透射电子显微学课程内容总结

透射电子显微学课程内容总结（通用3篇）

篇1：透射电子显微学课程内容总结

第一章

倒易点阵及电子衍射基础 1.正、倒点阵基本矢量之间的关系。

答

：

2.倒易矢量、零层倒易面和正点阵的对应关系。3.正点阵和相应倒易点阵的对应关系。

4.为什么单晶电子衍射图是二维（零层）倒易平面的投影？

5.结构因子及其物理意义。

6.偏离参量。

第二章

单晶电子衍射图的分析及标定 1.晶带定律及其应用。

2.尝试校核法标定单晶电子衍射图的步骤。

3.完成单晶衍射图的标定。

4.标定单晶电子衍射图的注意事项。

第三章

孪晶电子衍射图的分析 1.孪晶倒易点阵的对称关系。

2.完成孪晶衍射图的标定。

第四章

菊池衍射图的分析及应用 1.菊池线位置随晶体取向的变化。

2.菊池衍射图的应用（测定偏离参量s）。

第五章

两相取向关系的测定

1.利用已知取向关系的变换矩阵标定两相的电子衍射图。2.利用矩阵分析法测定两相取向关系（未知）的步骤。

第六章

高阶劳厄区电子衍射图的分析及应用

1.高阶劳厄斑点的几何特征。

2.标定高阶劳厄斑点指数。

第七章

晶体的其它衍射效应及复杂衍射花样特征

1.超点阵斑点的几何特征。

2.二次衍射斑点的几何特征。

第八章

晶体薄膜的衍射衬度原理 1.消光距离。

2.衍衬运动学理论的基本假设及其相应的实验条件。

3.等厚条纹和等倾条纹。

第九章

晶体缺陷和第二相的衍衬分析 1.晶体缺陷的不可见性及其判据。

2.测定位错布氏矢量的方法原理。

3.面心立方晶体中层错的可见性及层错的衬度特征。

4.影响测定位错密度结果准确性的因素。

5.第二相的衬度。

6.边界、边界和边界的衬度特征。

第十章

弱束暗场技术 1.弱束暗场成像原理。

2.弱束像的类型及其操作。

篇2：透射电子显微学课程内容总结

一、课程说明

（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分； 课程名称：X射线衍射与电子显微学 所属专业：材料物理 课程性质：专业基础课 学 时：90（5学时/周）

（二）课程简介、目标与任务；

本课程主要针对材料物理专业的本科生开设。通过对X射线衍射和电子显微术的学习，对这两种材料分析方法有一个较全面的认识，使学生能够了解X射线衍射分析和电子显微术的基本原理、过程、设备及应用，掌握相应的基础知识和基本技能，使学生能够正确地运用X射线衍射和电子显微分析技术开展有关的科学研究，为今后从事材料的研究工作打下必要的理论基础。

（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接： 先修课程要求：普通物理，高等数学，晶体学基础

学本课程之前需具备一定的普通物理和晶体学知识，以及高等数学知识。

（四）教材与主要参考书。教材：

1.《晶体X射线衍射学基础》，李树棠，冶金工业出版社 2.《电子显微分析》，章晓中，清华大学出版社，2006年。主要参考书: 1.左演生，《材料现代分析方法》，北京工业大学出版社 2.周玉，《材料分析方法》，哈尔滨工业大学，机械工业出版社 3.梁栋材，《X射线晶体学基础》，科学出版社 4.黄胜涛，《固体X射线学》，高等教育出版社电子显微图像分析原理与应用, 黄孝瑛 等, 宇航出版社，1987年。

5.透射电子显微学进展，叶恒强，王元明主编，科学出版社，2003年 6.金属电子显微分析，陈世朴，王永瑞，机械工业出版社，1985年 7.分析电子显微学导论，戎咏华著，高等教育出版社，（2006）

