24小时热门版块排行榜    

CyRhmU.jpeg
查看: 22908  |  回复: 125
【奖励】 本帖被评价50次,作者Platinum增加金币 44.5

Platinum

木虫 (正式写手)


[资源] 【专题】TEM培训系列I:基础

应wdwsnnu的要求,开个专题:TEM培训系列。按Williams&Carter的教材《TEM》,分为四部分:基础、衍射、成像、谱学。

教材请见:http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=1471283

首先是基础部分。先把以前的帖子的内容拷贝在这里,作为引言。

借Williams&Carter的新版《TEM》出版的东风,咱们来试试开个TEM培训班吧。由于水平有限,邀请temedx, refnew及其他TEM专家合作、指正。

就以Williams其人其书的简单介绍开始吧。
Williams出身TEM领域著名的剑桥学派,以分析电子显微学见长,尤其是高空间分辨的EDS能谱分析。早年(1984?)出版过一本“Analytical Electron Microscopy”的书。在Lehigh大学的时候,组织了一批专家开TEM培训班,影响很大。这本TEM教材就是在此基础上整理而成。一出版便成为TEM学科的标准教材。虽然国际上也有些人对其中某些疏漏颇有微词,但考虑到TEM已经发展成为一个很大的分析综合平台,完整的论述需要在衍射、光学、成像、谱学等众多分支都有较深的造诣。尽管Williams和Carter两位教授都是一流学者,有些疏漏也再所难免。瑕不掩瑜,仍不失为TEM经典之作,至少在教育方面如此。

《TEM》全书分为4个部分:
1. Basics. 介绍TEM系统的硬件结构、电子光学、样品制备。
2. Diffraction. 包括衍射几何、运动学衍射、动力学衍射、衍射技术如汇聚束衍射CBED。衍射是TEM理论与实际分析的基础,是所有准备进入TEM领域的人不可忽视的。
3. Imaging. 核心内容是衍射衬度和相位衬度,对STEM的Z衬度也有一些讨论。关于位错、层错、界面结构的分析请参见这一部分。
4. Spectroscopy. 包括EDS和EELS两部分。从基础、定性、定量等各方面都做了细致的介绍。在EELS部分,对用能量损失近边结构(ELNES)分析电子结构也有涉及。

[ Last edited by Platinum on 2009-8-19 at 21:40 ]
回复此楼
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖
回帖支持 ( 显示支持度最高的前 50 名 )
★ ★ ★ ★ ★ ★
popsheng(金币+6,VIP+0):呵呵,辛苦了,这么早来占位听讲 8-24 20:30
这么晚还来发帖,敬佩。
非弹性散射在谱学里应该是占很大的比重,EDS是元素获得电子的能量激发内部电子,而后引起的系列电子跃迁,EELS则是相反,看的是电子的能量损失,可以说二者是互补的。不过EDS的分辨率只有125 eV,而EELS则有0.1 eV,所以前者无法分析元素价态,而后者可以。EELS比EDS贵一个数量级,也是有道理的。
24楼2009-08-24 08:21:51
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

Platinum

木虫 (正式写手)


8. 电子枪

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
GrasaVampiro(金币+20,VIP+0):3x 8-31 16:23
忙里偷闲,继续。

光源在近代科学实验中是非常重要的。比如同步辐射光源,散裂中子源都是耗资十几亿的大科学装置。电子显微镜的光源,一般称为电子枪,也是电镜的关键组成部分之一。常见的有三种电子枪:钨灯丝,LaB6,和场发射枪。不同种类的电子枪,成为电镜综合性能好坏的标志之一。

钨灯丝和LaB6统称为热发射枪。顾名思义是将发射体加热到很高的温度,电子由于热运动从表面逃出来。钨灯丝的温度约为2500度。LaB6的功函数较小,需要的发射温度也小很多,约1500度。

场发射枪也有两种,冷场发射与热场发射。冷场发射是纯粹的场发射,外加一电场显著地降低单晶钨灯丝的表面势垒,从而使电子隧穿出来。由于灯丝工作温度为室温,表面容易被气体吸附,因此真空要求很高。即使如此,电子束流的稳定性也不好:束流强度随着表面吸附迅速减小。热场发射又称为Schottky场发射,灯丝在外加电场的同时处于较高的温度。相对于冷场发射,Schottky场发射最显著的优点就是电子枪的真空要求较低,电子束流的稳定性好。

