光学显微镜________________________________________________________3.2阿贝成像原理平行光束通过物镜在后焦面上会聚；形成衍射花样。衍射花样上的某个衍射斑点是由不同物点的同级衍射光相干加强形成的；同一物点上的光由于衍射分解，对许多衍射斑点有贡献。从同一物点发出的各级衍射光，在产生相应的衍射斑点后继续传播，在象平面上又相互干涉，形成象。阿贝成像原理可以简单地描述为两次干涉作用：平行光束受到有周期性特征物体的散射作用形成衍射谱（________），各级衍射波继续传播重新在________上形成反映物的特征的像。物与象之间的相似性物象是由直射光和衍射光互相干涉形成的，不让衍射光通过就不能成象，参与成象的衍射斑点愈多，则物象与物体的相似性愈好数值孔径（NA）对物镜，由其结构决定了焦距和光孔直径，由2a角内光进入物镜，设物镜与观察物间的介质折射率为n，则n sina叫做物镜的数值孔径。孔径角是物镜光轴上的物点与物镜前透镜的有效直径所形成的角度。孔径角越大，进入物镜的光通亮就越大，分辨率越高。孔径角与物镜的有效直径成正比，与焦点的距离成反比。物镜接收衍射光线的能力也强烈的依赖于在样品与镜头之间的介质。因此，数值孔径的概念更加能够有效的描述物镜的成像能力。数值孔径大小表征了物镜的聚光能力，它是金相显微镜一个很重要的参数。NA值越大，物镜聚光能力越强，从试样上反射时入物镜的光线越多，从而提高了物镜的分辨能力。提高数值孔径的途径：n sina（1）一是增大透镜直径或聚焦能力，以增大孔径半角a，但此法导致象差增大和制造困难，故不实用。（2）另一种方法是增加物镜与观察物间的折射率n（如浸油物镜）。（3）在相同介质中，波长短的光源有较大的折射率，同样也将有较多的衍射光进入物镜（如利用紫光分析）。________________________________显微镜的分辨率最高只能达到物镜的分辨率，故物镜的分辨率又称显微镜的分辨率。3)粉末法：用单色(标识)X射线照射多晶或粉末试样。。MODIFIED FROM-|||-CULLITY (1956) X-RAY-|||-TUBE-|||-DIFFR ACTOMETER-|||-CIRCLE-|||-POWDER DIVERGENT-|||-SPECIMEN SLITS-|||-θ-|||-θ TARGET-|||-20-|||-X-RAYS-|||-AXIS-|||-RECEIVING-|||-SLITS-|||-COUNTER 80 100-|||-TER-|||-SCHEM ATIC OF -RAI-|||-DIFFRACTOM ETER衍射仪光路图2.2.2工作原理只测量平行于样品表面的晶面,试样和测角仪以1:2的角速度转动2.3.衍射仪和Debye相机的区别参与衍射的晶面不同Debye相机中所有与厄瓦尔德球相交的倒易阵点对应的晶面都参加了衍射。衍射仪中只有平行于晶体表面的晶面才参加衍射。1.1定性分析原理X射线物相分析是以x射线衍射效应为基础的。任何一种晶体物质，都具有特定的结 构参数(包括晶体结构类型、晶胞大小、晶胞中原子、离子或分子数目的多少以及它们所在的位置等)，它在给定波长的X射线辐射下，呈现出该物质特有的多晶体衍射花样。1.1定性分析原理多相物质的衍射花样是各相衍射花样的机械叠加。1.2粉末衍射卡片（PDF）多晶体的衍射花样是鉴定物质的根据。2.1定量法--基本原理单相物质的衍射强度：•质量－厚度衬度（Mass-thickness contrast)：是由于材料的质量厚度差异造成的透射束强度的差异而产生的衬度（主要用于非晶材料）。•衍射衬度(Diffraction contrast)：由于试样各部分满足布拉格条件的程度不同以及结构振幅不同而产生的（主要用于晶体材料）。2.1质厚衬度质厚衬度的形成：由于试样各部分对电子散射能力不同，使得透射电子数目不同，而引起强度差异，形成衬度。对于非晶样品，入射电子透过样品时碰到的原子数目越多（或样品越厚），样品原子核库仑电场越强（或原子序数或密度越大），被散射到物镜光阑外的电子就越多，而通过物镜光阑参与成像的电子强度就越低，即衬度与质量、厚度有关，故叫质厚衬度。2）俄歇电子元素在样品中所处的化学环境同样会造成电子的结合能的微小差异，导致俄歇电子能量的化学位移，因此根据俄歇电子的动能可以确定元素类型，以及元素的化学环境。俄歇电子谱仪（AES）。俄歇电子能谱仪所用的信号电子激发源是电子束。利用俄歇电子能谱可以进行定兴和半定量的化学成分分析。3）光电子各原子的不同轨道电子的结合能是一定的，具有标识性；此外，同种原子处于不同化学环境也会引起电子结合能的变化，因此，可以检测光电子的动能，由光电发射定律得知相应能级的结合能，来进行元素的鉴别、原子价态的确定、以及原子所处的化学环境的探测。利用光电子进行成分分析的仪器有X射线光电子谱仪（XPS）和紫外光电子谱仪（UPS），分别采用X射线和紫外光作为入射光源。X光谱的分析仪器分为能谱仪（EDS）和波谱仪（WDS）两种。能谱仪具有采谱速度快；灵敏度高，可比波谱仪高一个数量级；结构紧凑，稳定性好的优点。波谱仪能量分辨率较高，为5～l0eV。3.2电子能谱电子能谱仅是表面成分的反映，适合表面元素分析和表面元素价态的研究。X射线光电子能谱（XPS）和俄歇电子能谱（AES）是电子能谱分析技术中两种最有代表性的的方法。

