掃描電鏡和電子探針的基礎(chǔ)及應(yīng)用

前言

　　人們要獲得性能優(yōu)良的材料，可以通過(guò)不同的途徑去實(shí)現(xiàn)。由于這些材料的性能同其顯微結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，即任何一種材料的宏觀性能都是由其顯微結(jié)構(gòu)所決定的，所以，人們只有清楚地知道材料的顯微結(jié)構(gòu)，了解其化學(xué)組成、元素分布、組成相的形貌（如尺寸、分布、形狀等）等，才能去提高材料的性能并獲得它?！　∷^顯微結(jié)構(gòu)，主要是指在各種顯微鏡下看到的所有相區(qū)（phase region）及所包含的缺陷。通常包括晶粒和氣孔的尺寸大小和分布，相的組成和分布，晶界特性，缺陷及裂紋，還包括組成均勻性，等等。顯微結(jié)構(gòu)表征的主要任務(wù)是根據(jù)不同類(lèi)型顯微鏡下觀察的顯微結(jié)構(gòu)特征，對(duì)它們的形成原因做出合理的分析和推斷。　　人們通過(guò)長(zhǎng)期的研究實(shí)踐，對(duì)材料的顯微結(jié)構(gòu)已經(jīng)積累了相當(dāng)豐富的知識(shí)，并使一系列重要的分析技術(shù)得以發(fā)展和完善，例如：光學(xué)顯微鏡分析是最早對(duì)材料顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究的手段，但是由于其分辨率受到可見(jiàn)光波長(zhǎng)的限制，只能提供微米數(shù)量級(jí)的形貌細(xì)節(jié)圖像。隨著材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一系列電子光學(xué)儀器相繼出現(xiàn)并不斷完善，有力地推動(dòng)了材料顯微分析技術(shù)的發(fā)展。掃描電鏡和電子探針?lè)治鍪乾F(xiàn)代顯微分析的主要手段。

內(nèi)容概要

本書(shū)主要通過(guò)研究工作的實(shí)例，介紹了掃描電鏡和電子探針在材料研究，尤其是無(wú)機(jī)非金屬材料研究中的應(yīng)用。全書(shū)共分7章，內(nèi)容涉及掃描電鏡和電子探針的基礎(chǔ)，以及掃描電鏡和電子探針在古陶瓷研究、C／SiC復(fù)合材料、生物涂層材料、熱障涂層、牙齒研究中的顯微結(jié)構(gòu)分析實(shí)例，突出了通過(guò)掃描電鏡和電子探針?lè)治鰧?duì)材料研究、工藝改進(jìn)所起的指導(dǎo)性作用。    本書(shū)適合材料科學(xué)、冶金、地質(zhì)、考古及生物等相關(guān)學(xué)科的本科生、研究生及廣大的科技工作者參閱。