描述电子枪的性能主要指标有:亮度、能量分辨率、相干性。上述几种电子枪的各项指标都依次增加。当然价格也依次增加。不过配备不同电子枪的电镜的价格相差悬殊,主要倒不在于电子枪本身的价格,而是与之配套的真空、电源、物镜等设备的性能指标都相应地提高了。

[ Last edited by Platinum on 2009-9-1 at 10:10 ]
45楼2009-08-31 22:26:32
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖
普通回帖

fujishima

至尊木虫 (著名写手)


顶一下,快继续
2楼2009-08-19 17:55:31
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

dyh198604006

木虫 (小有名气)



小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖交流
正欠缺这方面的知识,好好学习
3楼2009-08-19 21:08:01
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

Platinum

木虫 (正式写手)


2.电子显微镜

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
kqy920(金币+8,VIP+0):果然是专家啊, 8-21 07:49
我们的讨论以Williams&Carter的《TEM》为线索,但不拘泥于之。

科学家在越来越小的尺度探索材料的精细结构。在这个过程中,电子显微镜的出现无疑是一项革命性的突破。早在19世纪,人们已经认识到光学显微镜受光的衍射的限制,其分辨率有个极限,大概是半个波长,约为300nm。在1925年de Broglie提出电子波的概念。随后(1927年)Thomson、Davisson、Germer用电子衍射实验证实了这一点。由于100kV的电子波长只有0.004nm,应用电子波的显微镜的分辨率理应有巨大的提高。事实也是如此,Ruska和Knoll于1932-1933年做成第一台电子显微镜,分辨率很快就超过了光学显微镜。有趣的是,Ruska当时并不知道电子波这回事。电子波的概念以及量子力学在当时实在太新颖,其实大部分物理学家和工程师都不懂。目前,大部分的电子显微镜的分辨率在2埃左右,但通过像差校正可大幅度提高。位于美国劳伦斯柏克利国家实验室的美国国家电镜中心的电镜TEAM0.5,分辨率为0.5埃。值得一提的是,由于西门子公司在专利权方面的干扰,Ruska直到1986年才获得Nobel奖,迟到得太久了。

电子显微镜之所以成为如此强大的微结构分析工具,有三个主要原因。波长短是其一。其二是电子比较容易被电磁场偏转、聚焦,从而做成显微镜。第三,电子与物质有很强的交互作用,因此空间分辨率可以很高。

目前,电子显微镜已经发展成为集衍射、成像、谱学于一身的综合平台。是分析材料的结构,包括晶体结构、缺陷结构(如位错、层错、晶界、析出相等)以及电子结构的必不可少的工具。

电镜的缺点呢?主要有以下几个方面。
1、分析区域小。做过电镜的都对电镜样品之小印象深刻,直径只有三毫米的薄片。但是,三毫米仍然太大了,典型的分析区域实际只有几十微米甚至更小。你可能会问,这真能代表材料的结构吗?答案是:如果你的材料的结构在微米尺度是均匀的,这就不是问题。
2、辐照损伤。这个也是视材料不同而不同。有机物和分子筛需要很小心。金属陶瓷就好多了。
3、透射电镜图像只是样品的投影结构。理论上说,电子三维层析(tomography)可解决之。
4、样品制备比较困难。通常要求厚度在100纳米以下,高分辨电镜要求在10纳米左右。

[ Last edited by Platinum on 2009-8-20 at 22:24 ]
4楼2009-08-19 21:30:59
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

Platinum

木虫 (正式写手)


3.其它系列

专家temedx在本版给出了系列精彩讲座,为方便参考,列于下:

电镜随谈之一:单晶多晶的电子衍射标定
http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=987510&fpage=1

电镜随谈之二:DigitalMicrograph Demo版的使用
http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=995468&fpage=1

电镜随谈之三:能谱(EDS)的一些问题
http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=1006752&fpage=1
5楼2009-08-19 21:31:55
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

Platinum

木虫 (正式写手)


节目预告

争取一日一贴,大概需要两个月连载结束。希望能完成。

[ Last edited by Platinum on 2009-8-20 at 22:24 ]
6楼2009-08-19 21:39:42
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

zhongze

金虫 (正式写手)


赞啊!
期待更多..
7楼2009-08-19 22:38:03
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖交流
搬小板凳,快快排前面听课
8楼2009-08-19 22:40:04
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖交流
我也来听课了,不是电镜出身,理论分析一向是自己的弱项,好好学习!
9楼2009-08-19 22:46:43
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

popsheng

荣誉版主 (知名作家)


