电子显微分析 章晓中 清华大学出版 专业基础课教材 电子显微学参考书籍 材料科学与工程系列 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302141600

商品编码：30202162432

丛书名： 电子显微分析(材料科学与工程系列)

出版时间：2006-12-01

普通高等教育"十一五"规划教材

材料科学与工程系列:电子显微分析

 

出版社: 清华大学出版社; 第1版 (2006年12月1日)

外文书名: Electron Microscopy and Analysis

丛书名: 普通高等教育"十一五"规划教材,材料科学与工程系列

平装: 319页

语种： 简体中文

开本: 16

ISBN: 9787302141600

条形码: 9787302141600

商品尺寸: 24.2 x 17 x 1.4 cm

商品重量: 458 g

 

《普通高等教育"十一五"规划教材·材料科学与工程系列:电子显微分析》是一本将电子显微学理论和应用密切结合，兼顾不同层次读者群的专业基础课教材，适用于材料、物理、化学、化工、机械、微电子、土木、生物、医学等学科的本科生或研究生，也可作为非电子显微学专业人员的参考书。

《普通高等教育"十一五"规划教材·材料科学与工程系列:电子显微分析》作为学习电子显微分析技术的入门书，主要介绍透射电子显微术（电子衍射、质厚衬度像、衍射衬度像）、扫描电子显微术（包括背散射电子衍射和环境扫描显微镜）、电子探针和微分析（能谱与波谱）以及扫描探针显微术（扫描隧道显微镜和原子力显微镜），还定性介绍了高分辨电子显微术、会聚束衍射、微衍射、电子能量损失谱、能量过滤像、扫描透射显微术、电子全息术、电子三维重构像和原位透射电镜技术。此外，书中对目前透射电子显微镜的进展——球差校正透射电镜技术作了简要介绍。

 

