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扫描电镜/能谱原理及特殊分析技术

扫描电镜/能谱原理及特殊分析技术

  • 作者
  • 任小明 编著

《扫描电镜/能谱原理及特殊分析技术》详细阐述了扫描电镜/X射线能谱仪基本原理和特殊分析技术原理及应用两部分内容,将扫描电镜和能谱仪在日常测试中所遇到的普遍问题和部分特殊分析技术需求从原理到测试技巧进行了全面的阐述。 本书可作为高等院校化学、化工、材料、生物类及相应专业的实验课参考教材,也可供从事相关研究的科技人员参考;既适合初学者入门,也能帮助具备一定经验者...


  • ¥128.00

ISBN: 978-7-122-36234-6

版次: 1

出版时间: 2020-06-01

图书介绍

ISBN:978-7-122-36234-6

语种:汉文

开本:32

出版时间:2020-06-01

装帧:精

页数:236

图书前言

随着科技的深入发展,现今扫描电子显微镜和X 射线能谱仪的性能日渐优异,功能更加强大,特别是场发射扫描电镜的推出促使微观结构分析实现了新的突破,超高亮度电子枪的配备、In-Lens探测器的应用及减速模式的开发,使得扫描电镜核心指标分辨率由3nm 提高至1nm 以内,材料微观分析的尺度范畴真正达到了纳米或亚纳米量级,促使人类的研究视野进一步延伸至更微观的表面细节;此外,场发射扫描电镜还拥有诸如低电压模式、电子背散射衍射、硅漂移能谱等更多强大功能或附件。譬如,低电压分析技术是场发射扫描电镜的极大优势,能够帮助研究人员在无喷镀导电膜条件下直接观察非导电样品,实现材料的原生态细节分析,避免假象的干扰;或者利用低电压模式分析材料表面的信息,从而获取与常规操作模式下不同的细节,提高材料信息的全面性。
然而,大部分扫描电镜操作者则只采用常规成像技术或制样技术进行样品分析,不能根据待测样品的特点和测试需求来选择仪器参数,则其获取的分析结果差强人意,甚至存在误差。研究其原因,可能是操作人员对扫描电镜及X射线能谱仪的基本原理和一些特殊分析技术的应用不了解,不知道如何来选择合适的参数以获得期望的显微结构信息;另外对测试中经常遇见的荷电现象,很多操作者也都只会采用喷镀方式进行处理,殊不知这种方式极大地增加了掩盖真实细节的风险。针对这些问题,《扫描电镜/能谱原理及特殊分析技术》详细阐述了扫描电镜/X射线能谱仪基本原理和特殊分析技术原理及应用两部分内容,将扫描电镜和能谱仪在日常测试中所遇到的普遍问题和部分特殊分析技术需求从原理到测试技巧进行了全面的阐述,使其既适合初学者入门,也能帮助具备一定经验者提高技能,是一本原理性和技术性强的专业参考书。
总之,笔者衷心地希望读者通过阅读本书,较好地掌握扫描电镜和X射线能谱仪的基本原理,了解扫描电镜测试中特殊分析技术的应用条件和分析技巧,并熟练应用于科研测试工作中,最终获取满意的测试结果。
借此机会,笔者衷心感谢蔡志伟博士为书中案例所做的大量测试工作;感谢陈子和硕士为书中图片编辑付出的辛勤劳动;感谢吴建群博士提供的相关素材;感谢施德安教授、王国成教授对本书的审阅及提出的宝贵建议;感谢Bruker能谱的禹宝军工程师、北京欧波同光学技术有限公司所提供的部分数据,感谢湖北大学功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室(Key Laboratory of Green Preparation and Application for Functional Materials, Ministry of Education)、高分子材料湖北省重点实验室(Hubei Key Laboratory of Polymer Materials)的经费支持,以及家人、同事和朋友们的帮助,在此深表谢意。
由于笔者水平有限,疏漏和不足之处在所难免,恳请读者批评指正。

编著者
2020年1月
于湖北大学琴园

作者简介

任小明,湖北大学,副教授,博士,副高,曾在武汉市科技局挂职,现任湖北大学材料科学与工程学院测试中心主任。重点研究聚乙烯、环氧树脂等通用性聚合物材料合金及功能性高分子材料,主持或参与国家自然科学基金、国家863计划、湖北省教育厅青年人才项目以及多项企业委托项目,获得武汉市科技进步奖2项、授权中国发明专利5项,在Composite science and technology等SCI期刊发表学术论文10余篇,目前管理高分辨场发射扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪等15台大型精密仪器。