前排还有个小座位
10楼2009-08-19 23:03:30
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

竹玉箫

木虫 (职业作家)


等楼主的课程
11楼2009-08-20 08:48:57
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖交流
引用回帖:
Originally posted by Platinum at 2009-8-19 21:39:
节目预告

争取一日一贴,大概需要两个月连载结束。希望能完成。

[ Last edited by Platinum on 2009-8-19 at 21:42 ]

每日一贴很难的,不要着急,慢慢来!我也好慢慢消化。
12楼2009-08-20 10:11:00
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

quasi9127

木虫 (正式写手)


听课!听课!
14楼2009-08-20 14:27:01
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

leonine9228

金虫 (初入文坛)



小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖交流
怎么不能评价,这么好的帖子,可惜了。
15楼2009-08-20 14:30:41
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

Platinum

木虫 (正式写手)


4. 电子的散射与衍射

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
popsheng(金币+20,VIP+0):现在区里和微米纳米版正在调配人手,到时候会有1-2名版主来帮你一起搞 8-21 07:45
物理学家总是将某种粒子射向某种靶子,通过分析粒子被靶子散射的情况来研究靶子和粒子的结构、交互作用和运动规律。有个笑话,说是一群物理学家被关在一间屋子里,除了一堆罐头没有其它食物。后来人们发现物理学家通过将罐头抛向墙壁的方式打开了罐头,吃到了食物,而且正在研究以怎样的速度和角度抛出打开罐头的效率最高。说的就是罐头被墙壁的散射。

电子同时具有粒子性和波动性。电子的散射与衍射都是描述电子与物质的交互作用,分别对应电子的这两种属性。

人们研究物质结构用到各种各样的粒子,电子只是其中一种。其它常见的还有光子(包括X射线)、中子、氦原子等等。电子最大的特点是带电。这不废话嘛。静电相互作用非常的强。有多强呢,费曼曾经做过一个估计,相距一米的两人如果体内少了1%的电子,两人之间的斥力将大的足以翘动整个地球。电子带电(因而与物质有很强的交互作用)这一特点使电镜具有非常高的空间分辨率,也使电子显微学的相关理论相比X射线衍射和中子衍射来说变得更复杂。对于X射线衍射和中子衍射,运动学理论是很好的近似。但对电子衍射来说,即使对只有10纳米厚的样品的做定量分析,动力学效应也是不可忽略的。这是后话。

在电镜中,电子被样品散射导致的空间不均匀分布,就是我们看到的显微图像;散射角度的不均匀分布,就是衍射图。因此,解析样品的结构,需要我们对电子的散射做细致的分析。散射截面是定量描述电子散射的一个重要物理量,说的是电子被散射的几率(我们知道,在量子力学里,我们总是和几率打交道)。相关的概念还有微分散射截面,散射平均自由程,等等。

电子衍射。作为波,电子的衍射和X射线衍射可以直接类比,没有什么概念上的障碍。

[ Last edited by Platinum on 2009-8-25 at 18:36 ]
16楼2009-08-20 22:23:24
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖
讲的真棒!我坐前排,做好笔记下课再温习一下。
17楼2009-08-21 11:58:00
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

yangruirui

金虫 (正式写手)


5,电镜的分辨率

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
popsheng(金币+30,VIP+0):3x 8-23 09:59
我来凑凑热闹,说说关于分辨率的问题(很多知识也是从论坛上学习得到的)      
      通常我们说的分辨率是指人眼所能分辨的两点之间的最小距离。在TEM中规定在Scherzer欠焦条件下的sinX曲线与横坐标的第一交点对应的空间频率的倒数为相干条件下的透射电镜的点分辨率。将振幅衰减到37%的分辨极限标线与衰减包络函数曲线的最远交点规定为透射电镜的信息分辨率。
对六硼化镧灯丝,超过点分辨率的高频信息衰减的比较快,因此信息分辨率基本上等于点分辨率,而对于场发射枪,高频信息衰减的比较慢,信息分辨率更有意义。

分辨率是电子显微学的基础,但实际上很多人都不能准确地表达它的含义。对有志于从事电镜工作的同仁,建议读一些相关的教科书。电镜里的分辨率有很多,从透射像上讲,有点分辨率、线分辨率和信息分辨率。注意,点分辨率和信息分辨率都是在倒易空间里定义的。

