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P3.透射电镜与扫描电镜

P3.透射电镜与扫描电镜

作者: 光头披风侠 | 来源:发表于2019-04-04 13:53 被阅读0次

    透射电镜与扫描电镜

    1. 光学显微镜的分辨率本领一般为所用光源波长的一半,而在投射电镜中当加速电压为100kV时,电子波长为0.037\mathring{A},但其分辨率本领却只能达到几个\mathring{A},这是为什么?

      答:

      理论上分辨率可达到0.037\mathring{A},但由于TEM的分辨率实际还受到衍射效应与球差的影响,因而限制了分辨率不能到达理论量级


      • 在未考虑相对论修正的情况下:
        \frac{1}{2}mv^2=eU \to v=\sqrt{2eU/m} \\ \color{red}{ev=1.602 \times 10^{-19}焦耳}\\ \color{red}{m_e=9.109 \times10^{-31}kg}

        \lambda=\frac{h}{mv}\\ \color{red}{h=6.62607004 \times 10^{-34} m^2kg/s}\\\lambda=\frac{h}{\sqrt{2meU}}

        可算得电子波长为可算得电子波长为0.0388\mathring{A}

      • 考虑相对论修正的情况下:
        mc^2-m_0c^2=eU\to m=\frac{eU+m_0c^2}{c^2}\\ m=\frac{m_0}{\sqrt{1-(v/c)^2}}\to v=c\sqrt{1-(\frac{m_0}{m})^2}\\ \lambda=\frac{h}{mv}
        算得:

        电子质量m=10.89\times10^{-31}kg

        电子速度约v\approx0.54c

        波长约为0.0375\mathring{A}

    2. 扫描电镜的成像原理与透射电镜有何不同?

      答:

      扫描电子是用二次电子和背景散射电子成像。透射电镜是用透射电子成像。
      简单来说,二次电子是来自样品的电子。透射电子是来自光源电子束中的电子。

    3. 分析合金断口形貌时,一般采用扫描电镜中那种信号成像?为什么?若发现断口上有夹杂物,如何原位分析其成分?

      答:

      二次电子成像分析断口形貌。

      二次电子只从样品表面5-10nm深度被激发,激发区表面倾角越大,收集到的二次电子越多,因而越亮,对于深凹槽虽然也激发出较多二次电子,但不易收集,因而衬度较暗。

      若发现断口有杂物,用背散射电子信号成分衬度

    4. 若有一台透射电镜的分辨率为0.2nm,而人眼的分辨率本领为0.2mm,该台TEM的有效分辨率为多大?

      答:
      \text{放大倍数:}M=0.2mm/0.2nm=10^6倍

    5. 40KV加速电压下,电子波长\lambda=?其相应的衍射角量级为何数量级。

      答:
      \frac{1}{2}mv^2=eU\\ \lambda=\frac{h}{mv}
      可得\lambda=\frac{h}{\sqrt{2meU}}=0.063\mathring{A}
      sin\theta=\frac{\lambda}{2d}
      电子波长在10^{-2}\backsim10^{-3}nm量级,而晶面间距一般也在10^{0}\backsim10^{-2}nm

      \therefore sin\theta\approx10^{-2},衍射角\theta\approx10^{-2}rad量级。

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