第1-1章 显微镜的发展.pdf
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1、Zhengmin LiZhengmin Li 1 1 No, Its a SEM image of 16M DRAM LettuceLettuce FieldField- -? ? Zhengmin LiZhengmin Li 2 2 Carbon Nano Flower Zhengmin LiZhengmin Li 3 3 What is this? What is this? Zhengmin LiZhengmin Li 4 4 电子显微镜下的蚊 子 What are these? Zhengmin LiZhengmin Li 5 5 李正民李正民李正民李正民 山东理工大学分析测试中心山东
2、理工大学分析测试中心山东理工大学分析测试中心山东理工大学分析测试中心 2781885,2781885,1386938218213869382182 email: email: 李洪涛李洪涛 4#4#- -216216 1357331238713573312387 email: email: 公用信箱:公用信箱: 密码:密码:2008080820080808 Zhengmin LiZhengmin Li 6 6 材料分析测试技术材料分析测试技术材料分析测试技术材料分析测试技术 透射电子显微镜 扫描电子显微镜 电子探针 扫描探针显微镜(扫描隧道显微镜和原子力显微镜) X射线衍射 光谱分析 Zh
3、engmin LiZhengmin Li 7 7 李正民,男,副教授,材料学硕士生导师,分析测试中心微结构分析 室主任,山东省测试分析学会电镜专业委员会副主任委员。 曾长期在中石化齐鲁分公司研究院从事透射和扫描电子显微镜、X射 线能谱仪和图像分析仪等大型分析仪器的操作、维护和应用研究工 作。负责完成了我校分析测试中心场发射扫描电子显微镜和扫描探针 显微镜实验室的建设和仪器安装调试。主要从事有关纳米材料、高分 子材料和催化剂微观结构与其性能、制备条件关系方面的研究;承担 过多项科研项目,其中作为项目负责人完成了12项科研项目,现主持 省级和校级项目各一项,横向课题多项。发表论文37篇,半数为国外
4、 期刊,第一作者论文有6篇被SCI、EI和ISTP收录。主讲研究生的 材料显微分析等课程。现指导硕士研究生两名,使同学们在掌握 材料学方面知识和科研技能的同时,积累了电子显微镜等大型分析仪 器操作应用经验。 个人简历个人简历 Zhengmin LiZhengmin Li 8 8 课程目的课程目的 显微结构分析是化学、材料、生物和资源环境科学 中最为重要的研究方法之一。准确、快捷的分析 结果为材料的制备工艺、材料性能微结构表征研 究及其材料显微结构设计提供可靠的实验和理论 依据。 通过理论课教学使学生掌握透射电子显微镜、扫描 电子显微镜、电子探针、扫描探针显微镜(扫描 隧道显微镜和原子力显微镜)
5、的基本结构和原 理,及其在材料微观结构、表面形貌、电子衍射 结构分析和元素成分分析等方面的应用技术。 通过实验课教学使学生掌握、基本操作步骤及样品 制备的方法;并能将其应用于学位论文的研究 中,为今后从事研究工作打下良好的基础。 Zhengmin LiZhengmin Li 9 9 第一章 显微学的发展 第二章 电子光学基础 第三章 透射电子显微分析 第四章 扫描电子显微镜 第五章 电子探针及电镜附加设备分析 第六章 扫描隧道显微术 第七章 原子力显微术 第八章 数字显微图像分析技术 实验部分: 1电镜样品制备 2. 电子显微镜(SEM) 3. 电子显微镜(TEM) 4. 电子探针及电镜附加设
6、备分析 5. 扫描隧道显微术 6. 原子力显微镜 Zhengmin LiZhengmin Li1010 教材及主要参考资料教材及主要参考资料 (本课程不指定教材,参考资料如下) 1.电子显微镜的原理和应用朱宜,张存圭编北 京 大 学 出 版社 1983.09 2.材料评价的分析电子显微方法日进藤 大辅,及川哲夫著 冶金工业出版社 2001.4 3.材料电子显微分析魏全金1990年05月 4.材料电子显微分析实验技术洪班德 崔约贤 1990年12月 5 .Progress in Transmission Electron Microscopy. Xiao-feng Zhang,Ze Zhang,