线分辨率更多地是电镜稳定性的测量,而不是光学系统的指标。通常在测试时以倾转样品和使用物镜光阑,以加强某一方向的干涉条纹。对于场发射枪,线分辨率通常在1埃。

点分辨率是衬度传递函数在薛泽欠焦下的第一个零点,也是可直接解释的分辨率,它受至于物镜的球差系数和电子波长。换句话说,如果你想要高分辨像上的暗点(或亮点)代表了原子位置,除了薄样品和最佳欠焦的条件,这些原子间距要大于点分辨率。否则条纹只能说明晶体的对称性(完整性、缺陷等)而不代表原子。

信息分辨率是衬度传递函数(由于电子束的部分相干性造成的衰减包络)衰减到一定百分比时所对应的分辨率,也就是电镜可传递的最小信息。即使在最佳欠焦的条件下,点分辨率到信息分辨率之间的信息可被记录,但仍不可直接解释。

知道了分辨率的概念,就可以谈如何改进分辨率了。场发射电镜的信息分辨率远高于点分辨率,但由于衬度传递函数的上下波动,高于点分辨率的高频信息是不可直接解释的。于是人们就想到如何用图像处理的方法,把这部分畸变的信息变废为宝。系列欠焦像出射波函数重构(focal-series exit-wave reconstruction),就是这样的一种方法。你可以这样简单地理解这种方法:从欠焦系列的每一张像中,选取没有畸变的信息,再合成一张(直到信息分辨率都)没有畸变的“超分辨率”像。由于在此过程中滤掉了电子光学系统的像差,合成像就相当于未进入物镜前、处在样品下表面的波函数,称为出射波函数。

人们早就知道减小物镜的球差系数可以增加点分辨率,但同时样品的活动范围、电镜的多样性都受到限制,因此就有高分辨型和分析型等的说法,具体在于物镜间距的大小。现代电镜技术配备的球差矫正器,可以人为地把球差系数修正成几个微米(通常是毫米数量级),而不影响物镜间距的大小。常规的点分辨率就不再是分辨率的限制因素,此时信息分辨率就变成了新的“点分辨率”。

综上所述,出射波函数重构和球差矫正器都是为了减小像差对透射电镜分辨率限制采用的手段,前者是软件的方法,后者是硬件的方法。

样品投影信息的波函数在高分辨成像的时候是受到电镜调整的。也就是样品波函数的频率空间的各个频率都受到了影响。所说的点分辨率的频率信息内,波函数的每个频率的受到的调整几乎是一样的(scherzer 平台,传递函数的曲线是平的)。而在点分辨到信息分辨,电镜对波函数频率的调整就变的很复杂(传递函数的曲线上是振荡的),那么在这些频率内,它将和真实的样品波函数信息有很大的偏差,不能完全对应样品波函数的真实高频信息。而高频信息实际上代表图像更细节的信息,那么就是说,如果得到了一个图像,看到了很多细节的东西,这些细节是由点分辨到信息分辨的频率所提供,那么这些细节都是错误的,是不能直接对应样品的真实投影信息的。
我自己的一个简单理解:点分辨率就是在电镜里面所得到图像中能直接分辨出的两点之间最小距离;信息分辨率就是将所得到的图片经过图像处理后得到的最好分辨率(目前似乎有两种最主要的图像处理方法:系列欠焦和李方华老师的最大熵解卷)。
改善电镜点分辨本领的根本措施是降低球差系数和降低波长,而色差和束发散是电镜信息本领的控制因素。出射波重构就是基于此, 通过拍摄系列欠焦像, 计算出准确的欠焦量,  获得更高分辨率的出射波函数, 包括相位和振幅。


[ Last edited by temedx on 2009-8-23 at 11:13 ]
18楼2009-08-22 10:19:15
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

★★★★★ 五星级,优秀推荐

好!楼上的是原创?
19楼2009-08-22 18:17:43
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

Platinum

木虫 (正式写手)


6. 弹性散射

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
popsheng(金币+10,VIP+0):嘿嘿,人家不叫杨蕊蕊吧 8-23 10:00
(昨天太忙,正好由“杨蕊蕊”老师代课。:-)  谢谢!