二、课程内容与安排 X射线衍射：（45学时）0.绪论（1学时）

第一章 X射线的产生和性质（4学时）1.1 X射线的本质 1.2 X射线的产生 1.3 X射线谱

1.4 X射线与物质的相互作用 1.5 X射线的防护

第二章 几何晶体学基础（4学时）2.1晶体结构和空间点阵 2.2 晶体对称的基本概念 2.3晶面和晶向指数 2.4倒易点阵 2.5 晶带

第三章 X射线衍射的几何原理（5学时）3.1 X射线在晶体中的衍射 3.2 产生衍射的几何条件 3.3 X射线衍射实验方案

第四章 X射线衍射线的强度（6学时）4.1 一个电子对X射线的散射 4.2 一个原子对X射线的散射 4.3 一个晶胞对X射线的散射 4.4 一个小晶体对X射线的散射 4.5 粉末多晶体衍射的积分强度 4.6 衍射强度的计算

第五章 多晶体衍射的照相方法（1学时）5.1成相原理 5.2德拜-谢乐法 5.3其它照相法

第六章X射线衍射仪（6学时）6.1测角仪 6.2辐射探测器 6.3测量记录系统 6.4数据处理系统

6.5测量方法和测量参数的选择 6.6衍射峰的强度 6.7衍射峰位的确定 6.8衍射花样的指标化

第七章X射线物相分析（6学时）7.1定性相分析 7.2定量相分析

第八章 点阵常数的精确测定（4学时）8.1原理 8.2误差来源 8.3误差的消除

第九章 晶粒尺寸和点阵畸变的测定（4学时）9.1衍射线的宽化效应 9.2晶粒尺寸和点阵畸变的测定 第十章 宏观应力的测定（2学时）10.1基本原理 10.2测试技术

第十一章 非晶材料的X射线散射分析（2学时）10.1 非晶物质结构的主要特征 10.2 径向分布函数 10.3 实验要求和数据处理

电子显微学：（45学时）

第一章 电子光学（7学时）第一节 绪论 光学显微镜的局限性 第二节 电子光学基础 第三节 电子透镜

第四节 电子透镜的缺陷和理论分辨距离 第二章 透射电子显微镜（6学时）第一节 透射电子显微镜的基本结构 第二节 电子光学系统的构造与原理 第三节 TEM样品制备 第四节TEM主要性能测试 第三章 电子衍射（9学时）第一节 电子衍射原理 第二节 电子衍射花样的形成 第三节 选区电子衍射

第四节 多晶电子衍射花样的分析 第五节 单晶电子衍射花样的分析 第四章 复杂电子衍射花样（6学时）第一节 高阶劳厄带斑点 第二节 超点阵斑点 第三节 孪晶电子衍射花样 第四节 二次衍射花样 第五节 菊池花样

第五章 透射电镜显微图像解释（7学时）第一节 质厚衬度 第二节 衍射衬度 第三节 衍衬像运动学原理 第四节 几种晶体缺陷的衍衬象 第五节 衍衬像动力学原理

第六章 扫描电子显微镜（5学时）第一节 扫描电子显微镜的发展简史 第二节 电子与固体样品作用时产生的信号 第三节 扫描电镜的基本结构与原理 第四节SEM的主要性能特点及其分辨率 第五节SEM的样品制备 第六节 扫描电镜像的衬度原理 第七节 扫描电镜的应用

