材料研究方法作业

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1、现代材料研究方法作业姓名：学号：专业：指导老师：一、叙述光学与电子显微镜有何不同？关注近年来的诺贝尔科学奖项，结合自己专业方向查阅一篇近期（2007-2012）文献，根据实验结果，试论哪些重大发明或发现与纳米结构显微分析有关？（50%）1.光学与电子显微镜不同：电子显微镜是以电子束为照明源，通过电子流对样品的透射或反射及电磁透镜的多级放大后在荧光屏上成像的大型仪器，而光学显微镜则是利用可见光照明，将微小物体形成放人影像的光学仪器。概括起来，电镜与光镜主要有以下儿个方面的区别：①照明源不同：电镜所用的

2、照明源是电子枪发出的电子流，而光镜的照明源是可见光（日光或灯光），由于电子流的波长远短于光波波长，故电镜的放大及分辨率显著地高于光镜。②透镜不同：电镜屮起放人作用的物镜是电磁透镜（能在中央部位产生磁场的环形电磁线圈），而光镜的物镜则是玻璃磨制而成的光学透镜。电镜屮的电磁透镜共有三组，分别与光镜中聚光镜、物镜和口镜的功能相当。③成像原理不同：在电镜中，作用于被检样品的电子束经电磁透镜放大后打到荧光屏上成像或作用于感光胶片成像。其电子浓淡的差别产牛的机理是，电子束作用于被检样晶时，入射电子与物质的原子发

3、牛碰撞产牛散射，由于样品不同部位对电子有不同散射度，故样品电子像以浓淡呈现。而光镜中样需的物像以亮度差呈现，它是由被检样需的不同结构吸收光线多少的不同所造成的。④所用标本制备方式不同：电镜观察所用组织细胞标本的制备程序较复杂，技术难度和费用都较高，在取材、固定、脱水和包埋等环节上需要特殊的试剂和操作，最后还需将包埋好的组织块放人超薄切片机切成50-100nm厚的超薄标本片。而光镜观察的标本则一般置于载玻片上，如普通组织切片标木、细胞涂片标木、组织压片标木和细胞滴片标木等。电子显微镜因需在真空条件卜-

4、工作，所以很难观察活的生物，而冃电子束的照射也会使生物样品受到辐照损伤。⑤分辨率：分辨能力是电子显微镜的垂要指标，它与透过样品的电了束入射锥介和波长有关。可见光的波反约为300〜700纳米，而电子束的波长与加速电压有关。当加速电压为50-100T伏时，电子束波长约为0.0053〜0.0037纳米。由于电子束的波长远远小于可见光的波长，所以即使电子束的锥角仅为光学显微镜的1%,电子显微镜的分辨本领仍远远优于光学显微镜。2.2010年诺贝尔物理学奖获得者是英国曼彻斯特大学的安徳烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖

5、洛夫，他们因为在2004年用热机械剥离法制备了石墨烯这一二维结构的材料二获此殊荣。文献《多壁碳纳米管一还原氧化石墨烯杂化薄膜导电性能的调控》屮，通过微滤自组装法可制备MWCNT-G0杂化薄膜。所制MWCNT-G0杂化薄膜为均质层状，呈现“三明治”式结构。随MWCNTs掺杂彊的增加，薄膜断血层次变紧密、表血光滑度和金属光泽度增加，呈现出较好的导电性。掺杂质暈分数50%的MWCNTs所制MWCNT-GO-50朵化薄膜的导电率为1120S/m,表明在氧化石舉烯中掺杂不同质量分数的纯碳材料一MWCNTs,可

6、实现氧化石墨烯导电性的恢复和有效调控。经2(X)°C热处理后，MWCNT—RGO-50杂化薄膜导电率高达5380S/m,该杂化薄膜有望应用于复合材料、导电薄膜、太阳能电池、储能元件等方而。从富勒烯到碳纳米管，再到石墨烯的发现，纳米结构显微分析在现代纳米科研领域起着越来越亜要的作用。二、从以下“复习提纲”20题中按顺序选择10题简答邙艮2页A4纸，2000-3000字符)。(50%)1、用中文回答：Whatinformationcanbeobtainedbyusfromtheinteractionbe

7、tweentheelectronbeam(orX-ray)andthesolidmatterexceptofAugerElectronandtransmissionelectron?高能电子束固体样品作用会产生哪些信号？它们有哪些特点和仪器用途？答：下图是电子朿与固体样品作用时产牛的信号。它包括：背散射电子、二次电子、吸收电子、透射电子、特征x射线、俄歇电子。1.背散射电子背散射电子是被固体样品屮的原子核反弹冋来的一部分入射电子，其中包括弹性背散射电子和非弹性背散射电子。弹性背散射电子：被样品中原子

8、核反弹冋來的，散射角大于90。的那些入射电子，其能量没有损失(或基本上没有损失)。非弹性背散射电子：入射电子和样品核外电子撞击后产生的非弹性散射，不仅方向改变，能量也有不同程度的损失。如果有些电子经多次散射后仍能反弹出样品表面，这就形成非弹性背散射电子。背散射电子的产生范围深，由于背散射电子的产额随原子序数的增加而增加，所以，利川背散射电子作为成像信号不仅能分析形貌特征，也可川来显示原子序数衬度，定性地进行成分分析。1.二次电子在入射电子束作用下被轰击出来并离开样品表