我们看到的大部分电子衍射图和显微图像都是电子的弹性散射(未损失能量)信号。也有用非弹性散射电子成像的,比如能量过滤像。

我们的样品可以看作一堆原子的集合。所以处理材料的散射问题要从单个原子对电子的散射出发。原子对电子的散射是通过原子中电子和原子核的静电势产生的。基本的物理量是原子散射因子,一般通过散射的一级波恩近似(就是计算散射波的一种简单的近似方法)定义。但由于电子与物质的强烈交互作用,一级波恩近似并不怎么好使。更好的定义是原子势的傅立叶变换。虽然除了一个常数,两者是等价的,但后者意味着原子散射因子只是原子本身的属性,与入射电子的性质无关。这带来理论处理上的方便。我们在第5节中提到,电子显微学中,精确的计算总是要考虑动力学效应。在这样的计算中,我们并不直接使用原子散射因子,而是通过它得到材料中的势函数,也就是薛定谔方程中的V(r)。这时候,我们就对原子散射因子来个反傅立叶变换。

原子散射因子的平方就是微分散射截面,听起来有点抽象,实际就是指散射到某个方向的几率。

在实际工作中,你也许不会需要处理原子散射因子和微分散射截面这些东西。但它们有两个重要的性质,对定性地分析问题有帮助:一、它们都随散射角的增大而单调下降。二、它们都随原子序数增大而增大;在高角度时,原子散射因子与Z大约成正比,因而微分散射截面与Z的平方成正比。这些看起来都是显然的,至少很好理解。看,你其实不需要学什么东西。呵呵。
20楼2009-08-22 22:35:26
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖
嗯,原子散射截面和微分散射截面就是及川哲夫那本书的开始篇节。
21楼2009-08-23 11:14:44
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

dgf2008

主管区长 (知名作家)


★★★★★ 五星级,优秀推荐

站位听讲
22楼2009-08-23 19:12:31
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

Platinum

木虫 (正式写手)


7. 非弹性散射

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
popsheng(金币+20,VIP+0):夜间补习费 8-24 20:30
所谓非弹性散射就是指入射电子与样品之间发生了能量交换。通常是入射电子将能量给了样品,即能量损失。为此我们有电子能量损失谱,是分析材料成分和电子结构的重要方法。(题外话:有没有可能入射电子从样品获得能量呢?来个电子能量获得谱?呵呵。)

电子的非弹性散射在理论处理上比弹性散射要复杂一些。不过我们大都不会去做那些繁琐的计算。如果只是说说而已,那就简单了。高能电子在样品里碰啊碰的,丢掉一些能量,也不足为奇。有那些主要过程呢?

一是电子激发:入射电子把样品中的电子从低能级打到高能级。这通常又分成两类:芯电子的激发和价电子的激发。相对价电子来说,把芯电子打出来需要更多的能量。而且不同原子的芯电子能级不同,芯电子的激发可用来鉴定原子的种类,即化学分析。价电子的激发主要用来分析样品的电子结构和光学性能。

另一类激发涉及样品中所有粒子的集体行为,如声子激发和等离子激发。前者导致的能量损失很小,大约几十个meV。目前的电子能量损失谱仪的能量分辨率好的也就100meV,因此激发了声子的电子与弹性散射的电子在能量上分不开。等离子激发通常需要十几个电子伏特。

我们将在谱学部分对非弹性散射做更细致的讨论。
23楼2009-08-24 00:47:00
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

bullbilly

木虫 (知名作家)


这么重要的课程一定要来听的,学习!!!!!
25楼2009-08-24 11:49:50
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

leon_chen

金虫 (小有名气)


★★★ 三星级,支持鼓励

强烈支持如此有内涵的活动!
搬个板凳来听课啦
26楼2009-08-24 19:26:23
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

GrasaVampiro

专家顾问 (职业作家)


引用回帖:
Originally posted by Platinum at 2009-8-20 15:23:
电子最大的特点是带电。这不废话嘛。但是因为静电相互作用非常的强。有多强呢,费曼曾经做过一个估计,相距一米的两人如果体内少了1%的电子,两人之间的斥力将大的足以翘动整个地球。电子带电这一特点使电镜具有非常高的空间分辨率,也使电子显微学的相关理论相比X射线衍射和中子衍射来说变得更复杂。对于X射线衍射和中子衍射,运动学理论是很好的近似。但对电子衍射来说,即使对只有10纳米厚的样品的做定量分析,动力学效应也是不可忽略的。这是后话。