第1章 电子光学基础 

1.1 分辨率 

1.2 磁透镜的聚焦原理 

1.2.1 电子在均匀磁场中的运动 

1.2.2 短磁透镜 

1.2.3 磁透镜的设计 

1.3 电子光学作图成像法 

1.4 电子透镜的像差 

1.4.1 球差 

1.4.2 畸变 

1.4.3 像散 

1.4.4 色差 

1.5 磁透镜的理论分辨率 

第2章 透射电子显微镜 

2.1 透射电子显微镜发展简史 

2.2 透射电子显微镜的基本结构 

2.3 照明系统 

2.3.1 电子枪 

2.3.2 照明系统和偏转系统 

2.4 成像系统 

2.4.1 透射电镜的成像原理 

2.4.2 物镜 

2.4.3 中间镜和投影镜 

2.5 像的观察与记录系统 

2.5.1 荧光屏 

2.5.2 照相底片 

2.5.3 视频摄像机 

2.5.4 慢扫描CCD照相机 

2.5.5 成像板 

2.6 试样台和试样架 

2.7 透射电镜的真空系统 

2.8 透射电镜的电子部分和其他部分 

2.9 电子显微镜的合轴调整 

2.9.1 照明系统的合轴与消像散 

2.9.2 成像系统的合轴与消像散 

2.9.3 物镜聚焦的调整 

2.10 透射电镜的样品制备 

2.10.1 粉末样品的制备 

2.10.2 薄膜样品的制备 

2.10.3 超薄切片法 

2.10.4 复型 

2.10.5 界面试样的制备 

2.10.6 聚焦离子束方法 

2.10.7 真空蒸涂方法 

2.10.8 试样的保存和观察时的注意事项 

第3章 电子与物质的相互作用 

3.1 电子的弹性散射 

3.2 电子的非弹性散射 

3.2.1 特征X射线 

3.2.2 二次电子 

3.2.3 背散射电子 

3.2.4 俄歇电子 

3.2.5 阴极荧光 

3.2.6 透射电子 

3.2.7 等离子体激发 

3.2.8 声子激发 

3.3 辐照损伤 

第4章 电子衍射 

4.1 电子衍射原理 

4.1.1 布喇格定律 

4.1.2 倒易点阵与爱瓦尔德（Ewald）作图法 

4.1.3 结构因子 

4.1.4 干涉函数 

4.1.5 衍射花样与晶体几何关系 

4.2 倒易点阵平面及其画法 

4.2.1 晶带定律 

4.2.2 二维倒易点阵平面的画法 

4.3 选区电子衍射 

4.4 多晶电子衍射花样和相机长度标定 

4.4.1 多晶电子衍射花样的标定 

4.4.2 相机长度的标定 

4.5 单晶电子衍射花样的分析 

4.5.1 单晶电子衍射花样的产生及其几何特征 

4.5.2 单晶电子衍射花样的标定 

4.5.3 衍射花样与晶体几何关系 

4.5.4 四方晶系的电子衍射谱的标定 

4.5.5 六方晶系的电子衍射谱的标定 

4.6 其他电子衍射谱 

4.6.1 单晶、多晶和非晶电子衍射谱比较 

4.6.2 织构试样的衍射谱 

4.6.3 二次衍射 

4.6.4 高阶劳厄带 

4.6.5 菊池线 

4.7 电子衍射的计算机分析 

第5章 复杂电子衍射谱 

5.1 孪晶电子衍射谱 

5.1.1 孪晶电子衍射谱的一般分析 

5.1.2 孪晶电子衍射谱的标定 

5.1.3 孪晶电子衍射谱的矩阵分析 

5.2 高阶劳厄带电子衍射谱 

5.2.1 高阶劳厄带的成因与特征 

5.2.2 非零层倒易点在零层上的投影 

5.2.3 高阶劳厄带指标化 

5.3 菊池线分析 

5.3.1 菊池线的产生 

5.3.2 菊池线的几何特征 

5.3.3 菊池线的指标化 

5.3.4 菊池花样应用 

5.4 超点阵结构和长周期结构 

5.4.1 超点阵结构 

5.4.2 长周期结构 

第6章 透射显微术电子像衬度原理 

6.1 质厚衬度 

6.2 衍射衬度 

6.3 电子衍衬像的运动学理论 

6.3.1 完整晶体的暗场像 

6.3.2 完整晶体的明场像 

6.3.3 不完整晶体的衍衬像的运动学理论 

6.4 几种晶体缺陷的衍衬像 

6.4.1 层错 

6.4.2 位错 

6.4.3 第二相粒子 

6.4.4 小角晶界和大角晶界 

6.5 衍衬分析中几个主要参数的测定 

6.5.1 磁转角的测定 

6.5.2 柏格斯矢量的测定 

6.6 波纹图 

6.7 衍衬运动学理论的局限性 

6.8 电子衍衬像的动力学理论 

6.8.1 完整晶体的衍衬像的动力学理论 

6.8.2 不完整晶体的衍衬像的动力学理论 

…… 

第7章 扫描电子显微镜 

第8章 电子探针显微分析仪和微分析 

第9章 其他显微分析方法 

实验 

附录 

参考文献

 