7、Tsinghua University Press,1999.9 6.电子显微镜分析实用方法 ,吴杏芳,柳德橹编冶 金 工 业 出 版社 1998.10 7.纳米材料分析黄惠忠等编著化学工业出版社 2003 8.扫描力显微术白春礼等著科学出版社 2000.02 9.扫描电子显微镜分析技术杜学礼,潘子昂化 学 工 业 出 版社 1986.05 10.薄晶体电子显微学, 赫什 等著, 刘安生 等译, 吴自勤等校, 科学 出版社, 1992。 11.电子显微镜图像分析原理与应用黄孝瑛1989年09月 Zhengmin LiZhengmin Li1111 Chapter 1 Chapter 1 显微镜
8、的发展史显微镜的发展史 威廉布莱克在一首诗中写道: 一花一世界, 一沙一天堂 一花一世界, 一沙一天堂, 掌中握无限, 霎那成永恒。 , 掌中握无限, 霎那成永恒。 天真的预言, 1863 Zhengmin LiZhengmin Li1212 人眼:人眼:0.2mm 光学显微镜:光学显微镜:0.2525m 激光扫描共焦显微镜:激光扫描共焦显微镜:0.18 m 扫描电子显微镜:扫描电子显微镜:1.5nm 透射电子显微镜透射电子显微镜: 0.2nm 原子力显微镜原子力显微镜: XY: 0.15nm, Z: 0.05nm 扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜: XY: 0.1nm, Z: 0.01nm 显微
9、镜的分辨率显微镜的分辨率 Zhengmin LiZhengmin Li1313 詹森制造了第一台复合式光学显微镜 使用两个凸透镜,一个凸透镜把另外一个所成的像进一步放 大,这就是复合式显微镜的基本原理。如果两个凸透镜一个能放大 10倍,另一个能放大20倍,那么整个镜片组合的的放大倍数就是 10*20=200倍。 1.1.光学显微镜光学显微镜 Zhengmin LiZhengmin Li1414 当列文虎克把他的显微镜对准一滴雨水的时候,他惊奇的发现了其中令 人惊叹的小小世界:无数的微生物游曳于其中。他把这个发现报告给了 英国皇家学会,引起了一阵轰动。 当列文虎克把他的显微镜对准一滴雨水的时候,
10、他惊奇的发现了其中令 人惊叹的小小世界:无数的微生物游曳于其中。他把这个发现报告给了 英国皇家学会,引起了一阵轰动。 Zhengmin LiZhengmin Li1515 偏偏偏偏 光光光光 显显显显 微微微微 镜镜镜镜 Zhengmin LiZhengmin Li1616 laser scanning confocal microscope( LSCM ) 1971年美国Davidovits和Egger发明了以激光为光源的透镜扫描系统, 1978年Sheppard等推出了载物台扫描装置。1979年有了样品扫描装 置,1980年Koestert等介绍了镜扫描系统,1983到1986年,Aslu
11、nd和 Carlsson等介绍了双镜扫描系统和共轭聚焦成象系统。 1984年第一台LSCM实用产品问世,十多年来LSCM的应用有了飞速 发展。我国在1990年引进五台LSCM,到了1997年已有了三十多台设 备。 2.2.激光扫描共焦显微镜激光扫描共焦显微镜 Zhengmin LiZhengmin Li1717 Confocal 利用放置在光源后的利用放置在光源后的照明针孔照明针孔和放置在检测器前 的 和放置在检测器前 的探测针孔探测针孔实现实现点照明点照明和和点探测点探测,来自光源的光通过照明针孔发 射出的光聚焦在样品焦平面的某个点上,该点所发射的荧光成像 在探测针孔上,该点以外的任何发射光
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