调侃有余,严谨不足,比如红字部分,没有逻辑联系,还是注意一下好
“电子带电这一特点使电镜具有非常高的空间分辨率”
电镜的高分辨 源于 其带电,这一论述不敢苟同
27楼2009-08-25 03:24:05
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

GrasaVampiro

专家顾问 (职业作家)


引用回帖:
Originally posted by Platinum at 2009-8-23 17:47:
所谓非弹性散射就是指入射电子与样品之间发生了能量交换。通常是入

射电子将能量给了样品,即能量损失。为此我们有电子能量损失谱,是

分析材料成分和电子结构的重要方法。(题外话:有没有可能入射电子

从样品获得能量呢?来个电子能量获得谱?呵呵。)

电子的非弹性散射在理论处理上比弹性散射要复杂一些。不过我们大都

不会去做那些繁琐的计算。如果只是说说而已,那就简单了。高能电子

在样品里碰啊碰的,丢掉一些能量,也不足为奇。有那些主要过程呢?

一是电子激发:入射电子把样品中的电子从低能级打到高能级。这通常

又分成两类:芯电子的激发和价电子的激发。相对价电子来说,把芯电

子打出来需要更多的能量。而且不同原子的芯电子能级不同,芯电子的

激发可用来鉴定原子的种类,即化学分析。价电子的激发主要用来分析

样品的电子结构和光学性能。

另一类激发涉及样品中所有粒子的集体行为,如声子激发和等离子激发

。前者导致的能量损失很小,大约几十个meV。目前的电子能量损失谱

仪的能量分辨率好的也就100meV,因此激发了声子的电子与弹性散射的

电子在能量上分不开。等离子激发通常需要十几个电子伏特。

EELS和Raman谱很类似,区别也许仅仅在于EELS用电子,Raman用光子,

Raman有Stocks线,位于Rayleigh线的低频一侧,光子损失能量,声子

获得能量,Raman谱还有anti-Stockes线,位于Rayleigh线的高频一侧

,声子损失能量,被光子得到。EELS中电子失去能量,声子或者

plasmon得到能量,反过来,声子也能传递能量给电子,问题是如何通过仪器解析。当然,电子散射过程中,电子电性是不能忽略的,这点不想光子散射和中子散射,也许库伦力决定了在散射过程中电子只能损失能量,这点不确定,等高手解答。
类似的方法在质谱里也找得到counterpart,比如MB-TOF谱里
非弹性散射很重要的一种是Auger电子,这个之后得好好说说

[ Last edited by GrasaVampiro on 2009-8-24 at 20:54 ]
28楼2009-08-25 03:50:19
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

dengjingheng766

木虫 (正式写手)


很好

我们经常做电镜,但很多基础不是很了解,介绍一下很有用
29楼2009-08-25 07:21:53
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

Platinum

木虫 (正式写手)


将“但是因为”几个字删掉了。通顺些。多谢指出。

电镜的高分辨当然有很多原因,前面也已经提到过了,比如波长短,可聚焦等等。但带电(因而与被分析物质有很强的交互作用)这一点的确是最根本原因。中子也可以有很短的波长,但不可能有什么高分辨的中子显微镜。
引用回帖:
Originally posted by GrasaVampiro at 8/25/2009 03:24:

调侃有余,严谨不足,比如红字部分,没有逻辑联系,还是注意一下好
“电子带电这一特点使电镜具有非常高的空间分辨率”
电镜的高分辨 源于 其带电,这一论述不敢苟同

30楼2009-08-25 18:43:51
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

Platinum

木虫 (正式写手)


关于电子能量获得的问题,最直接的类比自然是Raman光谱。不过对这个问题的思考还要考虑到光子和声子是波色子,而电子是费米子这个主要差别。
引用回帖:
Originally posted by GrasaVampiro at 8/25/2009 03:50:



EELS和Raman谱很类似,区别也许仅仅在于EELS用电子,Raman用光子,

Raman有Stocks线,位于Rayleigh线的低频一侧,光子损失能量,声子

获得能量,Raman谱还有anti-Stockes线,位于Rayleigh线的高频一侧 ...