《电子显微学导论：微观世界的探索与应用》 内容简介 在探索物质微观结构与性质的征途中，电子显微学无疑是最为强大的工具之一。本书《电子显微学导论：微观世界的探索与应用》旨在为读者开启一扇通往纳米尺度世界的大门，系统介绍电子显微学的基本原理、关键技术、仪器构造以及在各个学科领域的广泛应用。我们力求以清晰的脉络、深入浅出的讲解，帮助读者全面理解电子显微学如何揭示物质的精细结构，洞悉其微观行为，并最终服务于科学研究与技术创新。 第一章：电子显微学的起源与发展 本章将追溯电子显微学发展的辉煌历程。从早期光学显微镜的局限性出发，引出电子作为一种波长更短的粒子，其在显微成像方面的巨大潜力。我们将回顾电子显微镜的早期设计和关键技术突破，例如第一个透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）的诞生。同时，本章还将梳理电子显微学在不同历史时期扮演的重要角色，以及它如何与物理学、化学、材料科学、生物学等学科的进步紧密相连。通过了解其发展脉络，读者将能深刻体会到电子显微学作为一门交叉学科的演进和它对现代科学技术产生的颠覆性影响。 第二章：电子与物质的相互作用 理解电子与物质的相互作用是掌握电子显微学原理的关键。本章将详细阐述电子束与样品在微观尺度上发生的各种物理过程。我们将深入探讨电子在样品中的传播路径，包括弹性散射、非弹性散射以及不同散射机制产生的信号（如透射电子、二次电子、背散射电子、俄歇电子、X射线等）。每一类信号的产生机理、能量分布以及它们所携带的关于样品的信息都将得到详尽的解释。例如，二次电子信号如何反映样品表面形貌，而背散射电子信号则与原子序数相关。我们还将讨论电子束与样品的相互作用深度、散射截面等关键参数，这些参数直接影响到成像的衬度、分辨率以及样品分析的深度。 第三章：透射电子显微镜（TEM）原理与技术 透射电子显微镜（TEM）是研究样品内部结构的利器，能够提供极高的空间分辨率，甚至达到原子级。本章将聚焦TEM的工作原理。首先，我们将介绍TEM的光学系统，包括电子枪、聚光镜、物镜、中间镜和投影镜等关键部件的功能及其作用。重点将放在电子束的产生、聚焦和成像过程。随后，我们将深入讲解TEM的成像模式，包括明场像、暗场像、相衬像等，并分析不同成像模式下衬度形成的物理机制。此外，本章还将详细介绍TEM中的衍射分析技术，包括电子衍射图的产生原理、晶体学信息的解读，以及如何通过Selected Area Electron Diffraction (SAED) 和 Convergent Beam Electron Diffraction (CBED) 来确定晶体结构、取向和缺陷。最后，我们将探讨TEM在样品制备方面的要求和常用的制备技术，如超薄切片、离子减薄、聚焦离子束（FIB）制备等，因为精良的样品制备是获得高质量TEM图像的基础。 第四章：扫描电子显微镜（SEM）原理与技术 扫描电子显微镜（SEM）以其操作简便、样品制备相对容易、能够获得丰富的表面形貌信息等特点，在众多领域得到了广泛应用。本章将详细解析SEM的工作原理。我们将介绍SEM的组成部分，包括电子枪、扫描线圈、物镜、探测器等。重点将放在电子束的扫描过程以及不同类型探测器（如二次电子探测器、背散射电子探测器、X射线能谱仪等）的工作原理和信号收集方式。我们将深入分析二次电子图像和背散射电子图像所反映的样品信息，前者主要揭示表面形貌和纹理，后者则与样品成分的原子序数分布相关。本章还将介绍SEM的高级成像模式，如二次电子的立体成像、背散射电子的成分衬度成像，以及如何通过放大倍数、加速电压、探头偏置等参数的调节来优化图像质量和获取所需信息。 第五章：电子显微分析技术 除了成像，电子显微镜还集成了多种分析技术，能够提供关于样品成分、化学态以及电子结构的丰富信息。本章将系统介绍这些强大的分析工具。我们将详细讲解X射线能谱分析（EDS/EDX）的原理，包括能量色散和波长色散两种探测方式，以及如何通过分析X射线的能量和强度来确定样品的元素组成、含量和分布。随后，我们将介绍电子能谱分析（EELS）的原理，包括电子在样品中损失能量所产生的谱线，以及如何通过EELS来获取样品元素组成、化学价态、晶格结构以及电子激发态等信息，尤其在轻元素分析方面具有独特优势。此外，我们还将简要介绍俄歇电子能谱（AES）等其他重要的电子显微分析技术，并探讨它们各自的特点和适用范围。 第六章：样品制备技术 精良的样品制备是获得高质量电子显微图像和准确分析结果的前提。本章将系统介绍适用于不同电子显微技术（TEM、SEM）的样品制备方法。对于TEM，我们将详细讲解： 机械抛光与减薄： 适用于块状样品，通过研磨和抛光达到一定厚度。 超薄切片： 适用于软材料和生物样品，使用超微切片机将样品切成几十到几百纳米厚的薄片。 