精彩书摘

《扫描电镜/能谱原理及特殊分析技术》详细阐述了扫描电镜/X射线能谱仪基本原理和特殊分析技术原理及应用两部分内容,将扫描电镜和能谱仪在日常测试中所遇到的普遍问题和部分特殊分析技术需求从原理到测试技巧进行了全面的阐述。
本书可作为高等院校化学、化工、材料、生物类及相应专业的实验课参考教材,也可供从事相关研究的科技人员参考;既适合初学者入门,也能帮助具备一定经验者提高技能,是一本原理性和技术性强的专业参考书。

目录

上篇 扫描电镜/X射线能谱仪基本原理
第1章概述3
1.1 扫描电镜的产生和发展               3
1.2 扫描电镜的种类与特点               4
1.2.1 扫描隧道显微镜(STM)             5
1.2.2 双束扫描电镜(FIB)              6
1.2.3 环境扫描电镜(ESEM)             7
1.2.4 冷冻扫描电镜(Cryo-SEM)            8
1.2.5 扫描透射电镜(STEM)             9
1.3 扫描电镜的发展趋势                10

第2章扫描电镜的原理、结构及应用技术13
2.1 基础知识                    13
2.1.1 分辨率                   13
2.1.2 放大倍率                  15
2.1.3 像差                    17
2.1.4 电子束斑                  24
2.2 电子束与物质的相互作用              26
2.2.1 散射                    26
2.2.2 主要成像信号                28
2.3 扫描电镜的结构与工作原理             35
2.3.1 电镜的工作原理               35
2.3.2 扫描电镜的结构               37
2.3.3 图像衬度和成因               49
2.4 图像质量及主要影响因素              57
2.4.1 高质量图像特征点组成             57
2.4.2 图像质量影响因素——仪器参数          59
2.4.3 图像质量影响因素——操作技术          62
2.5 扫描电镜样品制备技术               66

第3章X射线能谱仪原理、结构及分析技术72
3.1 X射线的产生及应用                72
3.2 能谱仪结构及工作原理               78
3.3 能谱测试中的基本概念               82
3.3.1 几何位置                  82
3.3.2 软件参数                  85
3.3.3 仪器性能指标                87
3.4 能谱仪的分析特点                89
3.5 能谱仪定性和定量分析               91
3.5.1 定性分析                  91
3.5.2 定量分析及校正方法              96
3.5.3 其他定量校正方法              104
3.6 能谱仪的分析方法                107
3.7 能谱分析的主要参数选择              111
3.7.1 加速电压的选择               111
3.7.2 特征X射线的选择              113
3.7.3 束流                   114
3.8 能谱定量分析误差及探测限             115
3.8.1 误差来源                  115
3.8.2 脉冲计数统计误差              117
3.8.3 探测限(CL)                118

下篇 特殊分析技术原理及应用
第4章低电压成像分析技术123
4.1 低电压扫描电镜技术突破              124
4.1.1 低电压成像技术的限制             124
4.1.2 低电压成像技术的突破             125
4.2 低电压成像技术的应用及原理            130
4.2.1 非导电材料上的成像应用            130
4.2.2 热敏材料上的成像应用             138
4.2.3 材料极表面区域的成像应用           142

第5章高空间分辨率能谱分析技术147
5.1 技术概述                   147
5.2 低电压提高能谱空间分辨率技术           148
5.2.1 基本原理                  148
5.2.2 低电压能谱分析特点             149
5.2.3 典型案例分析                154
5.3 薄片法提高能谱空间分辨率技术           160
5.3.1 基本原理                  162
5.3.2 薄片法分析特点               164
5.3.3 经典应用案例分析              167

第6章荷电问题及其解决技术172
6.1 荷电现象描述                  172
6.2 荷电效应的产生机理               172
6.3 荷电效应对图像质量的影响             175
6.4 荷电问题的解决技术及应用案例           175
6.4.1 多余电荷的及时消除             177
6.4.2 出入电流的动态平衡             181
6.4.3 荷电不敏感的成像信号或装置选择         186

第7章低真空成像分析技术194
7.1 低真空模式特点                 194
7.2 低真空模式的硬件配备              195
7.3 低真空成像技术的应用              198
7.3.1 非导电样品的直接观察             198
7.3.2 生物样品的原生态观察             201

第8章高景深及立体成像分析技术203
8.1 技术概述                   203
8.2 基本理论                   204
8.3 图像景深的参数影响及应用案例           206
8.3.1 工作距离对图像景深的影响           206
8.3.2 物镜光阑对图像景深的影响           207
8.4 立体成像技术应用                208

第9章颗粒检测分析技术210
9.1 工作原理                   210
9.2 制样方法                   212
9.3 测试方法和过程                 212
9.4 案例分析                   213

第10章特殊样品的能谱分析技术221
10.1 轻重元素兼具样品的能谱分析技术          221
10.2 粗糙样品的定量分析技术             224
10.3 谱峰相近元素样品的能谱分析技术          226
10.4 纳米填充颗粒能谱分析技术            228
10.5 低真空条件下的能谱分析误差            232

参考文献                       234

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