31楼2009-08-25 18:56:37
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

GrasaVampiro

专家顾问 (职业作家)


引用回帖:
Originally posted by Platinum at 2009-8-25 11:43:
电镜的高分辨当然有很多原因,前面也已经提到过了,比如波长短,可聚焦等等。但带电(因而与被分析物质有很强的交互作用)这一点的确是最根本原因。中子也可以有很短的波长,但不可能有什么高分辨的中子显微镜。

显微镜的远场分辨率决定于使用的波的波长,由rayleigh判据表示,
光学显微镜分辨率约500nm,浸油,紫光可以再低一些。
电镜决定于电子波长,或者等效的,加速电压,
中子显微镜,离子显微镜的分辨率理论上比电镜高,但问题在于,单色的短波长的快中子源要么是反应堆,要么是散裂源,都不可能做到很小,辐射防护是问题,而且中子成像问题也比复杂,所以限制了应用,题外话,中子散射截面和电子的散射截面是不同的,得到的信息也不仅相同,前者主要被核子散射,而后者主要被电子散射,而且得到的信息往往是互补的。
离子显微镜的问题主要是成像,而且,既然都带电,优势不如电镜
至于x射线显微镜不普遍的原因很简单,x射线的强度是个很大问题,普通轫致辐射源强度往往不够,同步辐射源又太大,而且,x射线的汇聚,偏折,成像都是不小的问题

至于SPM类的显微镜,比如STM,AFM,SNOM及其变种,都是近场成像,不受Rayleigh判据限制,STM,AFM适当情况下小于nm不难,SNOM达到30纳米不难
32楼2009-08-26 02:50:36
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖
嗯,X射线的成像目前一般用Frensel栅盘来聚焦,所以分辨率能到几十纳米就很不错了,而且价格很贵,稍微象点样的,就百万刀。不过好处是样品不用那么薄了,X射线可以比电子轻而易举的穿透厚样品,得到三维结构。
33楼2009-08-26 07:41:51
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

GrasaVampiro

专家顾问 (职业作家)


引用回帖:
Originally posted by temedx at 2009-8-24 01:21:
EDS是元素获得电子的能量激发内部电子,而后引起的系列电子跃迁,EELS则是相反,看的是电子的能量损失,可以说二者是互补的。不过EDS的分辨率只有125 eV,而EELS则有0.1 eV,所以前者无法分析元素价态,而后者可以。EELS比EDS贵一个数量级,也是有道理的

EDS不是通过荧光来测定吗?
说eds和eels互补,不大明白。
还有eds的分辨率是125eV,这点也不明白。
eels是通过什么分析价态的,仅仅是能量分辨率的问题吗?
请教了
34楼2009-08-26 07:48:22
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

GrasaVampiro

专家顾问 (职业作家)


引用回帖:
Originally posted by temedx at 2009-8-26 00:41:
嗯,X射线的成像目前一般用Frensel栅盘来聚焦,所以分辨率能到几十纳米就很不错了,而且价格很贵,稍微象点样的,就百万刀。不过好处是样品不用那么薄了,X射线可以比电子轻而易举的穿透厚样品,得到三维结构。

但Fresnel镜的问题在于色散严重,而且成像是多焦点,毕竟是衍射器件,不是折射器件,贵就不说了,硬x射线要么几乎不偏折,要么就是摧枯拉朽,F镜也抗不住多久。水窗口处的x射线全息是x射线显微镜为数不多的潜在应用和推动力,用亚纳秒级的x射线可以获得生物体的3维结构,而且辐射损伤远小于一次x光照片。
35楼2009-08-26 07:54:15
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

★★★★★ 五星级,优秀推荐

好东东!
36楼2009-08-26 08:31:10
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖
引用回帖:
Originally posted by GrasaVampiro at 2009-8-26 07:48:

EDS不是通过荧光来测定吗?
说eds和eels互补,不大明白。
还有eds的分辨率是125eV,这点也不明白。
eels是通过什么分析价态的,仅仅是能量分辨率的问题吗?
请教了

嗯,对的,是荧光。但荧光的动因是电子入射与原子的电子作用激发内层电子,而后外层电子跃迁到内层,之间的能量差形成特征X射线。
而促使原子内层电子激发的能量源于入射电子在作用中损失的能量,而这些损失的能量是EELS谱图能分析元素的动因,我这么理解,是不是二者算是一种互补?