离子减薄/聚焦离子束（FIB）： 适用于硬脆材料和复杂形状样品，通过离子束轰击去除表面材料，制备出薄膜区域，FIB还能实现定向取样和精确制备。 制样过程中的注意事项： 如避免污染、保护表面、选择合适的截面等。 对于SEM，样品制备相对简便，但同样需要注意： 导电处理： 对于非导电样品，需要进行喷金、喷碳等导电处理，以避免表面荷电效应。 表面清洁： 去除样品表面的灰尘、油污等杂质。 固定： 将样品牢固地固定在样品台上。 特殊样品制备： 如冷冻干燥、低真空SEM样品制备等。 本章将通过实例说明不同材料和研究目的所需的样品制备策略，强调样品制备对最终分析结果的决定性影响。 第七章：电子显微镜在材料科学中的应用 材料科学是电子显微学应用最为广泛的领域之一。本章将聚焦电子显微学在理解和调控材料结构-性能关系中的关键作用。我们将通过大量实例，展示电子显微学如何揭示： 晶体结构与晶界： 通过TEM的晶格像和衍射分析，研究晶体结构、取向、位错、晶界等缺陷，理解其对材料力学和电学性能的影响。 相变与组织演化： 追踪材料在不同温度、压力下的相变过程，观察微观组织的形成和演化，为材料设计提供依据。 纳米材料的表征： 研究纳米颗粒的形貌、尺寸、分散性，以及纳米结构的形成机制。 复合材料的界面： 分析不同组分之间的界面结构和相互作用，理解其对整体性能的影响。 失效分析： 观察材料断裂表面的形貌，分析断裂机理，为材料的改进提供指导。 表面改性与涂层： 研究表面处理和涂层的微观结构、厚度和界面，评估其性能。 我们将结合具体的材料体系，如金属合金、陶瓷、聚合物、半导体材料等，说明电子显微学在解决材料科学领域实际问题中的强大能力。 第八章：电子显微镜在生物与医学中的应用 电子显微学在生命科学和医学领域同样发挥着不可替代的作用，它使我们能够窥探细胞、组织和病毒的微观世界。本章将重点介绍电子显微学在这些领域的典型应用： 细胞超微结构研究： 通过TEM观察细胞器（如线粒体、内质网、高尔基体等）的精细结构，研究细胞的生命活动过程，如细胞分裂、信号转导等。 病毒和细菌的形态学： 揭示病毒和细菌的形态、结构以及它们与宿主细胞的相互作用。 组织病理学诊断： 在一些疾病诊断中，TEM能够提供比光学显微镜更精细的组织病理学信息，辅助医生进行诊断。 生物材料的表征： 研究生物医用材料（如支架材料、药物载体等）的微观结构、细胞相容性等。 冷冻电镜（Cryo-EM）的突破： 介绍近年来在蛋白质结构解析方面取得革命性进展的冷冻电镜技术，及其在揭示分子机器三维结构方面的巨大贡献。 第九章：电子显微镜在其他领域的应用 除了材料科学和生物医学，电子显微学在许多其他前沿科学和技术领域也发挥着重要作用。本章将扩展电子显微学的应用视野： 半导体与微电子学： 检查集成电路的微观结构，分析器件的缺陷，优化制造工艺。 地质与矿物学： 研究矿物的晶体结构、成分分布，分析岩石的形成过程和矿化作用。 化学与催化： 观察催化剂的微观形貌、活性位点，理解催化反应的机理。 环境科学： 分析污染物颗粒的形貌、成分，研究其在环境中的迁移和转化。 文物保护与考古： 研究古代材料的微观结构，分析文物的制作工艺和劣化机理。 第十章：电子显微学的未来发展趋势 电子显微学作为一门不断发展的技术，正朝着更高分辨率、更强分析能力、更智能化和更便捷的方向发展。本章将展望电子显微学的未来。我们将探讨： 更高分辨率的成像技术： 如球差校正TEM/SEM、冷冻电镜的进一步发展，以及可能实现的原子分辨率成像。 更强大的原位（in-situ）和动态（operando）观察技术： 在真实工作环境下实时观察材料或生物样品的变化，揭示动态过程的微观机制。 人工智能（AI）与大数据在电子显微学中的应用： 利用AI辅助图像识别、数据分析，提高研究效率和准确性。 多尺度、多模态联用： 将电子显微学与其他显微技术（如AFM、X射线显微镜等）相结合，实现对样品更全面的表征。 新型电子显微镜的设计与发展： 探索新的电子源、探测器和成像原理，拓展电子显微学的应用边界。 通过对未来发展趋势的展望，本书旨在激发读者对电子显微学的兴趣，并鼓励他们在未来的科研探索中充分利用这一强大的工具。 总结 《电子显微学导论：微观世界的探索与应用》是一本面向初学者但内容深入的教材。它不仅仅是介绍一门技术，更是引导读者理解如何运用这一技术去探索未知、解决科学难题。通过本书的学习，读者将能够扎实掌握电子显微学的基本原理，熟悉各类电子显微仪器的操作和性能，并能够根据具体的研究需求，选择合适的电子显微技术进行样品分析。我们相信，本书将成为您进入微观世界、开启科学探索之旅的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