第七章 电子探针显微分析（3学时）第一节 电子探针的结构 第二节 波谱仪（WDS）第三节 能谱仪（EDS）

第四节 能谱（EDS）与波谱（WDS）的比较 第五节 电子探针X射线微区分析 第八章 其它电子显微术（2学时）

（一）教学方法与学时分配

课堂讲授，18周，共90学时。学时分配祥见课程内容目录。

（二）内容及基本要求 主要内容：祥见课程内容目录。X射线衍射：

【重点掌握】：第二、三、四、七章 【掌握】：第一、八、九章 【了解】：第六、十章 【一般了解】：第五、十一章

【难点】：倒易点阵；X射线衍射线的方向和强度；X射线定性和定量相分析 电子显微学：

【重点掌握】：电子透镜的缺陷和理论分辨距离、电子衍射分析、透射电镜衍射衬度原理

【掌握】：透射电镜成像原理、扫描电镜成像原理 【了解】：其它电子显微术

【难点】：电子衍射分析、透射电镜衍射衬度原理

篇3：透射电子显微学课程内容总结

关键词：电子显微学,课程改革,材料科学

继光学显微镜发明之后,电子显微镜为人类打开了研究材料微观世界的第二扇大门,将人眼的分辨能力从0.2mm提高到亚埃量级,成为一种进行材料形貌、结构、成分以及电子结构分析的综合性分析手段。电子显微镜对材料的发展起到了巨大的推动作用,例如透射电子显微镜的三种分析技术:电子衍射衬度像、电子衍射以及高分辨成像技术分别在位错的证实、准晶的发现以及纳米碳管的发现方面发挥了无可替代的作用,其中准晶的发现获得了2014年的诺贝尔化学奖。目前,电子显微学的应用已经拓展到除材料以外的其他领域,如物理、化学、生物等科学领域,并且,伴随着球差校正电子显微镜的出现以及原位(高低温、环境气氛、电学性能测量)样品台的发展,结合X射线能谱分析以及电子能量损失谱分析,电子显微学在揭示材料的微观结构及其演化方面展示出其独特的高空间分辨分析能力。目前,几乎所有的理工科高校都有透射电子显微镜并且开设了电子显微学相关课程,然而,作为一种相对精密昂贵的设备,不可能对所有需要运用电子显微学分析的学生都进行仪器操作培训,而由于缺乏实践操作这一中间环节,学生在基础理论知识获取与透射电子显微镜结果分析方面之间存在断层,不能很好的将所学理论知识灵活运用进行结果分析。本文作者结合多年透射电子显微镜操作经验以及电子显微学课程的实践教学进行了思考和总结,对电子显微学课程的教学内容、教学方法以及考核方式进行初步的改革和探索,以期获得更好的教学效果。

一、教学内容的改革

在选修《电子显微学》课程之前,学生应该先修《材料科学基础》、《晶体学基础》等相关课程,对材料的晶体学结构有比较好的了解,熟知描述晶体结构的布拉格点阵以及倒易点阵。作为研究生选修课,由于学生的晶体学基础各异,为保证良好的教学效果,需要对布拉格点阵以及倒易点阵进行系统的知识回顾,以便于学生更好的掌握后续授课内容。

以笔者所在的北京航空航天大学材料学院为例,《电子显微学》课程以往的授课内容涵盖了电子光学基础、透射电子显微镜的构造、样品制备、电子衍射、衍衬像、高分辨成像,其中授课课时过于偏重电子衍射以及衍衬像,均大于8个学时,而高分辨成像章节课时仅有2个学时,课时分配不太合理。其次,伴随球差校正电镜的发展,一些新的技术逐渐发展和完善起来,并在材料的原子尺度结构表征方面初显其独特的魅力。如利用物镜球差校正的透射电子显微镜,贾春林教授提出的负球差系数成像技术(negative spherical-aberration imaging(NCSI))可以进行轻原子尤其是氧原子的探测;而聚光镜球差校正的扫描透射电子显微镜中,高角度环形暗场像(high angle annular dark field(HAADF))与高探测效率能谱仪的结合已经可以同时进行材料原子尺度HAADF图像以及成分的分析,同时,相较于高分辨成像,HAADF成像技术由于图像强度不受实验条件如样品厚度、欠焦等条件的影响,更容易解释而受到越来越多的关注;而环形明场扫描透射图像可实现轻原子H、Li等元素的探测以及对轻重原子同时成像,在揭示新型能源材料如锂离子电池的充放电机制方面发挥了重要作用。另外,聚焦离子束制样技术的发展,使得可以对块体材料进行精确定位,并且针对微米尺度区域进行透射电镜样品制备,从而解决了传统制样方法定位减薄难、单次制样成功率低以及破坏性制样的缺陷,尤其适用于利用原位透射电子显微镜进行材料微观结构演化研究。因此,有必要对《电子显微学》的教学内容进行更新和调整,加入这些新技术的成像原理以及案例分析,让学生充分了解电子显微学领域最新的发展,从而选用恰当的成像技术解决其在科学研究中遇到的具体科学问题。