EDS的分辨率是125 eV,这是通过标样的某些特征峰的分辨率来定的,一般用Mn标样或者Fe标样。
EELS分析价态,靠的是元素谱峰的精细结构,不仅仅是能量分辨率的问题,但没有良好的能量分辨率做为前提,无法分清不同价态之间的差别的。

个人理解,欢迎讨论。
37楼2009-08-27 15:01:25
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖
引用回帖:
Originally posted by GrasaVampiro at 2009-8-26 07:54:

但Fresnel镜的问题在于色散严重,而且成像是多焦点,毕竟是衍射器件,不是折射器件,贵就不说了,硬x射线要么几乎不偏折,要么就是摧枯拉朽,F镜也抗不住多久。水窗口处的x射线全息是x射线显微镜为数不多的潜在 ...

看样子版主用过这种显微镜?现在国内刚刚开始推广。
38楼2009-08-27 15:02:22
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

zimen

新虫 (小有名气)


看看,关注
39楼2009-08-27 15:36:34
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

GrasaVampiro

专家顾问 (职业作家)


引用回帖:
Originally posted by temedx at 2009-8-27 08:02:


看样子版主用过这种显微镜?现在国内刚刚开始推广。

实话,没用过F镜,只是在听报告的时候,听过两次,其实这个东西的原理早就有了,这东西说的白点,就是光栅,只是被弯曲了。光学里折射器件比衍射器件简单,但是x射线就恰恰不爱偏折,所以用衍射器件是被逼的,F镜其实很常见,不少汽车的倒车镜,还有塑料薄片做的放大镜都是这个原理,只是要聚焦X射线,F镜的刻蚀很复杂,依赖线宽很小,二来大面积制造过程中的稳定性要求很高,国内有研究所做成了

我们在这里跑题,楼主倒不见了
40楼2009-08-27 23:58:30
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

GrasaVampiro

专家顾问 (职业作家)


对x射线和中子流这类不爱偏折的射线,衍射器件貌似是唯一的选择
41楼2009-08-28 00:02:34
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖
引用回帖:
Originally posted by GrasaVampiro at 2009-8-27 23:58:

实话,没用过F镜,只是在听报告的时候,听过两次,其实这个东西的原理早就有了,这东西说的白点,就是光栅,只是被弯曲了。光学里折射器件比衍射器件简单,但是x射线就恰恰不爱偏折,所以用衍射器件是被逼的,F ...

呵呵,是啊,刚开始看到X射线为什么不能做波源就是说不能被任何透镜弯折,后来看到有STXM的说法,这才了解,不过这个的确对于物理出身的是小儿科,毕竟这是一个经典的光学器件。
42楼2009-08-28 09:23:31
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

yt1216

铜虫 (小有名气)


正准备学一下呢,很好啊!
43楼2009-08-29 10:49:18
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

lufuliang

金虫 (小有名气)


★★★★★ 五星级,优秀推荐

好好来学习一下
44楼2009-08-30 11:20:19
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

lyx186

金虫 (小有名气)


★★★★★ 五星级,优秀推荐

谢谢楼主!
46楼2009-09-01 15:50:42
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

mhljoe

金虫 (小有名气)


★★★ 三星级,支持鼓励

GrasaVampiro(金币+0,VIP+0):see message box 9-7 00:30
为什么教材下不下来?
47楼2009-09-02 15:24:37
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

jhaomail

铁杆木虫 (正式写手)


求教,求教

GrasaVampiro(金币+0,VIP+0):see ur message box 9-7 00:31
看LZ讲的,很多概念还是不懂,呵呵~~LZ给的链接有权限。
这本书的确是电镜行家的经典之作,能否再给我连接,或者重新上传下,好让大家下载看看,多谢!
48楼2009-09-02 19:57:15
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

MCWANDE

金虫 (正式写手)


★★★★★ 五星级,优秀推荐

★ ★
GrasaVampiro(金币+2,VIP+0):你也露两手吧,知道你是高人 9-7 00:31
绝对好帖!
讲解和跟贴讨论都很精彩!
49楼2009-09-03 18:35:17
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

qibiaoli

木虫 (正式写手)


GrasaVampiro(金币+0,VIP+0):see ur message box 9-7 00:32
排队看看,为啥不能下载威廉Carter的\tem书呢?
50楼2009-09-04 14:49:04
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖
简单回复
救救我13楼
2009-08-20 12:43   回复  
相关版块跳转 我要订阅楼主 Platinum 的主题更新
☆ 无星级 ★ 一星级 ★★★ 三星级 ★★★★★ 五星级
普通表情 高级回复(可上传附件)
信息提示
请填处理意见