献 544

自测题 546

章节具体问题 547

第21章 会聚束技术的应用 549

章节预览 549

21.1 CBED花样的标定 550

21.1.1 ZOLZ和HOLZ花样的标定 550

21.1.2 HOLZ线的标定 555

21.2 厚度测量 556

21.3 单胞的确定 560

21.3.1 实验思路 561

21.3.2 HOLZ环半径的重要性 561

21.3.3 晶格中心的确定 564

21.4 对称性的确定 566

21.4.1 对称性概念的回顾 566

21.4.2 Friedel定律 568

21.4.3 衍射花样中对称性的观察 569

21.5 晶格应变的测量 571

21.6 手性的确定 573

21.7 结构因子和电荷密度的确定 575

21.8 其他方法 576

21.8.1 扫描法 576

21.8.2 纳米衍射 578

章节总结 578

参考文献 579

自测题 582

章节具体问题 582

索引 585