書(shū)籍目錄

第1章  掃描電鏡基礎(chǔ)  1.1  引言  1.2  掃描電鏡的常用術(shù)語(yǔ)  1.3  掃描電鏡工作原理  1.4  掃描電鏡組成系統(tǒng)    1.4.1  電子光學(xué)系統(tǒng)    1.4.2  掃描系統(tǒng)    1.4.3  信號(hào)檢測(cè)放大系統(tǒng)    1.4.4  圖像顯示和記錄系統(tǒng)    1.4.5  真空系統(tǒng)  1.5  場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡    1.5.1  概述    1.5.2  分辨率的影響因素  1.6  低能掃描電鏡    1.6.1  低能掃描電鏡的加速電壓    1.6.2  低能掃描電鏡的優(yōu)缺點(diǎn)  1.7  環(huán)境掃描電鏡    1.7.1  環(huán)境掃描電鏡的成像原理    1.7.2  環(huán)境掃描電鏡的優(yōu)缺點(diǎn)  1.8  掃描電聲顯微鏡    1.8.1  掃描電聲顯微鏡的發(fā)展    1.8.2  掃描電聲顯微鏡的工作原理第2章  電子探針基礎(chǔ)  2.1  引言  2.2  電子探針?lè)治?   2.2.1  定性分析原理及技巧    2.2.2  定量分析原理  2.3  電子探針譜儀系統(tǒng)    2.3.1  波譜儀    2.3.2  能譜儀    2.3.3  能譜波譜一體機(jī)  2.4  定量分析的試樣和標(biāo)樣    2.4.1  試樣要求    2.4.2  試樣制備方法    2.4.3  定量分析所使用的標(biāo)樣  2.5  定量分析修正方法    2.5.1  ZAF定量修正方法    2.5.2  XPP定量修正方法第3章  在纖維增強(qiáng)碳化硅基復(fù)合材料研究中的應(yīng)用  3.1  在裂解法制備碳纖維增強(qiáng)碳化硅基復(fù)合材料中的應(yīng)用    3.1.1  納米粉體粒徑對(duì)前驅(qū)體裂解產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的影響    3.1.2  納米粉體含量對(duì)前驅(qū)體裂解產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的影響  3.2  在強(qiáng)制脈沖化學(xué)氣相沉積制備C／SiC復(fù)合材料研究中的應(yīng)用    3.2.1  熱解碳涂層結(jié)構(gòu)    3.2.2  溫度的影響    3.2.3  沉積次數(shù)的影響  3.3  氣相滲硅原位反應(yīng)工藝參數(shù)對(duì)顯微結(jié)構(gòu)的影響  3.4  液相滲硅原位反應(yīng)制備工藝參數(shù)對(duì)顯微結(jié)構(gòu)的影響    3.4.1  纖維體積含量的影響    3.4.2  滲硅溫度的影響第4章  在古陶瓷研究中的應(yīng)用  4.1  龍泉金村青瓷顯微結(jié)構(gòu)研究  4.2  汝官窯青瓷釉的析晶一分相結(jié)構(gòu)研究    4.2.1  釉的分相分析    4.2.2  顯微結(jié)構(gòu)同釉面藝術(shù)效果的關(guān)系  4.3  建窯窯址發(fā)掘的宋代黑釉瓷片分析  4.4  元代青花瓷的電子探針?lè)治? 4.5  四川邛崍窯青釉的研究第5章  在熱障氧化鋯涂層研究中的應(yīng)用  5.1  噴涂粉末  5.2  涂層表面和斷面顯微結(jié)構(gòu)分析  5.3  納米氧化鋯涂層形成機(jī)理研究  5.4  噴涂工藝參數(shù)對(duì)涂層顯微結(jié)構(gòu)的影響  5.5  水對(duì)涂層表面顯微結(jié)構(gòu)的影響  5.6  ZrO2—3 mol %Y2O3納米涂層相穩(wěn)定性研究  5.7  ZrO2涂層抗熱震性能研究  5.8  摩擦學(xué)性能研究    5.8.1  實(shí)驗(yàn)方法    5.8.2  摩擦因數(shù)和磨損率第6章  在生物涂層顯微結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用  6.1  羥基磷灰石涂層顯微結(jié)構(gòu)研究    6.1.1  樣品制備過(guò)程    6.1.2  肌肉植入后顯微結(jié)構(gòu)分析    6.1.3  骨髓植入后顯微結(jié)構(gòu)分析    6.1.4  密植骨植入后顯微結(jié)構(gòu)分析  6.2  鈦生物涂層顯微結(jié)構(gòu)研究    6.2.1  樣品制備過(guò)程    6.2.2  表面處理對(duì)涂層顯微結(jié)構(gòu)的影響    6.2.3  動(dòng)物實(shí)驗(yàn)后涂層顯微結(jié)構(gòu)分析    6.2.4  成骨機(jī)理分析  6.3  硅灰石涂層顯微結(jié)構(gòu)研究第7章  在牙齒研究中的應(yīng)用  7.1  乳牙牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)鈣含量分析    7.1.1  乳牙牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)各牙面各深度鈣含量分析    7.1.2  有齲組和無(wú)齲組牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)鈣含量分析  7.2  乳牙牙釉質(zhì)元素分析  7.3  乳牙牙本質(zhì)磷元素及其與患齲的關(guān)系分析

章節(jié)摘錄

　　能譜或者波譜的分辨率通常是指譜圖上可區(qū)分的兩個(gè)峰之間的最小能量值，用電子伏特（eV）表示。能譜或者波譜的分辨率是影響材料定性、定量分析準(zhǔn)確度的重要因素。　3）信號(hào)噪聲比　信號(hào)噪聲比是指掃描電鏡圖像信號(hào)強(qiáng)度和噪聲強(qiáng)度的比值。一般來(lái)說(shuō)，信號(hào)噪聲比越高，則圖像越清晰。信號(hào)強(qiáng)度是掃描電鏡成像的關(guān)鍵，主要取決于入射電子能量和束流等；噪聲則干擾成像，使熒光屏上出現(xiàn)像下雪似的、時(shí)隱時(shí)現(xiàn)的細(xì)小亮斑點(diǎn)，圖像變得模糊，噪聲的大小主要取決于所用的檢測(cè)器和樣品的情況等。　　4）雜散磁場(chǎng)　　雜散磁場(chǎng)是指引起掃描電子束形狀發(fā)生畸變的存在于電鏡內(nèi)或者周?chē)h(huán)境的磁場(chǎng)。雜散磁場(chǎng)的存在會(huì)改變樣品發(fā)射的二次電子運(yùn)動(dòng)軌跡，降低圖像質(zhì)量，從而使分辨率下降。因此，在掃描電鏡使用過(guò)程中應(yīng)盡量避免雜散磁場(chǎng)存在。　　5）景深　　掃描電鏡的景深是指電子束在試樣上掃描時(shí)可獲得清晰圖像的深度范圍，通常用m表示。景深的產(chǎn)生是因?yàn)閽呙桦婄R電子束同試樣作用時(shí)，有一定發(fā)散度，因此除了焦平面外，電子束將展寬。同透射電鏡和光學(xué)顯微鏡相比，掃描電鏡電子束發(fā)散度很小，因此往往景深較大，成像富有立體感。表1.1給出了在不同放大倍數(shù)下，掃描電鏡和光學(xué)顯微鏡相應(yīng)的景深值。由表可見(jiàn)，掃描電鏡的景深比光學(xué)顯微鏡大得多，所以它特別適用于粗糙表面的觀察和分析。

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