我一直对微观世界的奥秘着迷，而电子显微镜无疑是探索这个世界的强大工具。《电子显微分析》这本书，作为清华大学出版的专业基础课教材，我非常期待它能为我揭示电子显微分析的深层原理和应用。我希望这本书能够全面介绍不同类型电子显微镜（如TEM、SEM）的成像机制，以及它们在材料科学研究中的独特优势。我特别想了解如何通过电子显微分析来观察材料的纳米结构、晶体缺陷、表面形貌以及相分布。对于实验操作者而言，样品制备的每一个细节都至关重要，我希望这本书能够提供详尽的样品制备指南，涵盖各种材料的切割、抛光、减薄、染色等步骤，并指导我如何避免在制备过程中引入伪影。同时，我希望这本书能够深入讲解如何利用电子衍射来确定材料的晶体结构和取向，以及如何通过能谱分析（EDS）来获取材料的化学成分信息。此外，如果书中能包含一些前沿的电子显微技术，例如原子力显微镜（AFM）与电子显微镜的结合应用，或者在原位观察方面的进展，那将更能满足我日益增长的学习需求。我期待这本书能够不仅传授理论知识，更能指导我如何在实际研究中灵活运用电子显微分析技术，解决复杂的材料科学问题，为我的学术研究提供坚实的支持。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题就足够吸引人了——《电子显微分析》，我一直对微观世界的探索充满好奇，而电子显微镜无疑是打开这个神奇世界的钥匙。作为清华大学出版的专业基础课教材，我对它的内容深度和严谨性有着很高的期待。材料科学与工程系列更是让我确信，这本书将为我提供扎实的理论基础和实际的应用指导。我希望通过阅读这本书，能够系统地学习电子显微分析的基本原理，理解不同类型电子显微镜（如透射电子显微镜TEM、扫描电子显微镜SEM）的工作方式和成像机制。更重要的是，我期待能够掌握如何运用这些技术来表征材料的微观结构、晶体学信息、形貌特征以及化学成分。这本书是否能清晰地阐述样品制备的各种方法，这对实验操作至关重要，直接影响到观察结果的准确性和可靠性。同时，我希望书中能包含丰富的案例分析，展示电子显微分析在解决实际材料问题中的应用，例如缺陷分析、相变研究、界面表征等。能够深入理解各种衍射图谱和谱图的解析方法，并能从中提取出有用的信息，这将是我学习的重点。如果书中还能涵盖一些高级的分析技术，比如能谱分析（EDS）、波谱分析（WDS）、电子背散射衍射（EBSD）等，那就更完美了。总而言之，我希望这本书能够成为我学习电子显微分析的得力助手，帮助我深入理解材料的微观世界，为我的科研和学习打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我对材料科学与工程领域充满了热情，尤其是对那些能够深入探究材料微观世界的工具和技术。这本书《电子显微分析》正是我心目中的理想读物。我期待它能够成为一本权威的入门教材，为我建立起扎实的理论基础。我希望能够从书中系统地学习到电子显微镜（包括SEM和TEM）的基本原理、成像机制和成像衬度的形成。更重要的是，我希望能够掌握各种样品制备技术，因为我知道这是获取高质量显微图像的关键。例如，我希望能学到如何对不同类型的材料进行精密的切割、抛光、减薄，以及如何处理容易变形或破碎的样品。