光学显微镜________________________________

________________________

3.2阿贝成像原理

平行光束通过物镜在后焦面上会聚；形成衍射花样。衍射花样上的某个衍射斑点是由不同物点的同级衍射光相干加强形成的；同一物点上的光由于衍射分解，对许多衍射斑点有贡献。

从同一物点发出的各级衍射光，在产生相应的衍射斑点后继续传播，在象平面上又相互干涉，形成象。

阿贝成像原理可以简单地描述为两次干涉作用：平行光束受到有周期性特征物体的散射作用形成衍射谱（________），各级衍射波继续传播重新在________上形成反映物的特征的像。

物与象之间的相似性

物象是由直射光和衍射光互相干涉形成的，不让衍射光通过就不能成象，参与成象的衍射斑点愈多，则物象与物体的相似性愈好

数值孔径（NA）对物镜，由其结构决定了焦距和光孔直径，由2a角内光进入物镜，设物镜与观察物间的介质折射率为n，则n sina叫做物镜的数值孔径。

孔径角是物镜光轴上的物点与物镜前透镜的有效直径所形成的角度。孔径角越大，进入物镜的光通亮就越大，分辨率越高。孔径角与物镜的有效直径成正比，与焦点的距离成反比。

物镜接收衍射光线的能力也强烈的依赖于在样品与镜头之间的介质。因此，数值孔径的概念更加能够有效的描述物镜的成像能力。

数值孔径大小表征了物镜的聚光能力，它是金相显微镜一个很重要的参数。

NA值越大，物镜聚光能力越强，从试样上反射时入物镜的光线越多，从而提高了物镜的分辨能力。

提高数值孔径的途径：n sina

（1）一是增大透镜直径或聚焦能力，以增大孔径半角a，但此法导致象差增大和制造困难，故不实用。

（2）另一种方法是增加物镜与观察物间的折射率n（如浸油物镜）。

（3）在相同介质中，波长短的光源有较大的折射率，同样也将有较多的衍射光进入物镜（如利用紫光分析）。

________________________________

显微镜的分辨率最高只能达到物镜的分辨率，故物镜的分辨率又称显微镜的分辨率。

3)粉末法：用单色(标识)X射线照射多晶或粉末试样。。

衍射仪光路图

2.2.2工作原理

只测量平行于样品表面的晶面,试样和测角仪以1:2的角速度转动

2.3.衍射仪和Debye相机的区别

参与衍射的晶面不同

Debye相机中所有与厄瓦尔德球相交的倒易阵点对应的晶面都参加了衍射。

衍射仪中只有平行于晶体表面的晶面才参加衍射。

1.1定性分析原理

X射线物相分析是以x射线衍射效应为基础的。

任何一种晶体物质，都具有特定的结 构参数(包括晶体结构类型、晶胞大小、晶胞中原子、离子或分子数目的多少以及它们所在的位置等)，它在给定波长的X射线辐射下，呈现出该物质特有的多晶体衍射花样。

1.1定性分析原理

多相物质的衍射花样是各相衍射花样的机械叠加。

1.2粉末衍射卡片（PDF）

多晶体的衍射花样是鉴定物质的根据。

2.1定量法--基本原理

单相物质的衍射强度：

•质量－厚度衬度（Mass-thickness contrast)：是由于材料的质量厚度差异造成的透射束强度的差异而产生的衬度（主要用于非晶材料）。

•衍射衬度(Diffraction contrast)：由于试样各部分满足布拉格条件的程度不同以及结构振幅不同而产生的（主要用于晶体材料）。

2.1质厚衬度

质厚衬度的形成：由于试样各部分对电子散射能力不同，使得透射电子数目不同，而引起强度差异，形成衬度。

对于非晶样品，入射电子透过样品时碰到的原子数目越多（或样品越厚），样品原子核库仑电场越强（或原子序数或密度越大），被散射到物镜光阑外的电子就越多，而通过物镜光阑参与成像的电子强度就越低，即衬度与质量、厚度有关，故叫质厚衬度。

2）俄歇电子

元素在样品中所处的化学环境同样会造成电子的结合能的微小差异，导致俄歇电子能量的化学位移，因此根据俄歇电子的动能可以确定元素类型，以及元素的化学环境。

俄歇电子谱仪（AES）。俄歇电子能谱仪所用的信号电子激发源是电子束。利用俄歇电子能谱可以进行定兴和半定量的化学成分分析。

3）光电子

各原子的不同轨道电子的结合能是一定的，具有标识性；此外，同种原子处于不同化学环境也会引起电子结合能的变化，因此，可以检测光电子的动能，由光电发射定律得知相应能级的结合能，来进行元素的鉴别、原子价态的确定、以及原子所处的化学环境的探测。

利用光电子进行成分分析的仪器有X射线光电子谱仪（XPS）和紫外光电子谱仪（UPS），分别采用X射线和紫外光作为入射光源。

X光谱的分析仪器分为能谱仪（EDS）和波谱仪（WDS）两种。能谱仪具有采谱速度快；灵敏度高，可比波谱仪高一个数量级；结构紧凑，稳定性好的优点。波谱仪能量分辨率较高，为5～l0eV。

3.2电子能谱

电子能谱仅是表面成分的反映，适合表面元素分析和表面元素价态的研究。

X射线光电子能谱（XPS）和俄歇电子能谱（AES）是电子能谱分析技术中两种最有代表性的的方法。