二、教学方法的改革

鉴于透射电子显微镜不同于光学显微镜,不能通过直观的图像观察直接进行结果解释,需要一定的理论基础。同时,作为一门实践性较强的课程,实践环节必不可少,然而现实是作为分析测试中心,无法提供足够的机时供选修该课的学生进行上机操作,而短时间的操作只能让学生了解仪器的基本操作,无法掌握各种分析技术的精髓。通过笔者在分析测试中心透射电子显微镜实验室的长期观察,发现学生在利用透射电子显微镜各种分析技术如电子衍射、衍衬像、高分辨图像等进行实验方案设计以及结果分析方面普遍存在困难,实践操作环节的缺失导致学生无法将所学基础理论、实验技术以及结果分析有机结合。因此,如何通过《电子显微学》课程的开展,让学生真正的从理解基础理论知识到灵活运用理论知识分析解决科研中的实际科学问题,值得深思。

传统的《电子显微学》课程侧重基础理论知识的传授,虽然也有案例分析,但多为早期的实验结果,不能紧密跟踪电子显微学发展的步伐;另外,在案例分析时很少将基础理论知识、具体操作技术、以及结果分析有机结合。因此,有必要在传授基础理论知识之外,根据所要掌握的知识点,设计增加最新的案例分析,提高学生综合运用透射电子显微镜各种分析技术解决问题的能力。具体的案例分析步骤为:(1)要求学生根据案例要解决的具体问题设计实验方案,并提供实验方案设计的理论依据,指导教师对设计不合理的方案要及时予以纠正,并通过基础理论的分析讲解不可行的原因,以加深学生的理解;(2)对于部分有透射电镜操作经验的研究生,要求其进行具体的实验操作,并在操作过程中讲解操作的理论依据,指导教师要及时补充讲解与实验操作相关的基础理论知识,弥补传统教学过程中实践操作环节的缺失;(3)通过多种分析技术获得初步实验结果,并要求学生对获得的实验结果进行正确的分析表征。实践表明,这种案例分析的过程相比传统的教学方法,建立了实践环节与基础理论以及结果分析之间的联系,从而加深了学生对电子显微学基础理论知识的理解与掌握,提高了学生利用透射电子显微镜分析问题、解决问题的能力。

三、考核方式的改革

开设《电子显微分析》课程的目的是希望研究生通过本门课程的学习,能够真正的将所学电子显微学相关知识应用于具体的科学研究中,因此,本门课程考核重点在于学生能否能够将所学知识融会贯通,在基础理论、操作、以及结果分析方面有所收获。传统的考核方式以考试为主,重在考核学生对各种基础理论知识的掌握水平,无法有效评价学生运用所学知识解决实际问题的能力,因此,提供了两种考核方式对学生的学习效果进行检验:对于有实际操作透射电镜经验的学生,要求他们能结合自己研究课题中的具体科学问题,选用合适的分析技术开展实验,并对获得的透射电镜结果进行合理正确的分析,从而建立材料微观结构与宏观性能的联系;而对于没有实际操作透射电镜经验的学生,要求他们能结合所研究的方向,进行广泛的文献调研,能够分析文献中如何综合利用透射电子显微术解决材料研究中的具体科学问题,能够充分理解其分析过程以及分析机理,并能在以后的科研活动中灵活运用。实践表明,由于考核从学生研究的课题入手,使学生能够带着兴趣去进行实验研究以及文献调研,充分地调动了学生的积极性,实现了自主学习和探索,大大加深了其对电子显微学基础理论知识的理解,提高了学生利用电子显微学进行材料微观结构分析的能力,从而有效地提高了教学质量。

综上,通过对电子显微学课程教学内容、教学方法以及考核方式的改革,探索将电子显微学基础理论、实践操作以及结果分析有机结合,从而提高学生综合运用透射电子显微学手段分析解决材料研究中科学问题的能力。

参考文献

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[4]李凡,黄海波.浅谈培养当代研究生综合能力的实践--《扫描电子显微分析》课程教学改革初探[J].中国科教创新导刊,2009,(25)

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