第一篇——组织形貌分析(终版).pptx

天津大学材料科学与工程学院

杨静副教授

材料现代研究方法

ModernMethodsofMateriaks

●第二篇晶体物相分析(14学时，第3~6周)

----期中PPT展示答辩(第6～7周)-

●第三篇成分和价键(电子)结构分析

●第四篇分子结构分析

-期末PPT展示答辩一

第一篇组织形貌分析(6学时，第1~2周)

第1篇组织形貌分析

组织形貌分析概论

1.组织形貌分析的含义和发展阶段

2.光学显微镜简介3.电子显微镜简介

扫描电子显微镜

透射电子显微镜

4.扫描探针显微镜简介

第一章组织形貌分析概论

结构分析相结构

显微组织

结构缺陷

成分

材料科学目与工程

加工

1.1组织形貌分析的含义

原子结构

原子排列

什么是

性能

●表面和内部组织形貌，包括材料的外观形貌、晶粒大小与形态、界面(表面、 相界、晶界)

O

●微观结构的观察和分析对于理解材料的本质至关重要。

1.1组织形貌分析的含义

韧窝状形貌

和夹杂物

15.0kVx2.5okie.m

高分子聚合物薄膜断口

金纳米线1018号钢的断口——塑性断裂

purdves0kvaommx25.0kS

钛艳局部被单脉冲激光烧蚀

TDCLS480015.0kV16.0mm×250SE(M)

回标题页

10μm

200um

奥氏体-铁素体双相组织

深灰色：铁素体相，含量40~

50%;浅灰色：奥氏体相

回标题页

●组织形貌分析借助各种显微技术认识材料的微观结构。人们对微观世界的探索，就是建立在不断发展的显微技术之上的。

●组织形貌分析的显微技术经历了光学显微镜、电子显微镜、扫描探针显微镜的发展过程。观测显微组织的能力不断提高，现在已经可以直接观测到原子的图像。

1.2组织形貌显微技术的

三个发展阶段

扫描探针显微镜

电子显微镜

光学显微镜

1.2组织形貌显微技术的

三个发展阶段

放大倍率

×10,000,000×1,000,000×100,000

×10,000

×1,000

×100

×10

0.001nm

10-12m

分辨率

1000

10-6

0.1

10-10

0.01

10-11

100

10-7

10

10-8

10-9

光学显微镜最先用于在医学及生物学方面，直接导致了细胞的发现，在此基础上形成了19世纪自然科学三大发现之一——细胞学说。

应用：观察金属或合金的晶粒大小和特点等；无机非金属材料的岩相分析等；研究高聚物的结晶形态、取向过程等。

●它的最高分辨率为0.2μm,是人眼的分辨率的500倍。

2.1光学显微镜简介

FineCoarseFocusing

●

●分辨率是可分辨的两点间的最小距离，制约光学显微镜分辨率的因素是光的衍射。衍射使物体上的一个点在成像的时候不会是一个点，而是一个衍射光斑。如果两个衍射光斑靠得太近，它们将无法被区分开来。

●分辨率与照明源的波长直接相关，若要提高显微镜的分辨率，关键是要有短波长的照明源。

●紫外线波长和X射线虽然波长比可见光(450-750nm)短，但用作显微镜照明源存在局限性。

2.2光学显微镜的分辨率

两个彼此靠近的物点的衍射光斑

由斑点光源衍射形成的埃利斑

●绝大多数物质都强烈地吸收紫外线，因此，可供照明

使用的紫外线限于波长200～250nm的范围。用紫外线作照明源，用石英玻璃透镜聚焦成像的紫外线显微镜分辨本领可达100nm左右，比可见光显微镜提高了一倍。

●X射线波长在10～0.05nm范围，γ射线的波长更短，但是由于它们具有很强的穿透能力，不能直接被聚焦，不适用于显微镜的照明源。

●波长短，又能聚焦成像的新型照明源成为迫切需要。

2.2光学显微镜的分辨率

●1924年，德布罗意提出，运动的实物粒子(电子、质子、中子等)都具有波动性质，后来被电子衍射实验所证实。

物质波的波长与其动量关系入=h/p,200-300kV加速电压下，电子束波长为0.025nm。(波长短)

●1926年布施提出用轴对称的电场和磁场聚焦电子束。(电磁透镜)

●在这两个