此外，我非常期待书中能够详细介绍电子衍射分析的技术，包括如何获得和解析衍射图样，以确定材料的晶体结构和取向。对于元素成分的分析，我希望能够深入理解能谱分析（EDS）的工作原理、数据采集方法以及谱图的解读技巧，并了解如何进行定量和定性分析。如果书中还能包含一些先进的电子显微技术，如原子层析成像、原位加热/拉伸等，那就更具吸引力了。我希望这本书能够提供丰富的实例，展示电子显微分析在解决材料科学研究中的实际问题，例如研究材料的失效机制、分析纳米结构的形成过程、表征材料的界面性质等，从而帮助我将理论知识转化为实际应用能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁而富有科技感，而其标题《电子显微分析》更是直击我长期以来对材料微观结构的好奇心。作为一本由清华大学出版的专业基础课教材，我对其内容有着极高的评价标准。我期望这本书能够系统地介绍电子显微镜的核心理论，包括电子与物质的相互作用、成像原理、分辨率限制等。我希望能够详细学习扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）的构造、工作流程以及不同成像模式的原理，比如二次电子成像、背散射电子成像、透射电子成像等，并理解它们各自的适用范围和信息获取能力。对于新手来说，样品制备往往是最大的挑战，我殷切希望书中能够提供清晰、详尽的样品制备指导，包括各种材料（如金属、陶瓷、复合材料、半导体材料等）的制备流程，以及如何选择合适的制备方法以获得高质量的样品。此外，我非常希望书中能够深入讲解如何通过电子衍射分析获取材料的晶体结构信息，以及如何利用能谱分析（EDS）和波谱分析（WDS）来准确地进行材料的元素成分分析和分布研究。如果书中能包含不同材料体系在实际研究中的典型应用案例，例如失效分析、相变研究、纳米材料表征等，那将大大提升本书的实用价值。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对材料科学充满热情的学生，我一直觉得对材料的理解不仅仅停留在宏观性能层面，而更深层次的微观结构和形貌才是决定材料性能的关键。这本书的名字《电子显微分析》正是我所需要的。我希望能从这本书中学习到电子显微镜的各种成像原理，比如二次电子成像、背散射电子成像、透射电子成像等，了解不同衬度产生的机制，以及如何根据需要选择合适的成像模式。我非常期待书中能够详细介绍扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）的构造、工作原理和操作技巧。尤其是在样品制备方面，我希望能够学到各种材料（包括金属、陶瓷、聚合物、生物样品等）的切片、抛光、镀膜等关键步骤，因为我知道样品制备的质量直接决定了最终的观察效果。此外，对于材料成分的分析，这本书是否能够深入讲解能谱分析（EDS）和波谱分析（WDS）的原理和应用，教会我如何进行定性和定量成分分析，以及如何处理和解读谱图数据。我希望这本书能提供大量的实例，展示如何利用电子显微分析来研究材料的晶界、位错、纳米结构、相边界等，以及如何通过这些分析来解释材料的力学性能、电学性能、光学性能等。这本书的出版单位是清华大学，这让我对其学术严谨性和内容深度充满信心。我期待它能成为我学习材料微观世界的宝贵资源。